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硬质合金与钢的焊接
硬质合金是种高生产率的工具材料，是将高熔点、高硬度的金属碳化物粉末与黏结剂混合，用粉末冶金法压制成各种所需形状的工件。硬质合金与钢的焊接主要用于机械加工的刀具、刃具、模具、采掘工具和以耐磨作为主要性能的各种零部件，特点是可以节省大量的贵重金属，降低生产成本，提高零部件的使用寿命。硬质合金工具在各工业部门已经得到广泛的应用，并收到了显著的效果。
1. 硬质合金的分类、用途及性能
硬质合金是金属碳化物粉末与钴的混合物，常用的金属碳化物是碳化钨、碳化钛、碳化铌和碳化钒等，均可使硬质合金具有高硬度和高耐磨性。硬质合金的黏结剂主要是金属钴或金属镍等，能保证硬质合金具有一定的强度和韧性。
1.1 硬质合金的分类及用途
（1）常用硬质合金的分类、成分及用途
我国常用硬质合金的分类、化学成分、使用性能及用途见表1。我国生产的硬质合金分为YT和YG两大类。YT类是由碳化钛、碳化钨和钴等组成，主要成分为WC、TiC和Co，多用于制作切削钢材的刀具。YG类是碳化钨和钴的合金，主要成分是WC和Co，多用于制造切削铸铁件、淬火钢、不锈钢等的刀具，以及用于制造各种硬质合金量具、模具、地质采矿和石油钻井用的采掘工具等。此外，还有YW类加入少量碳化钽或碳化铌等贵重金属碳化物的钛钨钴类硬质合金，用做切削特殊耐热合金材料的刀具。
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表1 常用硬质合金的分类、化学成分使用性能及用途
化学成分/% 类别 牌号 WC TiC TaC(NbC) Co 耐磨性好，但韧性较差。适用于铸铁、有色金属及其合金的YG3X 97 － － 3 精镗、精车等。也可用于合金钢、淬火钢的精加工 细颗粒碳化钨合金，耐磨性高于YG6，强度接近于YG6。适用YG6X 94 － － 6 于冷硬合金铸铁与耐热合金钢或普通铸铁的精加工 耐磨性介于YG8和YG3之间。适于铸铁、有色金属及其合金钨 YG6 钴 94 － － 6 的粗加工或半精加工，也用于有色金属线材的拉伸，地质勘探、煤炭采掘用钻头等 细颗粒碳化钨合金由于加入少量稀有元素，耐磨性及强度高。类 YA6 93 淬火钢、合金钢的半精加工和精加工 强度高，耐冲击，适于铸铁、有色金属及其合金或非金属的YG8 92 － － 8 粗加工、断续切削和钻深孔、扩孔等，还适用于拉丝模、采掘工业用钻头、喷嘴、顶尖、导向装置等 红硬性和耐磨性好，可高速切削，但不耐冲击，焊接和刃磨YT30 66 钴 30 － 4 时应加倍小心。适于碳钢和合金钢的精加工，如小断面精车、精镗、精扩及淬火钢的精车 耐磨性优于YT5和YT14，但强度和抗冲击性较差。适于钢材YT15 79 15 － 6 的半精加工和精加工，如精车和半精车、精铣和半精铣、扩91～－ 1～3 6 适于铸铁、有色金属及其合金的半精加工，亦适用于高锰钢、使用性能及用途 钨 钛 . 专业资料分享 .
