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三足鼎立:细数切削刀具资料中的三大稀有金属

在所有机械加工刀具的切削刃部分,使用最多的材料就是高速钢和硬质合金。这两种材料以其优良的性能和较低的成本迎合了大部分加工需要。而在这两种材料的组成成分中,有一些出镜率不高的稀有金属对材料的性能发挥了重要的作用。下面就来看看目前应用最为广泛的三种稀有金属构成的合金: “工业的牙齿”——钨合金 从传统的钨系高速钢W18Cr4V,到后来的W6Mo5Cr4V2和W9Mo3Cr4V钨合金在国防工业、航空航天、信息产业等行业中得到了广泛的应用,被称为“工业的牙齿”。 钨最大的优点是极强的耐高温性能,因此在军事工业中被大量使用,如枪炮的发射管、穿甲弹的弹丸等。其中使用的碳化钨材料可以承受1000摄氏度以上的高温而不会被熔化及氧化,也不会对硬度有明显的影响。 钨的另一个优点是硬度高,可以用于钢铁金属的合金材料,如高速钢中就含有这种元素。添加了钨以后,可以使合金材料硬度大大增加,显著提高刀具的加工性能。在机械性能方面,钨合金与军事工业中另一种常用的金属材料贫铀相差无几,但没有贫铀的放射性,有利于环境的保护。此外,在照明领域钨也必是构成灯丝的必要原料。 “战争金属”——钼合金 以钼为基体加入其他元素而构成的钼合金具有有良好的导热、导电性和低膨胀系数,在1100摄氏度以上的高温环境中也会保持很高的强度。这个特性决定了钼与钨类似,也被大量应用于军事工业,故有“战争金属”的美誉。 工业加工中的高速钢材料除了钨系之外,还有钨钼系,其典型牌号是W6Mo5Cr4V2。钨钼系高速钢综合性能与钨系相近,但碳化物晶粒更小、分布更均匀,故强度和韧度好于钨系高速钢,成为了高速钢的主流派系。甚至可以说,一份钼对刀具性能的贡献大致与两份钨相当。 钨钼系高速钢可用于制造大截面尺寸的刀具,特别是热状态下塑性好,适于制造热轧刀具。 “金属陶瓷”——钛基硬质合金 钛基硬质合金的性能介于陶瓷和WC基硬质合金之间,国内加工行业常称其为“金属陶瓷”。用这种合金制作刀具可以进行很高速度的切削,加工除的工件表面质量良好,因此常用在钢材和铸件的精加工和半精加工。 组成钛基硬质合金的最主要成分金属钛具有重量轻、强度高、耐腐蚀等特性,尤其是钛的比强度达到了没立方毫米4.54克,在所有金属材料中列在首席。 钛合金的另一大用途就是作为涂层材料。碳化钛、氮化钛等都是最常见的涂层材料,在改善涂层韧性,改善涂层与基体的结合强度,提高涂层耐磨性等方面效果显著,全面提高了刀具的加工性能。

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