硬质合金抗弯强度简介
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- 发布于 2013年3月25日 星期一 13:14
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任何材料都会包含一定数量的缺陷，例如孔洞，杂质，和显微裂纹。这些缺陷会导致材
料强度降低。对于像铜、低碳钢之类的塑性材料而言，缺陷的多少和平均尺寸是影响强度的主要因素，而对于像硬(化)钢、硬质合金之类的脆性材料而言，大于临界尺寸的缺陷的数量决定其强度。也就是说，强度值取决于大尺寸缺陷的存在几率，而大尺寸缺陷的存在几率随体积增大而增加，即体积越大有可能强度越低。
抗弯强度和表面断裂应力的关系是Rbm=3FLk/2bh2,k=倒角修正系数一般为1.00～1.02。
抗弯强度或弯曲强度是检测硬质合金部件和工具（如圆棒）强度最简单最常用的方法。根据标准EN 23 327 (ISO 3327)，将一定长度，带V槽的长方体试样放置在有两点支撑的试验台上，在中心加向下的载荷直到试样断裂。钴含量15%（重量分数），晶粒尺寸介于中颗粒和粗颗粒之间时TRS出现最大值。
工业(界生产)硬质合金旋转工具（硬质合金轧辊、硬质合金旋转切刀等）(的制造商)采用一种经过改进的TRS测试方法, 利用容易制作的硬质合金试样使测试变得更快捷。只需将EN 23 327 (ISO 3327)用的标准试样改为Ø 3.25 x 38 mm的圆柱形试样，一直以来人们将这一方法视为工业标准，但现正考虑将其纳入ISO标准体系。圆柱形试样可以有效的避免边缘的影响。
从结果上看圆柱形试样的测试数据比长方体试样要高，一般高出约20％。所以在做数据对比时要注意这一点。
抗弯强度随温度升高而降低，高温下长时间加载，硬质合金会发生蠕变。
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硬质合金的韧性
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- 分类：钨业知识
- 发布于 2013年3月25日 星期一 12:06
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当硬质合金轧辊这类的工具零件受到外加静态或动态载荷时，材料内部会产生机械
应力。因此，材料的机械强度和形变能力很重要。在多数情况下，尤其是硬质合金轧辊，在处理冲击负荷时，这两个特性必须同时考虑在内。这就是“韧性”这个术语的由来，它用以定义为“抗断裂的能力”，断裂就是完全分离成至少两部分。
Palmqvist方法是常用的测定硬质合金韧性的方法。在测试中，材料的断裂韧性用临界应力强度因子K1C表示。通过维氏硬度压痕角上的裂纹扩展来导出断裂韧性。
临界应力强度因子的界定如下:KIC=6.2(HV50/∑L)1/2 in MN/m3/2
测试的结果显示韧性会随着粘结相含量和WC晶粒粒度的增大而增强。
不管怎样，不同的硬质合金在韧性上的表现各不相同。这一情况通过对显微结构的观察能得到最好的解释。硬质合金的断裂形式常见的有三种，碳化钨晶粒的穿晶断裂，碳化钨晶粒间的沿晶断裂，粘结相的剪切断裂。通常，穿晶断裂的数量随着晶粒粒度增大而增加，剪切断裂的数量随着粘结相含量的增多而增加。以断裂能表示，对韧性起主要作用的是后者，也就是裂纹穿过粘结相的路径。
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硬质合金的发展史之一
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- 发布于 2013年3月25日 星期一 11:18
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自1923年硬质合金作为一种重要的工具材料和结构材料问世以来，至今已有八十多年的历史。
