硬質合金球是以高硬度難熔金屬的碳化鎢粉末為主要成分,結合粘結劑通過粉末冶金工藝燒結制成的球形材料,其化學成分可歸納如下:
一、核心成分:高硬度難熔金屬碳化物
1. 碳化鎢(WC)
含量范圍:通常占硬質合金球總質量的75%~97%,是硬質合金球的主要成分。
作用:提供極高的硬度和耐磨性,是硬質合金球高強度、抗磨損性能的基礎。
2. 碳化鈦(TiC)
含量范圍:部分牌號中添加,占比可達43%~45%。
作用:進一步提升硬度和耐高溫性能,適用于高溫、高速磨損環(huán)境。
3. 其他碳化物
碳化鉭(TaC)或碳化鈮(NbC):在鎢鈦鉭(鈮)類硬質合金(YW系列)中添加,可增強抗粘結性和抗擴散磨損能力。
二、粘結劑:金屬粘結相
1. 鈷(Co)
含量范圍:3%~25%,常見牌號如YG6(含鈷6%)、YG8(含鈷8%)。
作用:作為粘結劑,將碳化物顆粒緊密結合,提高材料的韌性和抗沖擊性能。鈷含量越高,韌性越好,但硬度和耐磨性會相應降低。
2. 鎳(Ni)
含量范圍:部分牌號中替代鈷或與鈷共存,占比可達18%~20%。
作用:改善耐腐蝕性,適用于腐蝕性環(huán)境。
3. 鉬(Mo)
含量范圍:少量添加。
作用:與鈷或鎳協(xié)同作用,優(yōu)化材料的高溫性能和抗蠕變能力。
三、其他微量元素
1. 碳化鉻(Cr?C?)
含量范圍:1.5%~2%。
作用:抑制晶粒長大,細化組織,提高硬度和耐磨性。
2. 釩(V)、釔(Y)等
含量范圍:極少量(如0.1%~0.5%)。
作用:進一步細化晶粒,提升材料的高溫硬度和抗氧化性能。
四、典型牌號與成分示例
1. YG6硬質合金球
成分:WC 94%、Co 6%。
特性:高硬度(HRA 89.5~90.5)、高耐磨性,適用于軸承滾珠、沖孔模具等。
2. YT15硬質合金球
成分:WC 85%、TiC 15%、Co 適量。
特性:耐高溫、抗粘結,適用于切削刀具、耐磨零件。
五、成分與性能的關系
1. 高WC含量:提高硬度和耐磨性,但韌性降低。
2. 高Co含量:增強韌性和抗沖擊性,但犧牲硬度和耐磨性。
3. 添加TiC、Cr?C?等:細化晶粒,提升高溫性能和抗磨損能力。
4. 鎳、鉬的加入:改善耐腐蝕性和高溫穩(wěn)定性。