钛基硬质合金的类型及应用
钛基硬质合金按其组成和性能不同,常用的有以下三种类型:1) TiC基合金;2) 添加其它碳化物(如WC、TaC等)和金属(如Co)的强韧TiC基合金;3) Ti(C,N)基合金。TiC基硬质合金 TiC基硬质合金是以TiC为主要成份的TiC-Ni-Mo合金。Ni作为粘结金属,增加其含量,可提高合金的强度,但却会使合金的硬度降低。向Ni中添加Mo(或Mo2C),可改善液态金属对TiC的湿润性,使TiC晶粒变细。当Ni含量一定时(如含10%Ni),增加Mo的含量,可提高合金的强度和硬度。Ni和Mo的含量通常为20%~30%。
由于TiC的熔点(达3250℃)高于WC(2630℃),密度只有WC的1/3,抗氧化性能远优于WC,故TiC基硬质合金除具有硬度高(一般可达91HRA~93.5HRA,高的可达94HRA~95HRA)、耐磨性好、抗月牙洼磨损能力强等特点外,还具有较高的抗氧化、抗粘结和耐高温等性能,在1100~1300℃的高温下仍能进行高速切削,切削钢料时有较低的磨损率,可用来替代目前广泛使用的WC-Co基硬质合金而大大降低成本(W、Co价贵,为国际上紧缺资源),因而近年来发展很快。国外一些性能优异的硬质合金制品,如奥地利Metallwerk Plansee公司生产的WZ系列、英国Hard Metal Tools公司生产的HR系列、日本Tungaloy公司生产的NTK系列、美国Kennametal公司生产的K系列和美国Firth Sterling公司生产的FS系列与我国湖南株洲硬质合金厂生产的YN系列都是TiC基硬质合金产品。
国内目前通常使用的TiC基硬质合金牌号是YN05,用其切削正火和调质状态下的钢材,其切削性能优于WC基合金P01(YT30)。由于TiC的屈服强度低,其值为4GPa,仅为WC屈服强度的2/3,故其韧性稍差。而TiC的弹性模量(321 GPa)也不到WC弹性模量(710GPa)的一半,加以TiC是面心立方晶格,滑移系多,抗塑性变形能力低。此外,TiC的导热性也远较WC为小,切削刃处的局部温度很高,容易产生塑性变形,故TiC基合金主要适用于钢材的精加工和半精加工。