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一文看懂氣氛爐硬質(zhì)合金工藝及應(yīng)用
硬質(zhì)合金是以一種或幾種難熔碳化物(碳化鎢、碳化鈦等)的粉末為主要成分,加入作為粘接劑的金屬粉末(鈷、鎳等),經(jīng)粉末冶金法而制得的合金。由于其*的性能,如高強(qiáng)度、硬度以及優(yōu)良的耐磨性和抗氧化性,被廣發(fā)應(yīng)用于機(jī)械加工、石油采礦、模具成型和結(jié)構(gòu)耐磨件等領(lǐng)域。硬質(zhì)合金生產(chǎn)中燒結(jié)是重要的一道工序,即使壓坯相同,采用不同的燒結(jié)工藝,對(duì)燒結(jié)產(chǎn)品的性能有著不同的影響。
長(zhǎng)期以來,各國科工作者在實(shí)際生產(chǎn)中逐漸形成了多種燒結(jié)方法,較為傳統(tǒng)的包括:真空燒結(jié)、氣壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)、等靜壓燒結(jié)等。自80年代納米級(jí)硬質(zhì)合金問世以來,又逐漸形成了新型燒結(jié)方法,如微波燒結(jié)、場(chǎng)輔助燒結(jié)(如放電等離子體燒結(jié)、等離子體活化燒結(jié))、二階段燒結(jié)、選擇性激光燒結(jié)等。
一、燒結(jié)工藝(氣壓燒結(jié))
氣壓燒結(jié)是在低于常規(guī)熱等靜壓的壓力(大約6MPa)下對(duì)工件同時(shí)進(jìn)行類熱等靜壓和燒結(jié)的工藝。自1984年德國Degussa公司設(shè)計(jì)和制造出臺(tái)類熱等靜壓爐以來,這一工藝已逐漸為很多硬質(zhì)合金廠家所采用。它將產(chǎn)品的成型劑脫除、燒結(jié)和類熱等靜壓合并在同一設(shè)備中進(jìn)行,即將工件裝入類熱等靜壓爐中,在較低溫度下低壓載氣(如氫氣等)脫蠟后,在1350~1450℃進(jìn)行真空燒結(jié)一段時(shí)間,接著在同一爐內(nèi)進(jìn)行類熱等靜壓,采用氬氣作為壓力介質(zhì),壓制壓力為6MPa左右,再保溫一定時(shí)間,然后進(jìn)行冷卻。
該工藝有很多優(yōu)點(diǎn):由于燒結(jié)-類熱等靜壓工藝是在真空燒結(jié)溫度下直接加壓保壓,有利于提高液相金屬的流動(dòng)性、消除空隙,還能避免常規(guī)類熱等靜壓處理后易于出現(xiàn)的“粗晶”等組織缺陷;與真空燒結(jié)相比碳平衡容易控制,可校正壓制品中缺碳或碳過剩的問題,減少合金內(nèi)部孔隙,對(duì)其強(qiáng)度、硬度等性能指標(biāo)有一定的提高;該工藝在同一爐體中進(jìn)行,節(jié)省了大量設(shè)備投資,其加工處理費(fèi)用比真空燒結(jié)后再類熱等靜壓工藝低一倍,可大幅提高產(chǎn)品使用壽命。
二、硬質(zhì)合金的應(yīng)用
1、刀具材料
硬質(zhì)合金用做刀具材料的數(shù)量大,可制作車刀、銑刀、刨刀、鉆頭等。其中鎢鈷類硬質(zhì)合金適于黑色金屬、有色金屬的短切屑加工和非金屬材料的加工,如鑄鐵、鑄造黃銅、膠木等;鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金適于鋼等黑色金屬的長(zhǎng)切屑加工。在同類合金中,鈷含量較多的適于粗加工,鈷含量少的適于精加工。通用類硬質(zhì)合金對(duì)于不銹鋼等難加工材料的加工壽命較其他硬質(zhì)合金長(zhǎng)得多。
2、模具材料
硬質(zhì)合金主要用做冷拉模、冷沖模、冷擠模、冷墩模等冷作模具。
3、量具和耐磨零件
硬質(zhì)合金用于量具的易磨損表面鑲嵌和零件、磨床精密軸承、無心磨床導(dǎo)板和導(dǎo)桿、車床等耐磨件。