同样材质的硬质合金毛坯，在加工制成模具后，其使用寿命有的长，有的则很短。经分析，发现问题出在设计、加工、组装以及焊接等上。  

1.硬质合金模具设计技术状况 

拉丝模是一结构较简单的模具。80年代以前我国一直沿用前苏联的"直线型"理论设计，80年代后才有部分厂家引用50年代就提出了的"圆滑过渡"技术理论。 近年来，我国学者对拉丝模进行了角度设计和环沟磨损的理论分析，提出了最大、最小拉拔角的概念，分析了金属在拉伸变形过程中对模具产生不均匀磨损的机理。广东工学院的研究人员对冷镦小规格螺钉用硬质合金模具进行了解剖分析，得出国产模具寿命低（200-400万次）而日本模具寿命高（900-1000万次）的秘密所在，其关键技术是在角度的设计上。即日本模在模芯底部与模套内孔底面中心接触部位采用了双凸面设计。它的优点是能使受力最大的中心部位保证紧密压靠，四周留下的空隙又可供过盈配合时，储藏从孔壁挤出的多余金属。沈阳桥梁厂对冷镦M12螺母用的硬质合金凹模，由原来的六角设计改为六瓣编装镶套组合起来使用。其平均寿命 50万件／模，高的达 120万件／模。笔者认为这种设计比较合理，一是因为它比整体结构设计模节约硬质合金；二是它装配简单；三是模具更换容易，损坏一瓣可更换一瓣。 

2．加工与装配技术对硬质合金模具的影响

硬质合金模具的尺寸精度和形位精度是靠磨削来实现的。由于对硬质合金的磨削力是对一般钢材磨削力的2-3倍。所以要求磨床的动力要大，刚性要高，就我国目前的机床水平，还没有加工硬质合金的专用磨床。故常造成加工误差，误差的累积效应将严重的损伤模具的使用寿命。 在电火花加工过程中，由于放电的瞬间模具材料受到高达10000 C左右的高温作用和液体介质的作用，会使表层发生金相组织的变化，还有可能渗碳（工作液中的碳），渗金属（铜钨电极），甚至出现显微裂纹等，无疑影响寿命。 镶套是为了使合金能承受更大的冲击和挤压负荷，不论是热压镶套还是冷压镶套，间隙要求都很严。一般冷压镶套选择0．03-0．05mm的过盈量，热压镶套为 0．08-0．10mm，型腔套的加温取700-800C，硬质合金取300C左右。热压完成后，放人600C箱式炉中保温Zh，以消除应力。 

硬质合金的焊接也是一项关键技术，一般采用钎焊的较多。湖南省冶金材料研究所曾为西安飞机发动机制造公司研制了一种镍基钎焊料，在真空炉中钎焊硬质合金收到良好效果。


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1.硬度。碳化物WC、TiC等的硬度很高，所以合金整体也就有高硬度，一般在HRA89~93之间。硬质合金的硬度值随碳化物的性质、数量和粒度而变化，又随粘结剂含量的增多而降低。在粘结剂含量相同时，WC-TiC-Co合金的硬度高于WC-Co合金。

硬质合金的硬度又随着温度升高而降低。在700~800℃时，部分合金保持着相当于高速钢在常温时的硬度，另一部分合金则低些。合金的高温硬度仍取决于碳化物在高温下的硬度，故WC-TiC-Co合金的高温硬度比WC-Co合金高些。添加TaC(NbC)能提高高温硬度。 

2.抗弯强度和韧性。常用牌号硬质合金的抗弯强度在0.90~1.50GPa范围内。粘结剂含量越高，则抗弯强度也就越高。当粘结剂含量相同时，WC-TiC-Co合金的抗弯强度总是低于WC-Co合金，并随着TiC的含量的增加而下降。 

硬质合金是脆性材料，常温下其冲击韧性仅为高速钢的1/8~1/30。韧性不足是硬质合金的弱点。故硬质合金刀具一般是将合金刀片焊接或夹固在刀柄（刀体）上使用，有的小模数齿轮滚刀或小的硬质合金钻头和立铣刀等才做成整体的。和抗弯强度的情况一样，WC-TiC-Co类韧性低于WC-Co类。 

