钨钢各成分在钨钢中的作用

钨钢是用粉末冶金方法生产的，是一种由难熔金属化合物和粘结金属所构成的组合材料。钨钢中的的难熔金属化合物通常指的是WC（碳化钨）、TiC（碳化钛）、Ta(Nb)C（碳化但）、VC（碳酸亚乙烯酯）等，粘结金属通常指Co（钴）、Ni（铌）、Fe（铁）等，它们在钨钢中各自起着十分重要的作用。钨钢始于WC（碳化钨）- Co（钴）硬质合金，它是成分最简单，使用范围最广泛的一种合金。WC（碳化钨）合金具有很好的韧性和耐磨性，但在切削钢材时，易产生刀瘤和月牙洼磨损。同时在高温下，合金硬度和强度急剧下降。所以，该类合金最适宜使用在有色金属和低塑性铸铁的加工，而不宜用于钢的切削加工。

为了解决钢材加工时产生的刀瘤和月牙洼磨损，经研究就开发出了WC-TiC-Co钨钢。TiC具有耐磨抗氧化和抗月牙洼磨损等特性，但是，TiC及其固溶体比WC脆得多，其合金韧性差。TiC含量超过18%，合金不仅脆，而且难以焊接。

为了获得既能抗刀瘤和抗月牙洼磨损，同时又具有较好的耐磨性和韧性的合金，经研究就又出现WC-TaC-Co钨钢。TaC使合金具有较好的耐磨性、韧性、抗月洼磨损（比TiC差）和耐高温性能（改善高温强度、高温硬度和抗氧化性）。添加TaC有助于降低摩擦系数，从而降低刀具温度。其合金能在高切削刃温度下承受大的冲击负荷。然而由于TaC极为昂贵，无法大量使用。常用于切除热焊瘤。

为获得兼备WC-TiC-Co和WC-TaC-Co两类合金所具有的最佳性能的合金，研究产生了WC-TiC-TaC-Co钨钢。它可以切削钢，也可以切削加工铸铁和有色金属，特别适用于加工高合金钢、耐热合金和合金铸铁。它一出现，就得到很快的发展，几乎取代了WC-TiC-Co合金。影响其大势发展的是涂层合金的出现。

涂层合金的基体采用具有高韧性的合金，其表面涂层TiC、Ti(CN)、TiN、AI₂O₃......，则具有很好的耐磨性和抗月牙洼磨损，因此，涂层合金既具有高韧性、高耐磨性又能抗月牙洼磨损，其寿命成十倍提高。TaC、NbC、VC、Cr₃C₂...等在合金中除做主体成分外，还常以添加物成分加入合金中，其主要作用是：降低合金性能对烧结温度和时间的敏感性，或者说，使合金磁力（Hc）和硬度（HRA）合格的烧结温度和时间的范围增大，抑制烧结时碳化物晶粒长大；改变相组成，提高合金耐热性，添加剂能使WC-Co合金二相区变宽，减小碳对合金性能影响的敏感性；提高合金月牙洼磨损，减少刀瘤，改善断屑性能等。

TiN对粘结金属的湿润性差，所得合金孔隙度高，抗弯强度低。但具有抗热震、抗热疲劳和极好的抗月牙洼磨损等性能。以WC-TiC-TiN取代WC-TiC-TaC制成的合金按其抗弯强度和抗氧化性可与含TaC合金相匹敌。在TiC基合金中加入TiN使其强度得到明显提高。

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