十九世纪末叶，人们为了寻找新的材料来取代高速钢，以进一步提高金属切削速度、降低加工成本和解决灯泡钨丝的拉拔等问题，开始了对硬质合金的研究。早期的工作主要是着眼于各种难熔化合物，特别是碳化钨的研究。从1893年以来，德国科学家就利用三氧化钨和糖在电炉中一起加热到高温的方法制取出碳化钨，并试图利用其高熔点、高硬度等特性来制取拉丝模等，以便取代金刚石材料，但由于碳化钨脆性大，易开裂和韧性低等原因，一直未能得到工业应用。
进入二十世纪二十年代，德国科学家Karl Schroter研究发现纯碳化钨不能适应拉拔过程中所形成的激烈的应力变化，只有把低熔点金属加入WC中才能在不降低硬度的条件下，使毛
坯具有一定的韧性。经过一年时间的努力。Schroter于1923年首先提出了用粉末冶金的方法，即将碳化钨与少量的铁族金属（铁、镍、钴）混合，然后压制成型并在高于1300℃温度下于氢气中烧结来生产硬度合金的专利。他在专利中提出的工艺，实质上就是今天许多厂仍在采用的WC—Co硬质合金生产工艺。1923年德国的krupp公司正式成批生产这种合金，并以widia（类似金刚石）的商标在市场上销售。随后美国、奥地利、瑞典、日本、原苏联和其他一些国家也相继生产硬质合金，于是硬质合金生产技术开始得到迅速发展。起初，人们以为WC—Co硬质合金能加工各种材料，但很快发现，在加工钢材时，这种合金很容易因扩散磨损而损坏。1929年还是德国科学家研究发现，用两种以上的碳化物组成的固溶体比用单一的碳化物作为硬质合金的基体更为优越，并提出了有关固溶体应用的专利。同年，德国的krupp公司开始生产WC—TiC—Co的合金。1932年美国根据schroter及其同事专利，也研究出WC—TiC—Co合金。不久科学家又研究出WC—TiC—TaC—Co合金，从而使钢材加工问题得到妥善解决。
二次世界大战后，由于改进了车床的动力和刚性，切削量增大，人们开始研究可转位硬质合金刀具。使用这种刀具无需焊接，可随时调换刀头，刀杆可长期使用，其经济效果十分显著，是硬质合金工业的重大进展之一。自1953年12月可转位刀片问世并采用以来，其推广应用十分迅速，目前全世界的硬质合金生产厂家都在生产这种刀片。
六十年代末期，西德krupp公司成功地研制了涂层硬质合金，它的出现是硬质合金生产技术的又一重大进展。这种用化学气相沉积的方法，把普通的硬质合金刀片涂上薄薄的一层硬质化合物（如TiC、TiN等）而得到的涂层刀片，在高速下切削铸铁和钢材时，可以比未涂层的硬质合金刀片寿命增加好几倍，而且切削速度可以提高25～30%左右，因此它不久就获得了广泛的工业应用。目前世界上在所出售的可转位刀具中大约有一大半是使用涂层硬质合金。
随着科学技术的发展，硬质合金的用途愈来愈广泛，人们对硬质合金的性能要求也愈来愈高。因此在硬质合金领域除开展一些基础理论研究外，更多精力是集中在生产技术和工艺装备的改进创新上，以便能获得更多更好的产品。六十年代末期研究开发并引入硬质合金生产领域中的热等压技术，是硬质合金科研的一项重大成果。用这种方法生产的合金，其孔隙度极低，韧性、断裂应力和抗冲击性均有很大提高。七十年代移植到硬质合金生产领域中的喷雾干燥技术也是一项重大的科研成果，应用这种方法能获得质量稳定、流动性好、压制性能优良的粉末粒料，加上不断推出的精度高、自动化程度高的自动压力机，使混合粒制备到压坯成型，工艺流程缩短、产品精度提高，并可实现连续化、自动化生产，有力推动可转位刀片生产。
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硬质合金的发展史之二
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- 发布于 2013年3月25日 星期一 11:36
