鎢鈦鈷硬質合金

鎢鈦鈷硬質合金(cemented titanium-tung-sten carbide)由WC%26mdash;TiC、WC和粘結金屬鈷組成的或者僅由WC%26mdash;TiC固溶體和鈷組成的多相硬質合金。合金的含鈷量4％～10％，含TiC5％～30％，餘量為WC，主要用於切削鋼材。鎢鈦鈷硬質合金具有較高的抗月牙窪磨損能力，適合作長切削材料的刀具。用鎢鈷硬質合金刀具切削鋼材時易出現月牙窪磨損，這主要是由於在切削溫度下刀具與切屑發生擴散反應引起的。為了克服加工鋼材時的月牙窪磨損，在20世紀20年代初，研製了含TiC的硬質合金和含TaC的硬質合金，稍後又研製了同時含有碳化鈦和碳化鉭的硬質合金。在這類合金中，TiC和TaC的含量取決於月牙窪磨損的嚴重程度，TiC可達35％，TaC達7％。

鎢鈦鉭鈷硬質合金(即WC%26mdash;TiC%26mdash;TaC%26mdash;Co合金)，已發展成為切削鋼的重要材料。在西歐幾乎取消了原有的WC一TiC%26mdash;Co切削鋼牌號合金，在美國和日本，切削鋼牌號合金以WC%26mdash;TiC%26mdash;TaC%26mdash;Co合金為主，但在東歐，尤其在前蘇聯，切削鋼牌號合金仍以WC%26mdash;TiC%26mdash;Co合金為主。WC%26mdash;TiC%26mdash;Co和WC一TiC%26mdash;TaC%26mdash;Co切削牌號合金在硬質合金中的比例因各國情況而異。

在中國，WC%26mdash;TiC%26mdash;Co合金的生產量僅次於鎢鈷硬質合金。用代號YT表示WC%26mdash;TiC%26mdash;Co合金，用代號YW表示WC%26mdash;TiC%26mdash;TaC%26mdash;Co合金，後者又稱為通用合金。表1和表2列出中國鎢鈦鈷硬質合金和鎢鈦鉭鈷硬質合金的牌號、成分和性能。

WC一TiC%26mdash;Co合金和WC%26mdash;TiC%26mdash;Tac%26mdash;Co合金生產過程特點是，首先要制取各種碳化物的固溶體，即複式碳化物。複式碳化物可用鎢粉、TiO2、Ta2O5和炭黑的混合料，在真空感應爐中加熱到2000C進行碳化，可制取TiC%26mdash;TaC或WC%26mdash;TiC固溶體。在碳化的最後階段採用真空可以保證足夠的含碳量。另一種方法是，將幾種碳化物的混合料在高真空中加熱到2000～2500C進行碳化，這種處理可降低混合料中的氧、氮含量。又一種生產WC%26mdash;TiC固溶體的方法是所謂%26ldquo;溶劑法%26rdquo;，先讓各種單一的碳化物都溶解在液體鎳中，冷卻時，固溶體碳化物以晶體方式再沉澱出來。其他工序與鎢鈷硬質合金生產過程相同。

與鎢鈷硬質合金比較，相同鈷含量的鎢鈦鈷硬質合金的抗彎強度較低，並隨著TiC含量的增加而降低。與鎢鈷硬質合金類似，碳含量不適當時，合金也會出現石墨或%26eta;1相，加入TiC後，合金允許的含碳量波動範圍要比鎢鈷硬質合金寬些。(Ti、w)C固溶體成分和晶粒大小對合金的組織和性能影響很大。採用在燒結溫度下呈未飽和固溶體(如TiC：WC=50：50)，合金有較高的硬度和切削壽命，抗彎強度有所降低。採用飽和固溶體(如TiC：WC=28.75：71.25)，合金有較高的抗彎強度，硬度和切削壽命較低。合金的硬度隨著碳化物相(包括WC相和(Ti、W)C固溶體相)晶粒尺寸的減小而提高。對於3相合金，由於(Ti、W)C相含量少，WC晶粒增大可提高合金的抗彎強度，而在兩相合金中(Ti、W)C相晶粒增大反而會降低合金的抗彎強度。


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