木工硬质合金圆锯质量标准

国家技术监督局颁布的《GB/T14388-93》《木工硬质合金圆锯片质量标准》(以下称国标)。内容包括锯片基体材质和硬质合金刀头牌号以及热处理硬度要求，刀头焊接的剪切强度等。关于成品锯片的形状位置偏差和尺寸偏差所规定的精度要求，客观地说已经不能满足大部分用户的要求。根据我们多年来制造和经营实践，一片好的锯片应该满足以下要求。

一、静态质量要求：
1、 尺寸偏差：锯片孔径和刃宽的尺寸偏差应在较小的范围内，锯齿的角度应根据切割对象而设计的相应角度应保证一致和合理。
2、形位偏差：孔径对外径的同心度（径向跳动）误差和每齿刃尖保证在同一平面（轴向跳动或称端跳），对加工质量尤为重要。锯齿与基体轴向对称度应严格控制偏差。
3、 表面粗糙度：锯齿加工面粗糙度对工件被加工表面产生一定的影响。而基体表面的加工粗糙度则另当别论。
4、 焊接牢度：焊缝焊料整洁无缝隙无假焊。
5、 外观：锯齿齿尖不得有崩裂，缺陷。基体无裂缝和锈蚀。

钢结硬质合金(steel—bonded carbide)是指以难熔金属硬质化合物为硬质相、以钢作粘结相制成的硬质合金。

钢结硬质合金的特性：

钢结硬质合金兼有碳化物的硬度和耐磨性以及钢的良好力学性能，主要用作耐磨零件和机器构件。其组织特点是微细的硬质相均匀弥散地分布于钢的基体中。钢结硬质合金由于含有大量的钢基体，因而具有可热处理性和加工性。

钢结硬质合金最早出现在美国，1955年格策尔(C．G．Goetze)等研制了高速钢钢结TiC基合金；同一时期，美国铬公司用熔浸法和液相烧结法制取钢结硬质合金，并以Ferro—Tic为商标投放市场。70年代发展缓慢，直到80年代中期，钢结硬质合金又重新活跃起来。中国自60年代初研制成功TiC基钢结硬质合金，70年代研制成功WC基钢结硬质合金。70年代前苏联、美国、日本、前联邦德国、荷兰等国不断研究开发新的钢结硬质合金产品。

钢结硬质合金的硬质相向多样化方向发展。除TiC外，已开发出许多新型硬质相如WC、TiN、TiCN、wC—Co等；钢结硬质合金粘结相的钢种不断扩大，如各种成分碳钢、合金钢、工具钢、高速钢、高锰钢、耐热钢和不锈钢等。钢结硬质合金的成分范围不断拓宽，以往合金中钢基体含量一般为50％～75％(质量分数)，正向两头延伸，一头向硬质合金领域延伸，提高硬质相含量，最高可达92％；另一头向高速钢领域延伸，提高钢基体含量，最高可达90％。可见钢结硬质合金与普通硬质合金和高速钢的界线正在逐渐消失，俄罗斯已把钢结硬质合金改名为“碳化物钢”。由于钢结硬质合金的综合性能优异，使其应用范围不断扩大。通过选择不同钢种和成分作粘结剂，可制取具有特定性能的合金，以适应各种不同应用领域的要求。

自从硬质合金问世以来，回收利用问题就一直为业内人士所关注。由于硬质合金是以碳化钨和稀有金属钻为主要原料，其经济价值和制造成本比较高，钨钻的回收是一项极有价值的回收领域。

从上个世纪的五十年代，一些回收利用工艺就已开发出来并应用到实际生产过程中。最早的回收利用工艺能耗高、设备比较复杂，而且对环境的影响较大。硬质合金硬度非常大而且致密度较高，很难在常温下被一些无机酸碱所溶解，因此在如何回收硬质合金上费了不少的周折。

根据我们所掌握的情况，目前已有的回收利用工艺主要有几大类，一是所谓的高温处理法，其中有:硝石熔融法、空气氧化烧结法、通氧锻烧法等;二是机械破碎法，其中有:冷碎粉碎法、热碎粉碎法、锌熔法等;三是化学处理法，其中有金属多价盐处理法、氯化法、磷酸浸出法、盐酸处理法等;四是电化学法，有以碱作电介质、以盐酸或硫酸、硝酸作电介质的不同工艺路线;还有用通高压氧、以氨水或胺溶液浸取法;淡基化合物法和水蒸气升华三氧化钨的分解法等等。

