硬质合金与钢的焊接

焊接用焊丝的选用详细资料及选用表1 焊丝选用的要点焊丝的选择要根据被焊钢材种类、焊接部件的质量要求、焊接施工条件（板厚、坡口形状、焊接位置、焊接条件、焊后热处理及焊接操作等）、成本等综合考虑。

焊丝选用要考虑的顺序如下。

①根据被焊结构的钢种选择焊丝对于碳钢及低合金金高强钢，主要是按“等强匹配”的原则，选择满足力学性能要求的焊丝。

对于耐热钢和耐候钢，主要是侧重考虑焊缝金属与母材化学成分的一致或相似，以满足对耐热性和耐腐蚀性等方面的要求。

②根据被焊部件的质量要求（特别是冲击韧性）选择焊丝与焊接条件、坡口形状、保护气体混合比等工艺条件有关，要在确保焊接接头性能的前提下，选择达到最大焊接效率及降低焊接成本的焊接材料。

③根据现场焊接位置对应于被焊工件的板厚选择所使用的焊丝直径，确定所使用的电流值，参考各生产厂的产品介绍资料及使用经验，选择适合于焊接位置及使用电流的焊丝牌号。

焊接工艺性能包括电弧稳定性、飞溅颗粒大小及数量、脱渣性、焊缝外观与形状等。

对于碳钢及低合金钢的焊接（特别是半自动焊），主要是根据焊接工艺性能来选择焊接方法及焊接材料。

采用实芯焊丝和药芯焊丝进行气体保护焊的焊接工艺性能的对比见表1。

2实芯焊丝的选用（1）埋弧焊焊丝焊丝和焊剂是埋弧焊的消耗材料，从碳素钢到高镍合金多种金属材料的焊接都可以选用焊丝和焊剂配合进行埋弧焊接。

埋弧焊焊丝的选用既要考虑焊剂成分的影响，又要考虑母材的影响。

为了得到不同的焊缝成分和力学性能，可以采用一种焊剂（主要是熔炼焊剂）与几种焊丝配合，也可以采用一种焊丝与几种焊剂（主要是烧结焊剂）配合。

对于给定的焊接结构，应根据钢种成分、对焊缝性能的要求及焊接工艺参数的变化等进行综合分析之后，再决定所采用的焊丝和焊剂。

1）低碳钢和低合金钢用焊丝低碳钢和低合金钢埋弧焊常用焊丝有如下三类。

①低锰焊丝（如H08A 常配合高锰焊剂用于低碳钢及强度较低的低合金钢焊接。

②中锰焊丝（如H08MnA H10MnS）主要用于低合金钢焊接，也可配合低锰焊剂用于低碳钢焊接。

硬质合金分类与用途硬质合金分类及用途，直到国家标准正式发布之前，国内相关书本、杂志、资料中表述没有严格规范，通常按合金成份进行分类，用途表述则比较分散。

分类碳化钨基硬质合金：包括WC—Co、WC—TaC—Co、WC—TiC—Co、WC—TiC—TaC—Co、WC—Ti—TaC—NbC—Co等合金，这些合金均以碳化钨为主成份。

碳化钛基或碳氮化钛基硬质合金：通常以TiC或Ti（C、N）为基础成份，以Ni—Mo作粘结剂而组成的一种硬质合金。

这类硬质合金近几年又有许多新的进展，如含Ta、W等重金属元素的多元复式碳化物固溶体加入研制高性能Ti（C、N）基金属陶瓷等。

碳化铬基硬质合金：以Cr3C2为基，以Ni或Ni—W等作粘结剂而组成的硬质合金，通常用来作耐磨耐腐蚀零件，近几年还大量用于装饰品部件如表链等。

钢结硬质合金：以TiC或 WC为基，钢作粘结剂而组成的一种硬质合金，是一种可进行机加工和热处理的合金，是介于传统硬质合金与合金钢之间的一种工程材料。

涂层硬质合金：通常指在韧性的碳化钨基硬质合金基体上通过化学气相沉积或物理涂层方法，涂上几微米厚的TiC、TiN、Ti（C、N）、Al2O3之类的硬质化合物而生产的。

