鎢鋼于高速鋼的對比與刀片應用

一、鎢鋼的介紹：

鎢鋼，又稱為硬質合金，是指至少含有一種金屬碳化物組成的燒結復合材料。碳化鎢，碳化鈦，碳化鉭是鎢鋼的常見組份。碳化物組份(或相)的晶粒尺寸通常在0.2-10微米之間，碳化物晶粒使用金屬粘結劑結合在一起。粘結劑通常是指金屬鈷(Co)，但對一些特別的用途，鎳(Ni)，鐵(Fe)，或其它金屬及合金也可使用。對于一個待定的碳化物和粘結相的成份組合稱之為“牌號”。

鎢鋼的分類根據ISO標準進行。這種分類的依據是工件的材料種別(如P,M,K,N,S,H牌號)。粘結相成份主要是利用其強度和耐蝕性。

鎢鋼的基體由兩http://www.dghtdp.com 鎢鋼刀片 部分組成：一部分是硬化相；另一部分是粘結金屬。粘結金屬一般是鐵族金屬，常用的是鈷、鎳和鈦。因此就有了鎢鈷合金、鎢鎳合金及鎢鈦鈷合金。

含鎢的鋼材，比如高速鋼和某些熱作模具鋼，鋼材中含鎢對鋼材硬度和耐熱性能有很顯著的提高，但是韌性會急劇下降。

鎢資源的主要應用也是硬質合金，也就是鎢鋼。硬質合金，被稱為現代工業的牙齒，鎢鋼制品的使用程度非常廣泛。

我國硬質合金產業存在的主要問題：一是企業規模較小，產業集中度不高。據不完全統計，199家硬質合金企業平均年產能176噸，平均年產量僅86噸，年產量在1000噸以上的企業只有4家。二是科技投入較少，缺乏高端技術人才，技術研發能力較弱。我國硬質合金工業在科技方面的投入不到銷售收入的3%，科技研發水平不高，原創性核心技術成果較少。三是產品質量水平較低，產品結構有待調整。我國硬質合金產量占世界總產量的40%以上，但硬質合金銷售收入不足全球的20%，主要是由于高性能超細合金、高精度高性能研磨涂層刀片、超硬工具材料、復雜大異制品、精密硬質合金數控刀具等高附加值產品產量較少、深加工配套不足以及品種不全所致。

隨著中國汽車產業急速擴張，汽車零部件加工的切削工具的需求不斷增大，中國鋼鐵、交通、建筑等領域對硬質合金的需求也愈發旺盛。在國外硬質合金跨國公司的戰略圖景中，中國市場已經悄然由配角變為主角。

分析指出，到“十二五”末期，我國硬質合金產量達到3萬噸，銷售收入達到300億元，深加工產品產量占硬質合金總量的40%以上。出口相比“十一五”將翻一番，力爭超過10億美元。硬質合金將向精深加工、工具配套方向發展;向超細、超粗及涂層復合結構等方向發展;向循環經濟、節能環保方向發展;向精密化、小型化方向發展。

二、高速鋼(High Speed Steels)的介紹：

又名風鋼或鋒鋼，又稱白鋼。意思是淬火時即使在空氣中冷卻也能硬化，并且很鋒利。它是一種成分復雜的合金鋼，含有鎢、鉬、鉻、釩、鈷等碳化物形成元素。合金元素總量達10～25%左右。它在高速切削產生高熱情況下(約500℃)仍能保持高的硬度，HRC能在60以上。這就是高速鋼最主要的特性——紅硬性。而碳素工具鋼經淬火和低溫回火后，在室溫下雖有很高的硬度，但當溫度高于200℃時，硬度便急劇下降，在500℃硬度已降到與退火狀態相似的程度，完全喪失了切削金屬的能力，這就限制了碳素工具鋼制作切削工具用。而高速鋼由于紅硬性好，彌補了碳素工具鋼的致命缺點，可以用來制造切削工具。

高速鋼的熱處理工藝較為復雜，必須經過淬火、回火等一系列過程。淬火時由于它的導熱性差一般分兩階段進行。先在800～850℃預熱(以免引起大的熱應力)，然后迅速加 熱到淬火溫度1190～1290℃（不同牌號實際使用時溫度有區別），后油冷或空冷或充氣體冷卻。工廠均采用鹽爐加熱，現真空爐使用也相當廣泛。淬火后因內部組織還保留一部分(約30%)殘余奧氏體沒有轉變成馬氏體，影響了高速鋼的性能。為使殘余奧氏體轉變，進一步提高硬度和耐磨性，一般要進行2～3次回火，回火溫度560℃，每次保溫1小時。

生產制造方法：通常采用電爐生產，曾采用粉末冶金方法生產高速鋼，使碳化物呈極細小的顆粒均勻地分布在基體上，提高了使用壽命。

用途：用于制造各種切削工具。如車刀、鉆頭、滾刀、機用鋸條及要求高的模具等。

三、上述兩者的區別

1、高速鋼成分分析：鋼號：W6Mo5Cr4V2(M2)

硬度HRC：63-66

抗彎強度/GPa：3.5-4.0

沖擊韌性/（MJm2）：0.30-0.40

600℃時的硬度HRC：47-48

特點：強度高，熱塑性好，耐熱性、可磨性稍次于W18Cr4V，可用普通鋼玉砂輪磨削

主要用途：適用于制作熱成形刀具和承受沖擊、結構薄弱的刀片

鋼號：W14Cr4VMnRE

硬度HRC：64-66

抗彎強度/GPa：約4.0

沖擊韌性/（MJm2）：約0.31

600℃時的硬度HRC：50.5

主要用途：切削性能與W18Cr4V相當，適于制作熱軋刀具。

2、而鎢鋼經過燒結過程

鎢鋼燒結成型就是將粉末壓制成坯料，再進燒結爐加熱到一定溫度（燒結溫度），并保持一定的時間（保溫時間），然后冷卻下來，從而得到所需性能的鎢鋼材料。

鎢鋼燒結過程的四個基本階段：

1、脫除成形劑及預燒階段，在這個階段燒結體發生如下變化：

成型劑的脫除，燒結初期隨著溫度的升高，成型劑逐漸分解或汽化，排除出燒結體，與此同時，成型劑或多或少給燒結體增碳，增碳量將隨成型劑的種類、數量以及燒結工藝的不同而改變。

粉末表面氧化物被還原，在燒結溫度下，氫可以還原鈷和鎢的氧化物，若在真空脫除成型劑和燒結時，碳氧反應還不強烈。粉末顆粒間的接觸應力逐漸消除，粘結金屬粉末開始產生回復和再結晶，表面擴散開始發生，壓塊強度有所提高。

2、固相燒結階段（800℃——共晶溫度）

在出現液相以前的溫度下，除了繼續進行上一階段所發生的過程外，固相反應和擴散加劇，塑性流動增強，燒結體出現明顯的收縮。

3、液相燒結階段（共晶溫度——燒結溫度）

當燒結體出現液相以后，收縮很快完成，接著產生結晶轉變，形成合金的基本組織和結構。

4、冷卻階段（燒結溫度——室溫）

在這一階段，鎢鋼的組織和相成分隨冷卻條件的不同而產生某些變化，可以利用這一特點，對鎢鋼進行熱處理以提高其物理機械性能。

四、兩者的應用：

都適用于機械刀片的生產：刀具適用于冶金、造紙印刷、紙箱包裝、橡膠塑料、食品加工、電子電池等行業。

比如刀片有：齒形刀片 分切刀片 鎢鋼刀片 合金刀片 分條刀片 圓刀片