钨钛钴硬质合金

钨钛钴硬质合金(cementedtitanium-tung-stencarbide)

由WC—TiC、WC和粘结金属钴组成的或者仅由WC—TiC固溶体和钴组成的多相硬质合金。合金的含钴量4％～10％，含TiC5％～30％，余量为WC，主要用于切削钢材。钨钛钴硬质合金具有较高的抗月牙洼磨损能力，适合作长切削材料的刀具。用钨钴硬质合金刀具切削钢材时易出现月牙洼磨损，这主要是由于在切削温度下刀具与切屑发生扩散反应引起的。为了克服加工钢材时的月牙洼磨损，在20世纪20年代初，研制了含TiC的硬质合金和含TaC的硬质合金，稍后又研制了同时含有碳化钛和碳化钽的硬质合金。在这类合金中，TiC和TaC的含量取决于月牙洼磨损的严重程度，TiC可达35％，TaC达7％。钨钛钽钴硬质合金(即WC—TiC—TaC—Co合金)，已发展成为切削钢的重要材料。在西欧几乎取消了原有的WC一TiC—Co切削钢牌号合金，在美国和日本，切削钢牌号合金以WC—TiC—TaC—Co合金为主，但在东欧，尤其在前苏联，切削钢牌号合金仍以WC—TiC—Co合金为主。WC—TiC—Co和WC一TiC—TaC—Co切削牌号合金在硬质合金中的比例因各国情况而异。，在中国，WC—TiC—Co合金的生产量仅次于钨钴硬质合金。用代号YT表示WC—TiC—Co合金，用代号YW表示WC—TiC—TaC—Co合金，后者又称为通用合金。

WC一TiC—Co合金和WC—TiC—Tac—Co合金生产过程特点是，首先要制取各种碳化物的固溶体，即复式碳化物。复式碳化物可用钨粉、TiO2、Ta2O5和炭黑的混合料，在真空感应炉中加热到2000oC进行碳化，可制取TiC—TaC或WC—TiC固溶体。在碳化的最后阶段采用真空可以保证足够的含碳量。另一种方法是，将几种碳化物的混合料在高真空中加热到2000～2500C进行碳化，这种处理可降低混合料中的氧、氮含量。又一种生产WC—TiC固溶体的方法是所谓“溶剂法”，先让各种单一的碳化物都溶解在液体镍中，冷却时，固溶体碳化物以晶体方式再沉淀出来。其他工序与钨钴硬质合金生产过程相同。

与钨钴硬质合金比较，相同钴含量的钨钛钴硬质合金的抗弯强度较低，并随着TiC含量的增加而降低。与钨钴硬质合金类似，碳含量不适当时，合金也会出现石墨或η1相，加入TiC后，合金允许的含碳量波动范围要比钨钴硬质合金宽些。(Ti、w)C固溶体成分和晶粒大小对合金的组织和性能影响很大。采用在烧结温度下呈未饱和固溶体(如TiC：WC=50：50)，合金有较高的硬度和切削寿命，抗弯强度有所降低。采用饱和固溶体(如TiC：WC=28.75：71.25)，合金有较高的抗弯强度，硬度和切削寿命较低。合金的硬度随着碳化物相(包括WC相和(Ti、W)C固溶体相)晶粒尺寸的减小而提高。对于3相合金，由于(Ti、W)C相含量少，WC晶粒增大可提高合金的抗弯强度，而在两相合金中(Ti、W)C相晶粒增大反而会降低合金的抗弯强度。