鋼結(jié)硬質(zhì)合金：
鋼結(jié)硬質(zhì)合金簡(jiǎn)稱鋼結(jié)合金，它以碳化鎢或碳化鈦為硬質(zhì)相，以鋼為粘結(jié)相（其體積分?jǐn)?shù)一般在50％以上），針對(duì)不同的使用要求，可選用不同的鋼種為基體，包括鉻鉬工具鋼、高速鋼、不銹鋼和高錳鋼。 鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬度和耐磨性與某些硬質(zhì)合金牌號(hào)相近，又具有工具鋼的可機(jī)械加工、熱處理、鍛造和焊接等特點(diǎn)，是介于硬質(zhì)合金與工具鋼之間的工具材料，適用于工具鋼由于耐磨性不夠，而硬質(zhì)合金由于韌性不夠和難加工成型而受到限制的場(chǎng)合。 鋼結(jié)硬質(zhì)合金（簡(jiǎn)稱DT合金）在保持高硬度和耐磨性的基礎(chǔ)上，較大幅度地提高了強(qiáng)度和韌性，而且在激冷激熱交變沖擊下具有很好的抗熱裂性，綜合性能好，適于較大沖擊負(fù)荷條件下使用。 DT合金應(yīng)用廣泛，在各類冷作磨具、溫作磨具、剪切工具及各種耐磨零件方面均得大成功應(yīng)用，顯示出很高使用壽命和顯著的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)多年的應(yīng)用結(jié)果，可概括為： 使用壽命比合金工具鋼提高十幾倍到幾十倍； 材料消耗率為合金工具鋼的1／80～1／90； 工模具成本比合金工具鋼減少70％～90％。
應(yīng)用領(lǐng)域舉例： 模具: 冷鐓 引伸 落料 沖裁 拉拔 彎曲 沖孔 擠壓 鉚裝 粉末件成形及整形模 刀具: 銑刀 切料 剪切 鏜桿 其中滾剪刀、橫剪刀、V型沖模的使用壽命比合金鋼刀具提高幾十倍.使用這種刀具剪切硅鋼片,具有毛刺小、質(zhì)量高、穩(wěn)定性好、輔助工時(shí)少等許多優(yōu)點(diǎn).
碳化鎢基鋼結(jié)硬質(zhì)合金還被大量用于制造圓形、直形的薄片刀具,以切割鋁箔、不銹鋼箔、塑料、電路板、紙制品和化纖材料等.
什么是鋼結(jié)硬質(zhì)合金？有何特點(diǎn)？
鋼結(jié)硬質(zhì)合金是以鋼為粘結(jié)相，以碳化物（主要是碳化鈦、碳化鎢）做硬質(zhì)相，用粉末冶金方法生產(chǎn)的復(fù)合材料。其微觀組織是細(xì)小的硬質(zhì)相，彌散均勻分布于鋼的基體中（用于模具的鋼結(jié)硬質(zhì)合金，基體主要采用含鉻、鉬、釩的中高碳合金工具鋼或高速鋼）。鋼結(jié)硬質(zhì)合金是介于鋼和硬質(zhì)合金之間的一種材料，具有以下特點(diǎn)：
工藝性能好具有可加工性和可熱處理性，在退火狀態(tài)下，可以可以采用普通切削加工設(shè)備和刀具進(jìn)行車、銑、刨、磨、鉆等機(jī)械加工。還可以鍛造、焊接。與硬質(zhì)合金相比，成本低，適用范圍更廣。良好的物理、力學(xué)性能。鋼結(jié)硬質(zhì)合金在淬硬狀態(tài)具有很高的硬度。由于含有大量彌散分布的高硬度硬質(zhì)相，其耐磨性可以與高鈷硬質(zhì)合金接近。與高合金模具鋼相比，具有較高的彈性模量、耐磨性、抗壓強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度。與硬質(zhì)合金相比，具有較好的韌性。具有良好的自潤(rùn)滑性、較低的摩擦系數(shù)、優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性。
問題：什么是鋼結(jié)硬質(zhì)合金？鋼結(jié)硬質(zhì)合金是什么意思？
鋼結(jié)硬質(zhì)合金是近三十年來才發(fā)展起來的一種新型工模具材料，它是在合金鋼的基體上均勻分布30-50％硬質(zhì)顆粒，經(jīng)過燒結(jié)、鍛造而成，因而既具有象硬質(zhì)合金那樣的高硬度、高強(qiáng)度、高耐磨性，又具有合金鋼的可冷、熱加工性能，如鍛、車、銑、刨、磨、熱處理等。它作為一種可加工、高耐磨的材料，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種拉伸模、沖裁模、擠壓模、壓型模、整形模、冷熱軋輥、耐磨零件，使用壽命均比常用工模具鋼提高十倍甚至幾十倍以上，取得了非常顯著的經(jīng)濟(jì)效果。