硬质合金的力学性能和物理性能与化学成分之间有以下的变化规律。

① 硬度 硬质合金的硬度一般在HRA86～93之间，并随着硬质合金中含钴量的增加而降低。在YT类硬质合金中，硬度随碳化钛含量的增加而提高。硬质合金的红硬性比较好，只有当使用温度高于500℃时，硬质才开始降低。但是在1000～1100℃的高温下，硬度仍可高达HRA73～76。

② 抗弯强度 常温时硬质合金的抗弯强度在90～150MPa之间，并且含钴量越高抗弯强度越高。

③ 冲击韧性 硬质合金的脆性很高，且几乎与温度无关。在高温时，钢的冲击韧性比硬质合金大数百倍。在镶焊硬质合金工具时，不允许对硬质合金刀片做冲击性的压紧。硬质合金的冲击韧性与合金中含钴量有关。含钴量越高，冲击韧性也越高。

④ 热导率 钨钴合金的热导率为0.58～0.88J/cm.s.℃，比高速钢约高1倍，而钨钛钴合金的热导率仅为0.17～0.21J/cm.s.℃，比高速钢低。硬质合金的热导率随钴含量增加而增加，而钨钛钴合金的热导率随碳化钛的含量增加而降低。

表面涂层硬质合金是通过化学气相沉积(CVD)等方法，在硬质合金刀片的表面上涂覆耐磨的TiC或TiN、HfN、Al2O3等薄层，形成表面涂层硬质合金。这是现代硬质合金研制技术的重要进展。1969年，西德克虏伯公司和瑞典山特维克公司研制的TiC涂层硬质合金刀片初次投入市场。1970年后，美国、日本和其他国家也都开始生产这种刀片。三十余年来，涂层技术有了很大的进展。涂层硬质合金刀片由第一代、第二代已发展到第三代、第四代产品。

涂层硬质合金刀片一般均制成可转位的式样。用机夹方法装卡在刀杆或刀体上使用。它具有以下优点：
1)由于表层的涂层材料具有极高的硬度和耐磨性，故与未涂层硬质合金相比，涂层硬质合金允许采用较高的切削速度，从而提高了加工效率；或能在同样的切削速度下大幅度地提高刀具耐用度。
2)由于涂层材料与被加工材料之间的摩擦系数较小，故与未涂层刀片相比，涂层刀片的切削力有一定降低。
3)涂层刀片加工时，已加工表面质量较好。
4)由于综合性能好，涂层刀片有较好的通用性。一种涂层牌号的刀片有较宽的适用范围。

钨钛钴硬质合金(cemented titanium-tung-sten carbide)由WC%26mdash;TiC、WC和粘结金属钴组成的或者仅由WC%26mdash;TiC固溶体和钴组成的多相硬质合金。合金的含钴量4％～10％，含TiC5％～30％，余量为WC，主要用于切削钢材。钨钛钴硬质合金具有较高的抗月牙洼磨损能力，适合作长切削材料的刀具。用钨钴硬质合金刀具切削钢材时易出现月牙洼磨损，这主要是由于在切削温度下刀具与切屑发生扩散反应引起的。为了克服加工钢材时的月牙洼磨损，在20世纪20年代初，研制了含TiC的硬质合金和含TaC的硬质合金，稍后又研制了同时含有碳化钛和碳化钽的硬质合金。在这类合金中，TiC和TaC的含量取决于月牙洼磨损的严重程度，TiC可达35％，TaC达7％。

钨钛钽钴硬质合金(即WC%26mdash;TiC%26mdash;TaC%26mdash;Co合金)，已发展成为切削钢的重要材料。在西欧几乎取消了原有的WC一TiC%26mdash;Co切削钢牌号合金，在美国和日本，切削钢牌号合金以WC%26mdash;TiC%26mdash;TaC%26mdash;Co合金为主，但在东欧，尤其在前苏联，切削钢牌号合金仍以WC%26mdash;TiC%26mdash;Co合金为主。WC%26mdash;TiC%26mdash;Co和WC一TiC%26mdash;TaC%26mdash;Co切削牌号合金在硬质合金中的比例因各国情况而异。

