各国硬质合金牌号近似对照

各国硬质合金牌号近似对照

常用的硬质合金以 WC为主要成分，根据是否加入其它碳化物而分为以下几类：

（ 1）钨钴类（ WC+Co）硬质合金（ YG）

它由 WC和 Co组成，具有较高的抗弯强度的韧性，导热性好，但耐热性和耐磨性较差，主要用于加工铸铁和有色金属。细晶粒的 YG类硬质合金（如 YG3X、 YG6X），在含钴量相同时，其硬度耐磨性比 YG3、 YG6高，强度和韧性稍差，适用于加工硬铸铁、奥氏体不锈钢、耐热合金、硬青铜等。

（ 2）钨钛钴类（ WC+TiC+Co）硬质合金（ YT）

由于 TiC的硬度和熔点均比 WC高，所以和 YG相比，其硬度、耐磨性、红硬性增大，粘结温度高，抗氧化能力强，而且在高温下会生成 TiO 2,可减少粘结。但导热性能较差，抗弯强度低，所以它适用于加工钢材等韧性材料。

(3) 钨钽钴类（ WC+TaC+Co）硬质合金（ YA）

在 YG类硬质合金的基础上添加 TaC(NbC),提高了常温、高温硬度与强度、抗热冲击性和耐磨性，可用于加工铸铁和不锈钢。

（ 4）钨钛钽钴类（ WC+TiC+TaC+Co） )硬质合金 (YW)

在 YT类硬质合金的基础上添加 TaC(NbC),提高了抗弯强度、冲击韧性、高温硬度、抗氧能力和耐磨性。既可以加工钢，又可加工铸铁及有色金属。因此常称为通用硬质合金（又称为万能硬质合金）。目前主要用于加工耐热钢、高锰钢、不锈钢等难加工材料。

硬质合金和其他硬质材料

编辑：刘钰 - 来自：青岛美华精密工具有限公司

硬质合金和碳-氮化合物--尽管高速钢对于如钻孔、拉削这样的应用仍然非常重要，但大多数的金属切削都是通过硬质合金工具完成的。对于那些非常难于加工的材料，硬质合金现在正逐渐由碳氮化合物、陶瓷制品和超硬材料所替代。渗碳的（或烧结的）硬质合金和碳氮化合物，被世界上大多数一致认为是硬金属，是一系列通过粉末冶金技术制成的非常硬的、耐火、耐磨的合金。微小的硬质合金或者氮化物颗粒在处于烧结温度液体时被金属粘结剂“胶结”。个体硬金属的成分和属性与那些黄铜和高速钢是不同的。

所有的硬金属都是金属陶瓷，是由陶瓷颗粒和金属粘结剂化合而成。很不巧的是（由于错误翻译）陶瓷一词在含义上要么已经指所有带有碳化钛（TiC）基的硬金属或者简单地称其为渗钛碳氮化合物。尽管除了碳之外再没有其他任何一种单一的元素出现在所有的硬金属中，但真正的术语却是“碳化钨”。早期效果较好的品质都是基于碳基础之上，而且在今天也是也是应用最广泛的，如表1所示。

由于非常硬的硬质合金颗粒，特别是碳化钨在富铁基质的出现使得高速钢具有优异的加工能力。从纯碳化钨中制造切削刀具的现代制造方法是基于这项知识之上的。早期的硬质合金在用于工业用途时过于脆弱，但是不久发现将碳化钨粉末与大约10%的金属，如铁、镍或钴，允许压坯在大约1500℃下烧结，在这个过程中生成的产品具有低孔隙率、非常高的硬度，而且相当大的强度。这些性质的组合使得材料理想的适合用来作为切削金属的加工刀具。

用于切削刀具的硬质合金是在1927年被引入商业领域的，尽管重大的发现是在德国，许多后期的开发却是在美国、奥地利、瑞典和其他国家进行的。近年来在硬质合金切削工具中出现了两次“革命”，一次由美国领导，另一次由欧洲领导。它们的变化是由铜焊接硬质合金嵌入变成夹具嵌入，以及涂敷技术的迅速发展。

铜焊接的工具具有这样的优势：它们可以不断地进行重新研磨，直到基本没有硬质合

金为止，但是在研磨之后为确保加工精度必须重新对其进行设置。然而，所有的铜焊接的工具都具有某种程度的铜焊过程剩余的应力，在技术不娴熟手法或者设计不好的工件加工中甚至在使用之前就已经损坏了硬质合金。在现在的情况下，使用可定位的镶嵌刀头非常便宜，这都是一些尺寸精确的刀头，固定在相似的、精确的夹具中，根本不用耗时费力地安装及重新设置，但是只能在每个切削刃或角保持原始锐度(参见727-735和1219-1222页)之前使用。不具有铜焊接应力以及“一次性使用”的概念也意味着可以使用更硬、使用时间更长的等级。