用途硬质合金具有一系列优良性能，用途十分广泛，随着时间推移用途还在不断扩大，主要用途分述如下：切削工具：硬质合金可用作各种各样的切削工具。

我国切削工具的硬质合金用量约占整个硬质合金产量的三分之一，其中用于焊接刀具的占78%左右，用于可转位刀具的占22%左右。

而数控刀具用硬质合金仅占可转位刀具用硬质合金的20%左右，此外还有整体硬质合金钻头，整体硬质合金小园锯片，硬质合金微钻等切削工具。

地质矿山工具：地质矿山工具同样是硬质合金的一大用途。

我国地矿用硬质合金约占硬质合金生产总量的25%，主要用于冲击凿岩用钎头，地质勘探用钻头、矿山油田用潜孔钻、牙轮钻以及截煤机截齿、建材工业冲击钻等。

模具：用作各类模具的硬质合金约占硬质合金生产总量的8%，有拉丝模、冷镦模、冷挤压模、热挤压模、热锻模、成形冲模以及拉拔管芯棒，如长芯棒、球状蕊棒、浮动蕊棒等，近十几年轧制线材用各类硬质合金轧辊用量增速很快，我国轧辊用硬质合金已占硬质合金生产总量的3%。

钨钢属于硬质合金，但硬质合金不一定是钨钢。

他们之间的区别是：（1）质合金是由由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成,是一种硬度极高的合金材料，硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度。

具有金属某些特质的陶瓷。

（2）钨钢又称之为钨钛合金或高速钢或工具钢。

硬度为维氏10K，仅次于钻石，是指至少含有一种金属碳化物组成的烧结复合材料,钨钢、硬质合金都具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能。

钨钢的优点主要在于他的高硬度和耐磨性高硬度即使他在1000℃时仍有很高的硬度。

易可以称作为第二金刚石。

碳化物组份(或相)的晶粒尺寸通常在0.2-10微米之间。

（3）钨钢与硬质合金区别：钨钢是用炼钢工艺在钢水中加入钨铁作钨的原料熔炼而成的，又叫高速钢或工具钢，其钨含量一般在15-25%；而硬质合金是用粉末冶金工艺以碳化钨为主和钴或其它粘结金属一起烧结而成的，其钨含量一般在80%以上。

就是说所有硬度超过HRC65的只要是合金都可以叫硬质合金。

硬质合金对照表（硬质合金对照表标*者为涂层硬质合金；标+者为TiC基或Ti(C,N)基硬质合金。

）如下图：钨钢对照表：所以从上面的比较中就可以明确的说明了钨钢与硬质合金的区别了知识点拓展：钨钢（硬质合金）具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度。

钨钢的分类根据ISO标准进行。

这种分类的依据是工件的材料种别(如P,M,K,N,S,H牌号)。

粘结相成份主要是利用其强度和耐蚀性。

硬质合金由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。

硬质合金广泛用作刀具材料，如车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀等，用于切削铸铁、有色金属、塑料、化纤、石墨、玻璃、石材和普通钢材，也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材料。

折弯机模具材料可以选择那些？消费折弯机模具的材料多种多样，有钢材、硬质合金、钢结硬质合金、锌基合金、低熔点合金、铝青铜、高分子材料等等。

目前制造冲压折弯机模具的材料绝大部分以钢材为主，常用的折弯机模具工作部件材料的种类有：碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高铬或中铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、基体钢以及硬质合金、钢结硬质合金等等。

下面介绍几种材料知识：第一.碳素工具钢在折弯机模具中应用较多的碳素工具钢为T8A、T10A等，优点为加工性能好，价格廉价。

但淬透性和红硬性差，热处理变形大，承载才能较低。

第二.低合金工具钢低合金工具钢是在碳素工具钢的根底上参加了适量的合金元素。

与碳素工具钢相比，减少了淬火变形和开裂倾向，进步了钢的淬透性，耐磨性亦较好。

用于制造折弯机模具的低合金钢有CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV代号CH-1)、6CrNiSiMnMoV(代号GD)等。