在中国，WC%26mdash;TiC%26mdash;Co合金的生产量仅次于钨钴硬质合金。用代号YT表示WC%26mdash;TiC%26mdash;Co合金，用代号YW表示WC%26mdash;TiC%26mdash;TaC%26mdash;Co合金，后者又称为通用合金。表1和表2列出中国钨钛钴硬质合金和钨钛钽钴硬质合金的牌号、成分和性能。

山特维克可乐满的钻削产品和行业专家JohnDotday指出，提高生产率固然重要，但该公司发现，大批量零件制造商往往更关心如何提高和达到可预测的刀具寿命，在钢件钻削加工中尤其如此，因为不同批次工件材料的微小变化可能会导致刀具破损。
　　
山特维克可乐满的整体硬质合金钻头CoroDrill860-PM就是为提高钢件（包括淬硬钢和软钢）钻削的安全性和加工效率而开发的。Dotday指出，由于存在积屑瘤和切屑控制问题，硬度较低、粘性较大的低合金钢（如1018钢和1020钢）的钻削加工具有很大挑战性。尽管这些工件材料断屑困难，但CoroDrill860-PM钻头却能形成尾部很短的细小切屑。
　　
Dotday解释说，除了针对钢件加工优化钻头几何形状以外，对钻头切削刃的钝化处理和钻尖强化可防止钻尖崩刃，提高了钻削加工的强度和安全性。切削刃钝化处理是在磨床上用磨料刷子来实现的，这种新的切削刃制备方法和强韧的4234硬质合金基体可防止钻头过快磨损，提高钻孔的尺寸精度和表面光洁度。Dotday说，“我们希望有一种可控的磨损模式。”
　　
该钻头不仅提供了可预测的刀具寿命，而且延长了刀具寿命。与其他钻头相比，CoroDrill860-PM的寿命提高了20%～40%。该钻头的内冷却功能还有助于切屑控制，Dotday建议，应采用不低于220psi的冷却液压力。对于所用机床不具备内冷却功能的最终用户，该公司也提供了种类有限的外部冷却钻头，但这些钻头只能用于钻削孔深不超过3倍孔径的浅孔，而且应该将切削速度和进给率降低25％。对于内冷却钻头，推荐采用的进给率约为0.25mm/r，加工软钢和硬钢时，推荐采用的表面切削速度分别为120～240m/min和60～100m/min。
　　
当钻头切出易于处理的切屑后，刷钝处理后涂覆的多层TiAlN涂层有助于提高润滑性和排屑性能。该涂层看起来就像研磨表面一样光滑。标准CoroDrill860-PM钻头的直径范围为3～20mm，最大钻孔深度可达8倍孔径。钻尖角为139°～144°（取决于钻头直径）。即使在凸凹不平的表面上钻孔时，也不推荐预钻定心孔。Dotday解释说，“除非你采用具有合适几何形状的定心钻，否则定心孔将会引起一些问题，并使钻头更快损坏。”
　　
当钻头需要重磨修复时，山特维克可乐满要求采用专门的刃磨和切削刃制备设备，以保证修复后的钻头达到与新钻头相同的使用寿命。钻头修复会使刀具长度缩短大约1mm，并因为重新涂层而使钻头直径略有增大。一支钻头可以修复3次，但超过3次以后，重涂的涂层就会出现剥落问题。由于钻头的修复会缩短其长度，因此用户需要确定该钻头经过几次修复后，其长度是否仍能满足加工要求。
　　
用CoroDrill860-PM加工孔径不同的通孔时，始终应该先钻削孔径最大的孔，以最大限度地减少毛刺形成和防止钻头跑偏。