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进入80年代后，世界硬质合金工业发展的突出特点是：一方面，涂层硬质合金发展迅速，其产量大幅度增加，应用领域不断扩大，已成功地应用于切削等重加工工序。著名硬质合金生产厂家如山特维克公司、肯纳公司、依斯卡等的涂层刀片生产已占可转位刀片的85%以上。同时在涂层技术方面也取得了较大进展，在进一步改进和完善传统的高温化学气相沉积方法的同时，还研制成功并推广应用了中温化学气相沉积方法以及各种物理气相沉积方法和兼有物理及化学气相沉积特点的等离子体化学气相沉积方法等。此外，在硬质合金涂层基体方面，不仅研制出各种加工用的涂层专用基体，而且日本、瑞典等国还开发出带富钴层或脱β的涂层基体，从而明显地提高了涂层硬质合金的强度，扩大了涂层硬质合金的应用范围。
另一方面，70年代初出现超细合金，最早是山特维克的R19，接着美国、日本的一些公司也相继推出超细硬质合金牌号。随着电子工业、机械加工工业的迅速发展，推动超细硬质合金在八十年代迅速发展，质量不断提高、产量不断扩大。1984年前后，日本住友电气公司试制出了双高的AF1合金，硬度RA93.0，强度5000N/mm2，创世界之最，随后美国、瑞典、德国等著名厂家也都相继开发出性能越来越好的超细硬质合金，对于许多世界著名硬质合金厂家而言，超细硬质合金同高精度、高性能涂层硬质合金一样是他们引以自豪的一类硬质合金产品。
八十年代研制成功并迅速普及的低压热等静压技术是硬质合金生产技术领域中突破性的进展，从而使低成本地生产十分接近理论致密度的硬质合金产品成为现实。自1989年美国超高压公司研制成功的第一台低压热等静压设备问世以来，在短短的几年内，该技术就取得了异常迅速的发展这种设备几乎遍及世界各地，对整个硬质合金质量的提高起重要作用。
进入八十年代世界硬质合金工业发展的还一个特点是，硬质合金制品正在向精密化、小型化方向发展，出现了微型麻花钻头、点阵打印针、精密工模具等高新技术产品。切削工具尺寸精度的要求也越来越高，有的先进厂家已淘汰U级硬质合金刀片精度标准，与此同时许多硬质合金模具尺寸精度已达到微米级、超微米级，加之设备、生产线自动化、智能化，推动硬质合金工业不断朝着更新、更高领域发展。
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硬质合金性能运用于设计
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- 发布于 2013年3月25日 星期一 10:57
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硬质合金的设计：硬质合金的设计需要特别考虑一些安全性因素，这些因素是建立在压力、硬度、强度和耐腐蚀特点的基础上的。为了使其达到最佳的性能状态，每一个部分的设计都应该考虑到这些参数。
安全因素：从压力、负载因素计算得出的安全因素，在任何情况下都是不充分的。工程上的应用，和计算机的模拟决定了安全因素的选择。安全因素应该既具有实践性，又足以保证完成工作。
压力：抗弯强度测试用于测试特定硬质合金牌号在一般压力下的抵抗力。在硬质合金设计上，建议考虑组成部分受到的压力。已知的减压因素应用，如转角处的圆角半径和有孔的交叉部分，都会很自然地加强产品的抗压能力。
抗冲击性：最大的冲击能量是通过材料中组织成而的弹性结构吸收的。一些能量是通过热量和磨擦转化。如果应用于冲压，在选择硬质合金牌号时，要考虑到抗冲击性是产品成份的一种功能，这一点是很重要的。粘结剂成份大的牌号，抗冲击性也好。同时，在设计抗压产品时，减少或消除所有可能加压的成份是很关键的。和钢材相比，在抗冲击性能上，硬质合金会更胜一筹。
耐磨性：与钢材相比，硬质合金的耐磨性更好。硬质合金产品的耐磨性能取决于所选粉末的粒度。粘结剂的含量越低，粒度越精细，耐磨性就越好。如果产品要求耐腐蚀，并且保证尺寸边缘锐利，可以选用亚微粒子的牌号。通过选用高质量的材料，应用专业的生产工艺，我们可以生产高品质的耐磨产品。
耐腐蚀性：材料的选取需要考虑到操作环境。虽然在腐蚀环境下。硬质合金的性能比其他金属好，但这并不意味着硬质合金就是完全惰性。在氯化物液体，如城市用水存在的情况下，硬质合金中的钴容易受到粘结剂浸析，而且在这种环境下，镍的耐腐蚀性会优于钴。
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