摘 要：硬质合金是用粉末冶金工艺制成的，是由硬度和熔点很高的碳化物，再加上金属黏结剂，经过高压制成形后再高温烧结而形成的一种粉末冶金制品。它具有高硬度、耐磨、韧性和强度较好、耐腐蚀、耐热等一系列优良性能。将这些性能应用于金属切削刀具中，较大程度的提高了金属切削加工的成形效率。本文主要讲解硬质合金的产生、分类以及在金属切削刀具中的应用。其目的为学生进入实训室开始简单工作而打好基础。
关键词：硬质合金;优良性能;应用;金属切削刀具
一、硬质合金的产生
硬质合金是粉末冶金过程的产物。它们主要由钨、碳颗粒在高温下由一种低熔点的金属（通常是钻）烧结而成。在制造硬质合金时通常也用钽、钛、镍等金属粉末以使切削刀具具有不同的特性。硬质合金的整个制造过程如图1所示。
图1 硬质合金产品的产生过程
1、混合
五种类型的粉末用于制造硬质合金刀具：钨碳化物、钛碳化物、钽碳化物、镍碳化物和钴。根据所需要的硬质合金的等级，这些碳化物粉按不同比例和钴（结合剂）混合在一起。这种粉末混合在酒精中;混合过程用时24～190h不等。粉末和酒精彻底混合以后，排干酒精，加人煤油以简化操作过程。
2、挤压
粉末彻底混合以后，要印模成一定形状和尺寸。可以使用5种不同的方法将粉末挤压成形：冲压、热压、等静压、铸压和丸压。生坯很软必须预烧结以使煤油溶解并将颗粒物略微粘结以便拿取。
3、预烧结
生坯在氢气保护下在炉中以1500°F加热。这一过程后，硬质合金坯就具有了白粉笔样的坚实度，可以加工成需要的形状。要留有40%的余量以补偿最后烧结产生的收缩。
二、硬质合金的应用
由于硬质合金具有高硬度和良好的耐磨性能，被广泛应用于制造金属切削刀具。钻头、铰刀、铣刀就是硬质合金的几个应用实例。这些刀具可能具有焊接或者是机械夹固在切削刃上的硬质合金刀尖。
1、硬质合金车削刀具的类型
硬质合金车削刀具有两种类型：焊接刀尖型和可转位刀片型。
（1）焊接型硬质合金刀具
硬质合金刀尖可以焊接到刀柄上，有各种类型和尺寸（图3）。
图 3 各种类型的焊接硬质合金刀具
（2）可转位刀片
硬质合金可转位不重磨刀片（图4 ）以做成各种形状，如三角形、方形、菱形、圆形。这些刀片被安装在特殊的刀体上。当某个切削刃磨钝后，它可以在刀体上快速换位或者回转，这样就出现了一个新的切削刃。
图 4各种类型的可转位刀片式硬质合金
2、硬质合金刀片的标识
美国标准协会制定了一个系统，应用它可以快速准确地区分可转位刀片。这个系统已经逐渐被硬质合金刀片刀具制造商采用。
三、使用硬质合金刀具的建议
1、工件的安装 （1）工件必须固定在卡盘或其他工件夹持装置上，使其足够牢固以至于不能滑动或振动。（2）车削两顶尖之间的工件，尾座应采用旋转顶尖。（3）尾架顶尖应该伸出尽可能小的距离并牢固锁紧以确保其刚性。（4）尾架应该牢固卡紧在车床床身上防止其松动。
2、刀具的选择 （1）在材料切削时使用带有合适的前角和后角的切削刀具。（2）磨好刀刃使其良好工作并寿命长久。（3）如果工件允许，使用足够大的余偏角（图5（a））以易于切削。这会帮助保护车刀的刀尖（薄弱部位）防止其振动或磨损以进人或远离工件。（4）在操作允许的情况下使用最大的刀尖半径（图 5（b））。过大的刀尖半径会产生振动;过小的刀尖半径会使刀尖快速损坏。
（a）余偏角保护刀尖
图 5
3、刀具的安装 （1）硬质合金刀具应该固定在坚固的塔形刀架上，刀具的外伸量应该刚好保证切屑排出。（2）切削刀具应该准确地安装在中心位置;如果刀具高于或低于中心，会导致刀具的工作角度变化导致切削状态变差。（3）硬质合金刀具通常把刀柄的底部设计成平的。（4）当安装硬质合金刀具时，应避免接触工件和机床而损坏刀尖。
参考文献
[1]卜迟武等.机械加工技术[M].北京：科学技术出版社，2008.
[2]陆建中、孙家宁主编，《金属切削原理与刀具》，机械工业出版社，1985.
[3] 余立新，胡惠勇.世界硬质合金材料技术新进展[J].硬质合金，2006，23（1）：52-57.
作者简介：周登科，男，汉族，江苏扬州人，江苏汽车技师学院，一级实习指导教师，研究方向：数控应用技术。