鋼結(jié)硬質(zhì)合金是以鋼為粘結(jié)相，以碳化物（主要是碳化鈦、碳化鎢）做硬質(zhì)相，用粉末冶金方法生產(chǎn)的復(fù)合材料。其微觀組織是細(xì)小的硬質(zhì)相，彌散均勻分布于鋼的基體中（用于模具的鋼結(jié)硬質(zhì)合金，基體主要采用含鉻、鉬、釩的中高碳合金工具鋼或高速鋼）。
模具中常用鋼結(jié)硬質(zhì)合金的牌號(hào)有： GT35 、 R5 、 TLMW50 、 GW50 、 GJW50 、 D1 、 T1D 等。
鋼結(jié)硬質(zhì)合金
我國(guó)于20世紀(jì)60年代已開始研究鋼結(jié)硬質(zhì)合金，鋼結(jié)硬質(zhì)合金由于具有優(yōu)良的耐磨性，已經(jīng)在較大范圍內(nèi)用于高耐磨的冷作模具，鋼結(jié)硬質(zhì)合金代表性的牌號(hào)有以TiC為硬質(zhì)相的GT35、R5、D1、T1等和以WC為硬質(zhì)相的TLMW50、GW50、GJW50等。
鋼結(jié)硬質(zhì)合金與硬質(zhì)合金比較，具有可以切削加工、可以鍛造、焊接、熱處理，韌性和綜合力學(xué)性能較好、成本較低等特點(diǎn)。
鋼結(jié)硬質(zhì)合金已用于制造冷鐓模、擠壓模、拉伸模、沖裁模、拉絲模、熱鐓模等，使用壽命比模具鋼模具壽命提高幾倍到幾十倍。
硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金
硬質(zhì)合金是用粉末冶金方法制造的一類復(fù)合材料。硬質(zhì)合金的硬度很高、耐磨性好，有高的彈性模量和高的使用工作溫度。用于制作某些模具，模具使用壽命可提高數(shù)倍、數(shù)十倍以上。但硬質(zhì)合金較脆，抗彎強(qiáng)度和韌性較差，且不能進(jìn)行機(jī)械加工。硬質(zhì)合金作為模具材料，主要用于拉絲模具、受沖擊力不大的冷擠和冷沖模具等。目前,我國(guó)已可生產(chǎn)各類牌號(hào)的硬質(zhì)合金，基本上可以滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要。
為了滿足制造集成電路板鉆孔用的微型鉆頭、計(jì)算機(jī)用的點(diǎn)陣打印針、精密工模具等的需要，近年來，各國(guó)都研制出一些微晶（WC晶粒小于1微米）和超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金（WC晶粒小于0.6微米）,傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金中，WC晶粒尺寸為1.3～1.5微米。超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金彌補(bǔ)了常規(guī)硬質(zhì)合金的許多不足，擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍，在制造耐磨耐沖擊工模等方面取得了良好的效果。我國(guó)一些研究單位和硬質(zhì)合金廠已研制出多種牌號(hào)的微晶硬質(zhì)合金和超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金。開發(fā)高性能超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金目前仍是硬質(zhì)合金研究的熱點(diǎn)。
鋼結(jié)硬質(zhì)合金是以碳化物為硬質(zhì)相，鋼作粘接相形成的復(fù)合材料。鋼結(jié)硬質(zhì)合金有良好的耐磨性，其強(qiáng)度和韌性一般高于硬質(zhì)合金，并具有可熱處理性、可切削加工性、可鍛性和可焊性這樣一些工藝性能。模具是鋼結(jié)硬質(zhì)合金的主要應(yīng)用領(lǐng)域。我國(guó)于60年代開始研制這種材料，已研制成多種牌號(hào)的鋼結(jié)硬質(zhì)合金，用作模具的鋼結(jié)硬質(zhì)合金，硬質(zhì)相主要用TiC和WC，鋼的基體主要采用低合金鉻鉬鋼、中高合金工具鋼或高速鋼，如TiC系的GT35、R5、D1、T1和WC系的TLMW50、GW50、GJW50。鋼結(jié)硬質(zhì)合金已用于制作冷鐓模、擠壓模、拉伸模、沖裁摸、拉絲模、熱鐓模等。