第三. 高碳高铬工具钢<常用的高碳高铬工具钢有Cr12和Cr12MoV、Cr12Mo1V1〔代号D2〕，它们具有较好的淬透性、淬硬性和耐磨性，热处理变形很小，为高耐磨微变形折弯机模具钢，承载才能仅次于高速钢。

但碳化物偏析严重，必须进展反复镦拔〔轴向镦、径向拔〕改锻，以降低碳化物的不均匀性，进步使用性能。

第四. 高碳中铬工具钢用于折弯机模具的高碳中铬工具钢有Cr4W2MoV、Cr6WV、Cr5MoV等，它们的含铬量较低，共晶碳化物少，碳化物分布均匀，热处理变形小，具有良好的淬透性和尺寸稳定性。

与碳化物偏析相对较严重的高碳高铬钢相比，性能有所改善。

第五.高速钢高速钢具有折弯机模具钢中最高的的硬度、耐磨性和抗压强度，承载才能很高。

折弯机模具中常用的有W18Cr4V〔代号8-4-1〕和含钨量较少的W6Mo5 Cr4V2〔代号6-5-4-2，美国牌号为M2〕以及为进步韧性开发的降碳降钒高速钢 6W6Mo5 Cr4V 〔代号6W6或称低碳M2〕。

P20钨钢介绍产地：日本牌号：p20主要金属含量：99%杂质含量：1%粒度：100目P20钨钢性能特点硬度高（86～93HRA，相当于69～81HRC）；热硬性好（可达900～1000℃，保持60HRC）；耐磨性好。

硬质合金刀具比高速钢切削速度高4～7倍，刀具寿命高5～80倍。

制造模具、量具，寿命比合金工具钢高20～150倍。

可切削50HRC左右的硬质材料。

但硬质合金脆性大，不能进行切削加工，难以制成形状复杂的整体刀具，因而常制成不同形状的刀片，采用焊接、粘接、机械夹持等方法安装在刀体或模具体上使用。

烧结成型硬质合金烧结成型就是将粉末压制成坯料，再进烧结炉加热到一定温度（烧结温度），并保持一定的时间（保温时间），然后冷却下来，从而得到所需性能的硬质合金材料。

硬质合金烧结过程可以分为四个基本阶段：1：脱除成形剂及预烧阶段，在这个阶段烧结体发生如下变化：成型剂的脱除，烧结初期随着温度的升高，成型剂逐渐分解或汽化，排除出烧结体，与此同时，成型剂或多或少给烧结体增碳，增碳量将随成型剂的种类、数量以及烧结工艺的不同而改变。

粉末表面氧化物被还原，在烧结温度下，氢可以还原钴和钨的氧化物，若在真空脱除成型剂和烧结时，碳氧反应还不强烈。

粉末颗粒间的接触应力逐渐消除，粘结金属粉末开始产生回复和再结晶，表面扩散开始发生，压块强度有所提高。

2：固相烧结阶段（800℃--共晶温度）在出现液相以前的温度下，除了继续进行上一阶段所发生的过程外，固相反应和扩散加剧，塑性流动增强，烧结体出现明显的收缩。

3：液相烧结阶段（共晶温度--烧结温度）当烧结体出现液相以后，收缩很快完成，接着产生结晶转变，形成合金的基本组织和结构。

4：冷却阶段（烧结温度--室温）在这一阶段，合金的组织和相成分随冷却条件的不同而产生某些变化，可以利用这一特点，对硬质合金进行热处理以提高其物理机械性能。

根据化学含量分析的话可用HX-1型电弧红外金属元素分析仪来检测的。

钨钢硬质合金合金工具钢高速工具钢钨钢含钨的钢材钨钢制品中约含钨18%钨钢属于硬质合金，又称之为钨钛合金。

硬度为维氏10K，仅次于钻石。

正因如此，钨钢的产品（常见的有钨钢手表），具有不易被磨损的特性。

常用于车床刀具、冲击钻钻头、玻璃刀刀头、瓷砖割刀之上，坚硬不怕退火，但质脆。

属于稀有金属之列。

钨钢烧结成型就是将粉末压制成坯料，再进烧结炉加热到一定温度（烧结温度），并保持一定的时间（保温时间），然后冷却下来，从而得到所需性能的钨钢材料。

硬质合金硬质合金是以高硬度难熔金属的碳化物（WC、TiC)微米级粉末为主要成分，以钴（Co）或镍（N i）、钼（Mo）为粘结剂，在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品。