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类 孔等 强度高，抗冲击性好，耐磨性略低于YT15。适于钢材的粗加YT14 78 14 － 8 工和半精加工，如不平整断面和连续切削时的粗车，间断切削时的半精车，连续面的粗铣，铸孔的扩钻等 在钨钴钛合金中强度最高，但耐磨性较差。适用于碳钢或合YT5 85 5 － 10 金钢的粗加工及断续切削，如粗车、粗刨、粗铣及钻孔等 红硬性较好，能承受一定的冲击负荷，是一种通用性较好的通 YW1 84 6 4 6 合金。适用于耐热钢、高锰钢、不锈钢等难加工钢材和铸铁的加工 用 耐磨性低于YW1，但强度高且能耐较大的冲击负荷。适用于耐类 YW2 82 6 4 8 热钢、高锰钢、不锈钢及高合金钢等特殊难加工钢材的粗加工和半精加工，也可用于铸铁的加工 （2）用于各类工具的硬质合金
另一种分类方法是将用于切削、采掘等用途的各类硬质合金分为金属陶瓷硬质合金和钢结硬质合金两类。
① 金属陶瓷硬质合金 将难熔的金属碳化物粉末（如WC、TiC等）和黏结剂（如Co、Ni等）混合，加压成形，经烧结而成的粉末冶金材料。例如生产中应用最广泛的钨钴类硬质合金（YG3、YG6、YG8等）和钨钴钛类硬质合金（YT5、YT15、YT30等）。这类硬质合金的刀具耐高温、耐磨损，广泛用于制造量具、模具，也用于制造钎头、钻头等。
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② 钢结硬质合金 以一种或几种碳化物（如TiC、WC等）为硬化相，以合金钢（如高速钢、铬钼钢等）粉末为黏结剂，经配料、混料、压制和烧结而成的粉末冶金材料。这是一种新型的工具材料，可分为如下两种。
a.高速钢结硬质合金 含TiC为35%，含高速钢的质量分数为65%，经淬火－回火后的硬度为HRC69～73。
b.铬钼钢结硬质合金 含WC为50%，含铬钼钢的质量分数为50%。
钢结硬质合金广泛用于制造各种形状复杂的刀具，如机械加工中常用的麻花钻头、铣刀等，也用于制造高温工作的各种模具、工具和耐磨零件等。
1.2 硬质合金的性能
常用硬质合金的力学性能和物理性能见表2。
表2 常用硬质合金的力学性能和物理性能
抗弯强硬 度 牌 号 HRA≥ /MPa YG3X YG3 YG6X YG6 92 91 91 89.5 1100 1200 1400 1450 － － 0.2 0.26 － 6.8～6.9 6.3～6.4 － 0.88 0.79 0.79 4.4 4.5 4.1 度 /J.cm-2 /㎏.mm-2 /J.cm-2.s-1.K-1 /×10-6.K-1 冲击韧性 弹性模量 热导率 线膨胀系数 . 专业资料分享 .
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YA6 YG8 YT30 YT15 YT14 YT5 YW1 YW2 W18Cr4V 92 89 92.8 91 90.5 89.5 92 91 － 1400 1500 900 1150 1200 1400 1200 1350 － － 0.25 0.03 － 6.0～6.1 4.1～4.0 5.2～5.3 － 0.75 0.21 0.33 0.33 0.63 － － － － 4.5 7.0 6.51 6.21 6.06 － － 10.4～12.6 0.07 5.9～6.0 － － － － － － 硬质合金的力学性能和物理性能与化学成分之间有以下的变化规律。
① 硬度 硬质合金的硬度一般在HRA86～93之间，并随着硬质合金中含钴量的增加而降低。在YT类硬质合金中，硬度随碳化钛含量的增加而提高。硬质合金的红硬性比较好，只有当使用温度高于500℃时，硬质才开始降低。但是在1000～1100℃的高温下，硬度仍可高达HRA73～76。
② 抗弯强度 常温时硬质合金的抗弯强度在90～150MPa之间，并且含钴量越高抗弯强度越高。
③ 冲击韧性 硬质合金的脆性很高，且几乎与温度无关。在高温时，钢的冲击韧性比硬质合金大数百倍。在镶焊硬质合金工具时，不允许对硬质合金刀片做冲击性的压紧。硬质合金的冲击韧性与合金中含钴量有关。含钴量越高，冲击韧性也越高。
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