粉末冶金技術(shù)的發(fā)展和熱等靜壓的應(yīng)用，導(dǎo)致七十年代無偏析粉末高速鋼的生產(chǎn)和使用，其主要特點(diǎn)是強(qiáng)韌性、可磨削性、等向性、熱處理工藝性都優(yōu)于一般高速鋼，并有比較高的使用壽命。以后用此技術(shù)生產(chǎn)常規(guī)工藝無法生產(chǎn)的高碳高釩高耐磨冷模具鋼，這類鋼有較好的切削加工性和磨削性能，并有較好的韌性，制成的模具使用壽命與一些硬質(zhì)合金相近。國(guó)外已生產(chǎn)多種牌號(hào)的粉末冶金高耐磨冷模具鋼，國(guó)內(nèi)尚少研究
鋼結(jié)硬質(zhì)合金在拉深模具中的應(yīng)用
許多鋼結(jié)硬質(zhì)合金燒結(jié)坯件經(jīng)退火后可進(jìn)行普通的切削加工，經(jīng)淬火、回火后有近似于金屬陶瓷硬質(zhì)合金的硬度和良好的耐磨性，也可以進(jìn)行焊接和鍛造，并具有耐磨、抗氧化等特性。盡管這類材料成本較高，制模難度較大，但使用后可顯著提高模具的使用壽命，在大批量生產(chǎn)中具有很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。因此，在更大范圍、更深層次推廣它，對(duì)模具行業(yè)具有非常重要的意義。
1、原生產(chǎn)中存在的問題
礦用自救器下外殼尺寸如圖1所示，材料為08A1，料厚0.8mm，生產(chǎn)批量為大批量。成形該制件需兩次拉深。原模具中，凹模材料均為Crl2，所用設(shè)備為普通雙動(dòng)壓力機(jī)。生產(chǎn)中，模具使用一段時(shí)間后，制件表面就會(huì)出現(xiàn)明顯的擦傷痕跡，嚴(yán)重影響了外觀質(zhì)量。觀察發(fā)現(xiàn):第一道拉深工序結(jié)束后，半成品外表面已有少量劃痕，二次拉深后擦傷、劃痕明顯增多，而且凹模工作表面磨損嚴(yán)重，還常常粘附著制件材料。修模后也只能拉深幾千個(gè)殼體。為解決這一問題，工廠曾嘗試提高模具制造精度，降低表面粗糙度值，甚至拋光、鍍鉻，但仍不能從根本上解決產(chǎn)品表面拉傷、模具壽命短的問題。
2、工藝分析
通過分析可知:原模具結(jié)構(gòu)、模具工作部分結(jié)構(gòu)參數(shù)以及拉深過程中的潤(rùn)滑方式基本合理，制件產(chǎn)生擦傷、劃痕主要與模具與被加工坯料表面之間摩擦面的接觸狀況有關(guān)。
一方面，拉深過程中坯料與模具表面接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的壓力，此時(shí)，若干摩擦與邊界潤(rùn)滑區(qū)得不到潤(rùn)滑劑的補(bǔ)充，就會(huì)使該處的摩擦狀態(tài)急劇惡化另一方面,08A1屬軟材料，若模具硬度低，則會(huì)加劇變形熱的產(chǎn)生盡管Cr12的熱處理硬度已較高，但對(duì)本例大批量連續(xù)拉深仍顯不夠。上述原因?qū)е铝四＞呤褂靡欢螘r(shí)間后，摩擦面的溫度急劇升高)在高溫下，局部金屬熔敷產(chǎn)生摩擦粘結(jié)，使半成品首先出現(xiàn)擦傷和細(xì)微劃痕。此時(shí)，若沒有及時(shí)修模，前道工序中產(chǎn)生的擦傷和細(xì)微劃痕必然會(huì)在下一道工序中加劇模具的磨損進(jìn)而又增加了拉深力、零件側(cè)壁的拉應(yīng)力和摩擦阻力，使摩擦面溫度進(jìn)一步升高，從而再一次引起金屬熔敷，加劇摩擦粘結(jié)的產(chǎn)生，導(dǎo)致惡性循環(huán)、熔敷愈嚴(yán)重，劃痕愈明顯。 根據(jù)以上分析，同時(shí)考慮到鋼結(jié)硬質(zhì)合金GT35具有高硬度(淬火硬度可達(dá)69-73HRC),高耐磨性、熱處理變形小以及良好的機(jī)加性等特點(diǎn)，可以滿足本例拉深的使用及加工工藝要求，所以我們將凹模材料Cr12改為鋼結(jié)硬質(zhì)合金GT35。
3、模具制造中的注意事項(xiàng)為充分發(fā)揮鋼結(jié)硬質(zhì)合金GT35的優(yōu)良特性，得高樟具壽命.凹樟采用鑲套結(jié)構(gòu)如圖2所示：