当可定位的刀头首次被引入时，人们发现在丢弃这些刀头之前硬质合金只是被磨掉了很少一点点，因此当时有些小的工厂开始开发所谓的“废弃”刀头并销售，这些刀头通过改装的刀具固定器进行再利用。随着可定位镶嵌刀头的引入，硬金属的消耗迅速上升、平稳直至下降。这种情况通过硬质合金、氮化物和氧化物涂敷的出现和被接受而改变。更硬、更耐磨表面的应用到更坚韧、更抗振基质使得新一代寿命更长镶嵌刀头产品得以产生了。重新研磨破坏了涂层的增强性质，因此为涂敷刀具所禁止。

表1 基于碳化钨切削刀具硬金属的典型性质

硬质合金刀具材料

一种补充性的开发是永久复合体断屑器，这是从计算机辅助设计中衍生出来的，经过压锻和烧结至精确的形状和尺寸。另外的一个进步是高温真空固态渗粘法（HIP）的应用，这种工艺使得先前不够经济的硬金属进入应用阶段。此方法实际上允许通过高压下的惰性气体将硬质合金中所有的残余孔隙度都挤出来，应用的温度大约是烧结温度。通过此方法刚度、抗裂强度和抗震性能可以提高两倍或者以三倍，而且非常大的烧结部件的废品率减少至先前水平的很小一部分。

另外一些研究还生产出大量基于碳氮化钛基础上的优良的切削刀具材料。一般地都称之为“金属陶瓷”，如同前面所提到的，基于碳氮化合物基础上的镶入式截坯刀提供了优良的性能和非常广阔的应用前景。

成分和结构：硬金属的性质受到微观结构的深刻影响。反过来微观结构又依赖于许多因素包括碳化物基本的化学组成和基质相；尺寸、形状和碳化物颗粒的分布；碳化物和基质相的相对的比例；碳化物的互溶性程度；碳的过量或不足；由于扩散和离析所造成的成分和结构的变化；通常的生产方法，但尤其是铣削、渗碳和烧结法和原材料的类型；烧结后的处理，比如高温真空固态渗粘法；和初次烧结后所应用的涂敷或扩散层。

碳化钨/钴（WC/Co）：首先进行商业应用的烧结硬质合金是由碳化钨高角颗粒与金属钴粘结而成。最初打算用于拔丝模，这个成分类型仍然被视为对简单磨损具有极好的抵抗力，因此也广泛应用于切削加工之中。

对于从装填密度而获得的最大硬度，碳化钨细粒应尽可能的小，最好低于1μm （0.00004英寸）而且对于特殊用途要相当小。随着钴含量的降低其硬度和耐磨损性能增高，只要保证烧结中存在最低含量的钴（2%即可，尽管实际的最低含量是3%）即可。总之，随着碳化物细粒或钴的含量或者两者的增加--通常是一致的--会获得更硬或者较软的等级。不能见到气孔，甚至在最高的光学放大下也不应看到。

切削刀具所用WC/Co的成分范围大约是2%-13%的钴，而且其细粒尺寸从小于0.5到大于5μm（0.00002-0.0002英寸）。对于冲压工具，冷锻模和其他适用于中等或严重振动零部件的制品应用，钴的成分可高达30%，而且细粒尺寸最大可达10μm（0.0004英寸）。近年来发现将亚微米（小于0.00004英寸）碳化物细粒和相对较高的钴成分组合起来的“微细粒”碳化物增加了在低速加工和高速率加工下的使用。

对于最优的性质，气孔率应为最小值，碳化物细粒尺寸应尽可能的规则，且碳化钨相中碳的含量接近于理论值（化学计量的）。许多碳化钨/钴成分是通过少量但非常重要的添加剂进行调整的--从0.5到大约3%的钽、铌、铬、钒、钛、铪，或其他的碳化物。这些添加剂基本的用途一般是抑制细粒成长，因此可以保持始终如一的精细结构。

钨钛碳化物/钴（WC/TiC/Co）：这些百分度用来作为刀具切削钢材和其他铁基合金，TiC成分的作用是抵制由化学分解和形成麻坑所产生高温的扩散性冲击。碳化钨扩散到刀片的表面，但是碳化钛对这种扩散极具抵抗力。TiC中固溶体或“固溶晶体”的WC保持着防止形成麻坑性质到很大的程度。

可惜得是，碳化钛和TiC基固溶体非常脆而且不如碳化钨耐磨。因此尽可能地将TiC 的含量保持在最低水平，只有提供了足够的TiC才可以避免严重的麻坑磨损。既使2%或3%的碳化钛都具有明显的影响，随着相对成分的大量增加，麻坑趋势变得更为严重。