3.导热系数。由于TiC的导热系数低于WC，所以WC-TiC-Co合金导热系数比WC-Co合金低，并随着TiC的含量增加而下降。

4.线膨胀系数。总的说来，硬质合金的线膨胀系数比高速钢小得多。WC-TiC-Co合金的线膨胀系数大于WC-Co合金，并随着TiC的含量的增加而加大。由于WC-Co合金的线膨胀系数比WC-TiC-Co合金小，而且WC-Co合金抗弯强度较高，导热系数较大，所以焊接时产生裂纹的倾向比WC-TiC-Co合金小。 

5.抗冷焊性。硬质合金与钢发生冷焊的温度高于高速钢，WC-TiC-Co合金与钢发生冷焊的温度高于WC-Co合金。


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钨及钨合金穿甲弹的研制是从20世纪50年代开始的，20世纪70年代英国、美国、西德等国用液相烧结高比重钨合金——(W-Ni-Fe 和 W-Ni-Cu)做大孔径脱壳穿甲弹芯及枪榴弹（穿甲弹）弹头，从而大大提高了弹芯的韧性，增加了穿甲威力。

新铜壳钨子弹使用钨-聚合物复合材料代替老的铅/锑合金芯。为了避免铅制子弹对环境的污染，美国计划生产主要用钨合金制造“绿色子弹”。所谓“绿色”子弹仅指其对环境污染较少而言，其杀伤力比铅制子弹有过之而无不及。按照美国军队武器研究开发与工程中心（AARDEC）绿色子弹方案Wade Bunting经理的计划，1999年美国决定生产100万枚钨合金子弹。最后军队所有的子弹芯全部换成新钨芯子弹。


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战略金属指的是大量用于军事制造工业的金属，钨合金作为战略金属，对国防建设有着至关重要的作用。

钨的熔点在金属中最高，其突出的优点是高熔点带来材料良好的高温强度与耐蚀性，在军事工业特别是武器制造方面表现出了优异的特性。在兵器工业中它主要用于制作各种穿甲弹的战斗部。钨合金通过粉末预处理技术和大变形强化技术，细化了材料的晶粒，拉长了晶粒的取向，以此提高材料的强韧性和侵彻威力。我国研制的主战坦克125Ⅱ型穿甲弹钨芯材料为W-Ni-Fe，采用变密度压坯烧结工艺，平均性能达到抗拉强度1200兆帕，延伸率为15%以上，战技指标为 2000米距离击穿600毫米厚均质钢装甲。钨合金广泛应用于主战坦克大长径比穿甲弹、中小口径防空穿甲弹和超高速动能穿甲弹用弹芯材料，这使各种穿甲弹具有更为强大的击穿威力。钨合金的机械性能与贫铀相差无几,但没有放射性。钨的化学性能也非常稳定,甚至在1000℃以上的高下也不会氧化,硬度也不会明显下降。这对防破甲弹的高金属射流十分有利。

目前，钨合金已经成为了一种制作军事产品的原料,子弹,装甲，炮弹,弹片头,手榴弹,猎枪,子弹弹头,防弹车,装甲坦克,大炮部件,枪支等都可以由钨合金制成。其中，钨合金的一种主要用途是动能穿甲弹。由于铅和贫铀对环境造成的危害，钨产品由于其无毒环保的性能，已被用来替代以往的原料用作制造子弹弹头，以减少军事材料对环境造成的危害。由于钨的高硬度和耐高温，在军事领域，钨产品已得到了广泛的应用。


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以清洁金属为原料生产的高比重钨合金配重块是无公害、符合国际环保标准的。它比重大（>18g/cm3），体积小，故抗强风，入水轻，下沉快，是铅坠最佳替代产品，畅销欧美等发达国家。

高比重合金形象地被称作3高（或3H）合金，即：高密度、高强度、高硬度合金，因此高比重合金的一个重要用途便是广泛被应用的配重件。机械用的平衡锤、飞锤；石油等钻探行业使用的加重杆；钟表摆锤；防震刀杆、平衡配重球等手机、游戏机等使用的振子；航海、帆船等的压舱配重块、配重部件等；航空航天中使用的陀螺仪、飞机配重件等等。