首次拉深時(shí)模套要起到壓料作用，故選用耐磨性好、熱處理硬度較高的Cr12為鑲套。二次拉深時(shí)，壓邊部分在合金圈內(nèi)，故洗用45鋼作為鑲查材料。
(1)凹模的切削加工鋼結(jié)硬質(zhì)合金GT35在良好的退火狀態(tài)下，硬度一般為39-46HRC�？蛇M(jìn)行車、銑、刨、鏜、銼、攻螺紋等工作。切削過程中，切削速度不宜過高，進(jìn)給量不宜過大，背吃刀量不宜過小。實(shí)踐證明:切削速度過高，進(jìn)給量過大，背吃刀量過小，則刀刃與工件摩擦大，發(fā)熱量大，會(huì)使刀刃磨損量加大、此外，由于刀刃與工件表面相擠壓，加工面發(fā)亮并變硬，因而會(huì)使繼續(xù)切削加工更加困難、實(shí)際加工中可先試低速，然后逐步提高轉(zhuǎn)速。切削刀具可以選用YT類硬質(zhì)合金。刀具的幾何角度宜采用前角0或負(fù)前角1o-2o，后角6o-7o，刀尖磨成圓弧狀(R0.3-0.5mm)。切削時(shí)，不用切削液干態(tài)切削，以免工件急劇硬化.使切削困難。此外，當(dāng)表層硬殼層切削困難時(shí)，可先用45o偏刀將工件表面切成坡面，然后加大背吃刀量切削較軟的部分，使硬殼層隨切屑一起剝落。
(2)模套及凹模外表面的磨削加工凹模外套的內(nèi)孔應(yīng)加以磨削，表面粗糙度值達(dá)到,圓柱度公差應(yīng)控制在0.015mm以內(nèi)。鋼結(jié)硬質(zhì)合金凹模與模套的結(jié)合面也應(yīng)加以磨削，以保證結(jié)合面的緊密。磨削GT35時(shí)，磨料硬度要高，在保證加工表面粗糙度的前提下，可選擇粒度粗一些的砂輪，以免燒傷工件。砂輪硬度也要適當(dāng)軟一些(可選碳化硅砂輪GC60JV)。磨削時(shí)采用乳化液冷卻，磨削深度為0.004-0.006mm。
(3)凹模工作部分加工鋼結(jié)硬質(zhì)合金凹模機(jī)加工后用線切割將內(nèi)孔切成，留一定的研磨余量。二次拉深模的45斜面用電火花加工成形。
(4)凹模裝配模套與凹模采用熱壓裝配，預(yù)加應(yīng)力通過模套內(nèi)徑與合金圈外徑的過盈配合獲得。模具設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)裝配溫度及需要預(yù)加應(yīng)力的大小準(zhǔn)確計(jì)算模套內(nèi)徑尺寸。模套加熱可在熱處理箱式電爐中進(jìn)行。當(dāng)溫度升高到350℃時(shí)開始計(jì)算時(shí)間，保溫2h。同時(shí)在凹模底部放一磨好的平板與之一起加溫，以免出爐后冷卻太快，影響裝配。
(5)其他注意事項(xiàng)模具導(dǎo)向應(yīng)平穩(wěn)可靠。模具上下板的厚度應(yīng)適當(dāng)加大，以提高模具的剛性和穩(wěn)定性，并減小振動(dòng)。
模具加工完，應(yīng)使用高硬度的金剛石油石和金剛石研磨膏研磨工作面，以保證表面粗糙度，減小電加工中的變質(zhì)層，充分發(fā)揮鋼結(jié)硬質(zhì)合金的高硬度、高耐磨性。
實(shí)踐證明，使用鋼結(jié)硬質(zhì)合金GT35制造的自救器下外殼拉深模，不僅保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，而且極大地提高了模具的使用壽命，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
WC粒子韌性好、硬度高、抗沖擊載荷及抗磨粒磨損能力強(qiáng)，而且與高溫鋼液有著良好的潤(rùn)濕性(兩者之間的潤(rùn)濕角幾乎為零)。WC顆粒增強(qiáng)鋼基復(fù)合材料融合了鋼鐵和WC增強(qiáng)顆粒的特性，既具有優(yōu)異的力學(xué)性能，又具有良好的耐磨、耐高溫和一定的耐蝕性，是一種優(yōu)良的結(jié)構(gòu)材料。
電冶熔鑄技術(shù)是將增強(qiáng)顆粒和基體合金用普通鑄造方法制成自耗電極后，在水冷結(jié)晶器內(nèi)通電，以高純度的渣阻熱作為熱源使熔渣參與冶金反應(yīng)的一種邊熔化邊結(jié)晶的凈化型重鑄過程。