ⅣB、ⅤB、ⅥB族金属的碳化物、氮化物、硼化物等，由于硬度和熔点特别高，统称为硬质合金。

下面以碳化物为重点来说明硬质含金的结构、特征和应用。

ⅣA、ⅤA、ⅥA族金属与碳形成的金属型碳化物中，由于碳原子半径小，能填充于金属品格的空隙中并保留金属原有的晶格形式，形成间充固溶体。

在适当条件下，这类固溶体还能继续溶解它的组成元素，直到达到饱和为止。

因此，它们的组成可以在一定范围内变动（例如碳化钛的组成就在TiC0.5～TiC之间变动），化学式不符合化合价规则。

当溶解的碳含量超过某个极限时（例如碳化钛中Ti︰C＝1︰1），晶格型式将发生变化，使原金属晶格转变成另一种形式的金属晶格，这时的间充固溶体叫做间充化合物。

金属型碳化物，尤其是ⅣB、ⅤB、ⅥB族金属碳化物的熔点都在3273K以上，其中碳化铪、碳化钽分别为4160K和4150K，是当前所知道的物质中熔点最高的。

大多数碳化物的硬度很大，它们的显微硬度大于1800kg•mm2（显微硬度是硬度表示方法之一，多用于硬质合金和硬质化合物，显微硬度1800kg•mm2相当于莫氏一金刚石一硬度9）。

许多碳化物高温下不易分解，抗氧化能力比其组分金属强。

碳化钛在所有碳化物中热稳定性最好，是一种非常重要的金属型碳化物。

硬质合金刀具材料性能和特点（浙江大学城市学院机自************）【摘要】本课题主要研究硬质合金刀具材料的性能和特点，分析硬质材料的来源，种类，发展，选用等各种注意问题以及探讨了硬质材料以后发展的方向。

【关键词】硬质，机械，刀具，合金科学技术的进步、新材料的开发以及高精度机械的发展，对刀具的性能提出了更高的要求。

特别是随着木材及建材加工的进一步高速化和高功效化，要求刀具具有更高的耐用度，否则经常更换刀具会影响机器和设备的生产效率。

因此，一般的刀具难以符合机器和设备的高生产效率，因而，研究硬质合金刀具成为了必不可少的一环。

2硬质合金的了解(1)硬质合金刀具的种类按晶粒大小区分，硬质合金可以分成普通硬质合金、粗晶粒硬质合金和矽晶粒硬质合金。

按主要化学成分区分，硬质合金可以分成碳化钨基为硬质合金和碳化钛基为硬质合金。

碳化钨基为硬质合金包含钨钴类（yg）、钨钴钛类（yt）和嵌入珍贵碳化类（yw）三类，它们各存有优缺点，主要成分为碳化钨（wc）、碳化钛（tic）、碳化铌（nbc）等常用的金属成膜相是co。

碳化钛基为硬质合金就是以tic为主要成分的硬质合金，常用的金属成膜二者mo和ni。

(2)硬质合金刀具的历史刀具的发展在人类进步的历史上占据关键的地位。

中国晚在公元前28～前20世纪，就已发生黄铜尖锥和紫铜的锥、扣、刀等铜质刀具。

战国后期(公元前三世纪)，由于掌控了渗碳技术，做成了铜质刀具。

当时的钻头和锯，与现代的施明德扣和尖头已有些相似之处。

然而，刀具的快速发展是在18世纪后期，伴随蒸汽机等机器的发展而来的。

1783年，法国的勒内首先制出铣刀。

1792年，英国的莫兹利制出丝锥和板牙。

有关麻花钻的发明最早的文献记载是在1822年，但直到1864年才作为商品生产。

1923年，德国的施勒特尔往碳化钨粉末中加到10%～20%的钴搞粘结剂，发明者了碳化钨和钴的新合金，硬度仅次于金刚石，这就是世界上人工做成的第一种硬质合金。