设计者在设计航空航天和国防工业时需要高密度，良好的机械强度，易加工的材料，钨合金则是最好的选择。
1、高比重：将钨合金配重加入车内，可以保持赛车在运行中的高表现，提供车的可控制度。
2、高抗拉强度和硬度：由于钨合金的高抗拉强度和硬度，所以它可以用于有限空间，如赛车内。
3、易加工：由于钨合金易加工，这给设计者一个较大的空间进行设计。

钨合金产品的高密度大大减小了组件的物理尺寸。这样可以更容易控制重量分配，增加控制机制的灵敏度。当大量材料需要被放置在一个狭小的空间里，钨合金成为最理想的材料。钨合金配重是无毒且环保的，它替代了有毒的和危害环境的产品。它们比钢硬，高密度，钨比同类产品领先了30%。同时，他们比传统的重量轻，创造了铅重量的两倍并且能够长时间保持形状不变。


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钨合金屏蔽件是一种新型的辐射屏蔽装置，能有效的屏蔽来自医疗，工业，核等方面的辐射。其中在医疗行业运用最广，医疗业中利用放射性粒子照射技术对疾病进行治疗，同时也向周围环境中释放辐射，会对人体造成伤害。钨合金屏蔽件通过配件形式组装在仪器设备或者机械中，根据零件的组装需求以及环境中的辐射强弱来设计，屏蔽件的整体外形和厚度。

钨是熔点最高的金属材料，用浇注法不能完成其产品的制造与生产，因为要把钨融化再造在现有技术基础上无法在产业化方向实现而且成本很高。 烧结压制工艺是钨合金生产制造一直沿用至今的工艺。将钨粉原材料和少量粘结金属加入压胚中在高温高压条件下将金属颗粒紧密的粘结在一起。实现各种形状的屏蔽件生产，再将毛胚产品进行精加工和表面处理。主要材料为W-Ni-Fe、W-Ni-Cu等。

根据钨合金屏蔽件的使用领域不同可分为医用屏蔽件、工业屏蔽件、日常生活用屏蔽件。在医疗中运用放射性治疗仪、放射性物质等治疗疾病，屏蔽件用于保护人体免受辐射伤害。 其主要产品有放射性源盛放器、X射线准直仪、注射器屏蔽件、PET 屏蔽件.在工业领域应用最多的是核工业。核工业主要致力于核燃料、放射性同位素生产，核反应堆等研究项目。屏蔽件用于保护工作人员免受伤害。日常生活中使用的所有家用电器都会产生辐射，辐射对人体的伤害程度有待进一步研究。


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关于超细及纳米硬质合金的晶粒度问题，一般认为，晶粒度小于0.5μm (500nm) 的硬质合金定义为超细硬质合金，而晶粒度小于0.1μm (100nm) 的硬质合金定义为纳米硬质合金。但近年来，瑞典某公司宣布把晶粒度为0.1μm (100nm) －0.3μm (300nm) 的硬质合金定义为纳米硬质合金，而把晶粒度为0.3μm (300nm) ～0.5μm (500nm) 的硬质合金定义为超细硬质合金，而德国粉末冶金协会制定的以及ISO／TCl90技术委员会正在研究的硬质合金晶粒度分级标准则把晶粒度小于0.2μm (200nm) 的硬质合金定义为纳米硬质合金，而把晶粒度为0.2μm (200nm) ～0.5μm (500nm) 的硬质合金定义为超细硬质合金。

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在为硬质合金刀具选用切削液时，要考虑硬质合金对骤热的敏感性，尽可能使刀具均匀受热，否则会导致崩刃。在加工一般的材料时，经常采用干切削，但在干切削时，工件温升较高，使工件易产生热变形，影响工件加工精度，而且在没有润滑剂的条件下进行切削，由于切削阻力大，使功率消耗增大，刀具的磨损也加快。

硬质合金刀具价格较贵，所以从经济方面考虑，干切削也是不合算的。在选用切削液时，一般油基切削液的热传导性能较差，使刀具产生骤冷的危险性要比水基切削液小，所以一般选用含有抗磨添加剂的油基切削液为宜。

在使用冷却液进行切削时，要注意均匀地冷却刀具，在开始切削之前，最好预先用切削液冷却刀具。对于高速切削，要用大流量切削液喷淋切削区，以免造成刀具受热不均匀而产生崩刃，亦可减少由于温度过高产生蒸发而形成的油烟污染。