硬质合金生产商、供应商：中钨在线科技有限公司
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由于经过涂层工艺，基体刀片的韧性和抗弯强度不可避免地有所下降，加上涂层材料的化学性质等原因，故涂层硬质合金刀片仍只有一定的适用范围。涂层硬质合金刀片可以用于各种碳素结构钢、合金结构钢(包括正火和调质状态)、易切钢、工具钢、马氏体不锈钢和灰铸铁的精加工、半精加工以及较轻负荷的粗加工。

涂层硬质合金刀片最适用于连续车削，但在切深变化不大的仿形车削、冲击力不太大的间断车削及某些铣削工序中亦可采用。近年在切断、车螺纹中也已使用涂层刀片。但是，TiC和TiN涂层刀片不适宜于加工下列材料：高温合金、钛合金、奥氏体不锈钢、有色金属(铜、镍、铝、锌等纯金属及其合金)。沉重的粗加工，表面有严重夹砂和硬皮的铸件的加工也不宜使用涂层刀片。


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硬质合金中碳含量控制是一个非常关键的问题。当合金中缺碳时，在合金中会形成脆性η相，η相的出现将大幅降低硬质合金的断裂韧度和强度。目前已知的η相主要有M6C型的Co3W3C、Co2W4C；M12C型的Co6W6CF、Co6W6C104F；Co3W9C4，除此之外，还有Co2W6C、Co2W8C3和Co3W10C4等。当合金中碳过量时，合金中的石墨相也将对合金的性能产生不利影响。采用化学气相沉积方法在梯度合金基体表面涂敷TiC高硬耐磨材料，在1000℃时，发生如下反应：

TiCl4+CH4+H2TiC+4HCl+H2

化学反应过程中生成的TiC沉积在基体的表面，然而实验发现，在化学气相沉积TiC涂层过程中，伴随着如下反应的进行：

TiCl4+C+2H2TiC+4HCl

物理气相沉积主要为蒸发镀膜、离子镀膜和溅射镀膜3大类。真空蒸发镀膜是发展较早，应用也最广的一种PVD涂层技术，目前仍占有世界40%的市场，但用途范围正在缩小。这种技术是在真空条件下采用电阻、电子束等加热镀膜材料，使其熔化蒸发再沉积在合金基体表面形成镀膜。

离子镀膜是在真空条件下通入Ar气等，利用辉光放电使气体和镀膜材料部分离化，并使离子轰击靶打出靶上的材料离子，使其沉积在合金基体的表面。离子镀膜在切削工具超硬材料镀膜中应用较为成功的技术是多弧离子镀膜。

溅射镀膜是在真空室中，利用荷能离子轰击靶材表面，通过离子的动量传递轰击出靶材中的原子及其它粒子，并使其沉积在合金基体表面形成镀膜的技术。溅射镀膜能实现大面积快速沉积。

PVD技术出现于20世纪70年代末，由于其工艺处理温度可控制在500℃以下，因此可作为最终处理工艺用于高速钢类工具的涂层。由于采用PVD技术可大幅度提高高速钢工具的切削性能，所以该技术自80年代以来得到了迅速推广。

为改善硬质合金的切削加工性能，工业发达国家80%以上的硬质合金刀具都经过表面涂覆处理。几十年来，国内外相继开发了双涂层、三涂层以及多涂层的复合刀片，有的涂层数甚至达到几十层、上百层的水平。硬质合金涂层技术通常可分为化学气相沉积(CVD)技术和物理气相沉积(PVD)技术两大类。

化学气相沉积(CVD)是硬质合金领域的一个重要技术突破，它借助一种或几种含有涂层元素的化合物或单质气体在放置有基材的反应室里的气相作用或在基材表面的化学反应而形成涂层，常见的CVD技术是以含C/N的有机物乙氰(CH3CN)作为主要反应气体，与TiCl4、H2、N2在700~900℃下产生分解、化学反应生成TiCN。涂层有效地提高了硬质合金制品表面硬度和耐磨性，延长硬质合金制品的使用寿命，减少损耗，提高机加工效率。

20世纪60年代以来，CVD技术被广泛应用于硬质合金可转位刀具的表面处理。80年代中后期，美国已有85%硬质合金工具采用了表面涂层处理，其中CVD涂层占到99%，到90年代中期，CVD涂层硬质合金刀片在涂层硬质合金刀具中仍占80%以上。