1.2　硬質合金刀具材料

1.2.1　硬質合金的分類和性能特點

（1）硬質合金的分類

我國常用硬質合金可分為以下7大類。

①鎢鈷（WC+Co）類硬質合金。它的硬質相是WC，黏結相是Co，其代號為YG，相當于ISO標準的K類。

②鎢鈦鈷（WC+TiC+Co）類硬質合金。它的硬質相是WC和TiC，粘結相是Co，其代號為YT，相當于ISO標準的P類。

③鎢鈦鉭（鈮）鈷［WC+TiC+TaC（NbC）+Co］類硬質合金。它是在YT或YG類硬質合金成分中添加TaC或NbC而成的，其代號為YW，相當于ISO標準的M類。

④碳化鈦（TiC）基硬質合金。它是以TiC為硬質相，以鎳（Ni）和鉬（Mo）為黏結相的硬質合金，其代號為YN。這種硬質合金也稱為金屬陶瓷。

⑤超細晶粒硬質合金。這類硬質合金的WC粉末粒徑在0.5μm以下。超細晶粒結構過去多用于YG（K）類硬質合金，現在也用于YT（P）類和YW（M）類硬質合金，其代號為YS和YD。

⑥表面涂層硬質合金。它是在韌性較高的硬質合金刀片（具）上，采用PVD或CVD工藝，在刀片（具）表面上沉積一層幾個微米厚的硬度高、耐磨性好的金屬與非金屬化合物（如TiC、TiN、TiAlN、TiAlSi、Al₂O₃、金剛石等），以提高刀具的使用性能，可以代替P、M、K類硬質合金。

⑦鋼結硬質合金。它的硬質相是WC和TiC，黏結相是高速鋼，其代號為YE。它是介于硬質合金和高速鋼之間的一種硬質合金。

（2）硬質合金的性能特點

硬質合金是由難熔金屬硬質化合物（WC、TiC、TaC、NbC）為硬質相和金屬鈷為黏結相，通過粉末冶金而制成的一類刀具材料。由于硬質合金中的碳化物熔點高（2400～3140℃）、硬度高（1800～3200°HV）、彈性模量高（420～630GMa）、化學穩定性和耐熱穩定性好，其硬度、耐磨性和耐熱性都遠高于高速鋼。

硬質合金的硬度為89～93HRA（74～83HRC），大大高于高速鋼的硬度（62～70HRC）。它的耐熱性為800～1000℃，遠高于高速鋼的耐熱性600～650℃，在1000～1100℃時，還保持73～76HRA。由于硬質合金的常溫和高溫硬度高，它的耐磨性和切削速度分別比高速鋼高15～20倍和4～10倍。硬質合金的抗彎強度σ_bb一般為900～2200MPa。由于科技的不斷進步，有的硬質合金的抗彎強度σ_bb可達3500～4000MPa，高于高速鋼的抗彎強度（2300～3800MPa），用于制造小直徑的鉆頭、立銑刀、鍵槽銑刀、絲錐和薄鋸片銑刀等。用硬質合金刀具逐步取代高速鋼刀具，是切削刀具的發展趨勢，也是數控機床廣泛應用的結果。據有關資料介紹，硬質合金刀具占切削刀具的80%以上，可見它的性能優良而得到廣泛的應用。