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超微粒硬质合金是为同时提高硬度和抗弯曲强度而开发的合金材料，与普通的硬质合金相比，在硬度相同时具有强度高、在强度相同时具有硬度高的特点。普通硬质合金的Wc颗粒为1—6μm（μ=10-6）左右，超微粒硬质合金的Wc颗粒为0.6μm左右，因为非常微小所以Wc颗粒周围起到粘结作用的Co成分的厚度薄，同时，折断起始尺寸小使抗弯曲强度高。超微粒硬质合金最初在细径钻头、立铣刀等整体硬质合金刀具使用，最近也开始用于可转位刀片。

但是，虽然超微粒硬质合金在低温下显示优异的特性，可在高温状态下容易出现慢性变形，在切削速度高的情况下使用时，有时会产生塑性变形、磨损增大等现象，请予以注意。 

但随着近几年粉末制造企业微细WC粉末制造技术及硬质合金制造商的与合金制造相关的微粒化技术的突飞猛进，大小为0.4μm 左右的WC超细微硬质合金也出现在市场。


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YW1 红硬性较好，能承受一定的的冲击负荷，是通用性较好的合金.适于耐热钢高锰钢不锈钢等难加工钢材的加工，也适于普通钢和铸铁的加工。

YW2 耐磨性仅次于YW1，单其使用强度较高，能承受较大的冲击负荷，适于耐热钢高锰钢不锈钢及高级合金钢的粗加工半精加工，也适于普通钢和铸钢.         YT30 耐磨性和运行的切削速度较YT15高，但使用强度抗冲击韧性较差。适于碳素钢与合金钢的精加工，如小断面的精车精镗、精扩等。

YT15 耐磨性优于YT5合金，但抗冲击韧性较YT5差。适于钢、铸钢合金钢中切削断面的半精加工或小切削断面精加工。

YT14 使用强度高，抗冲击和抗震性好，近次于YT5合金，但耐磨性较YT5好。于碳素钢与合金钢连续切削时的粗车粗铣，间断切削时的半精车和精车。       YT5 在钨钴钛合金中强度，抗冲击及抗震性最好，但耐磨性较差。适于碳素钢与合金钢，包括锻件、冲压件、铸铁表皮、间断切削时的粗车粗刨半精刨。

YG3X 在钨钴钛合金中耐磨性最好，但冲击韧性较差，适于铸铁有色金属及其合金、碎火钢、合金钢小切面的高速精加工。

YG3 耐磨性仅次于YG3X，对冲击和震动较敏感，适于铸铁有色金属及其合金连续切削时的精车半精车、精车螺纹与扩孔。

YG6A 属细颗粒合金，耐磨性好，适于冷硬铸铁，有色金属及其合金的半精加工，亦适于碎火钢合金钢的半精加工及精加工。

YG6X 属细颗粒碳化钨合金，其耐磨性较YG6高，使用强度近似于YG6合金，适于加工冷硬合金铸铁与耐热合金钢，也适于普通铸铁的精加工。

YG6 耐磨性较高，但低于YG3，抗冲击和震动比YG3X为好。适于铸铁、有色金属及合金、非金属材料中等切削速度的半精加工和精加工。

YG8 使用强度高，抗冲击，抗震性较YG6好，但耐磨性和允许的切削速度较低。适于铸铁、有色金属及合金、非金属材料低速粗加工。

YD201 适用于铸铁、轻合金的半精加工、粗加工、亦可作为铸铁 、低合金钢的铣削加工。


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硬质合金钢板钻的机构是由高强度合金钢刀体和硬质合金刀片，将二者焊接而成。

形成过程：

1. 选用易加工，淬透性高、热处理变形率很低，中温下保持良好的综合性能且经济适用的合金钢为刀体材料。按照标准要求的总长、外圈和柄部形式做好原材料的准备，并经数控车加工成形。

2. 按预先设计好的螺旋槽、刀片槽和 排屑槽等刀体上的各部槽形进行铣削加工，确保所需的焊接空间及切削所需的容屑空间；达到要求后进行热处理，保证硬度为35~45HRC。

3. 将加工好的刀体和硬质合金刀片按工艺要求进行焊接在一起，形成硬质合金钢板钻的坯件。

4. 对此坯件进行后续磨加工及刀齿成形加工。


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