鋼結(jié)硬質(zhì)合金：
鋼結(jié)硬質(zhì)合金簡稱鋼結(jié)合金，它以碳化鎢或碳化鈦為硬質(zhì)相，以鋼為粘結(jié)相（其體積分數(shù)一般在50％以上），針對不同的使用要求，可選用不同的鋼種為基體，包括鉻鉬工具鋼、高速鋼、不銹鋼和高錳鋼。 鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬度和耐磨性與某些硬質(zhì)合金牌號相近，又具有工具鋼的可機械加工、熱處理、鍛造和焊接等特點，是介于硬質(zhì)合金與工具鋼之間的工具材料，適用于工具鋼由于耐磨性不夠，而硬質(zhì)合金由于韌性不夠和難加工成型而受到限制的場合。 鋼結(jié)硬質(zhì)合金（簡稱DT合金）在保持高硬度和耐磨性的基礎(chǔ)上，較大幅度地提高了強度和韌性，而且在激冷激熱交變沖擊下具有很好的抗熱裂性，綜合性能好，適于較大沖擊負荷條件下使用。 DT合金應用廣泛，在各類冷作磨具、溫作磨具、剪切工具及各種耐磨零件方面均得大成功應用，顯示出很高使用壽命和顯著的經(jīng)濟效益。根據(jù)多年的應用結(jié)果，可概括為： 使用壽命比合金工具鋼提高十幾倍到幾十倍； 材料消耗率為合金工具鋼的1／80～1／90； 工模具成本比合金工具鋼減少70％～90％。
應用領(lǐng)域舉例： 模具: 冷鐓 引伸 落料 沖裁 拉拔 彎曲 沖孔 擠壓 鉚裝 粉末件成形及整形模 刀具: 銑刀 切料 剪切 鏜桿 其中滾剪刀、橫剪刀、V型沖模的使用壽命比合金鋼刀具提高幾十倍.使用這種刀具剪切硅鋼片,具有毛刺小、質(zhì)量高、穩(wěn)定性好、輔助工時少等許多優(yōu)點.
碳化鎢基鋼結(jié)硬質(zhì)合金還被大量用于制造圓形、直形的薄片刀具,以切割鋁箔、不銹鋼箔、塑料、電路板、紙制品和化纖材料等.
什么是鋼結(jié)硬質(zhì)合金？有何特點？
鋼結(jié)硬質(zhì)合金是以鋼為粘結(jié)相，以碳化物（主要是碳化鈦、碳化鎢）做硬質(zhì)相，用粉末冶金方法生產(chǎn)的復合材料。其微觀組織是細小的硬質(zhì)相，彌散均勻分布于鋼的基體中（用于模具的鋼結(jié)硬質(zhì)合金，基體主要采用含鉻、鉬、釩的中高碳合金工具鋼或高速鋼）。鋼結(jié)硬質(zhì)合金是介于鋼和硬質(zhì)合金之間的一種材料，具有以下特點：
工藝性能好具有可加工性和可熱處理性，在退火狀態(tài)下，可以可以采用普通切削加工設(shè)備和刀具進行車、銑、刨、磨、鉆等機械加工。還可以鍛造、焊接。與硬質(zhì)合金相比，成本低，適用范圍更廣。良好的物理、力學性能。鋼結(jié)硬質(zhì)合金在淬硬狀態(tài)具有很高的硬度。由于含有大量彌散分布的高硬度硬質(zhì)相，其耐磨性可以與高鈷硬質(zhì)合金接近。與高合金模具鋼相比，具有較高的彈性模量、耐磨性、抗壓強度和抗彎強度。與硬質(zhì)合金相比，具有較好的韌性。具有良好的自潤滑性、較低的摩擦系數(shù)、優(yōu)良的化學穩(wěn)定性。
問題：什么是鋼結(jié)硬質(zhì)合金？鋼結(jié)硬質(zhì)合金是什么意思？
鋼結(jié)硬質(zhì)合金是近三十年來才發(fā)展起來的一種新型工模具材料，它是在合金鋼的基體上均勻分布30-50％硬質(zhì)顆粒，經(jīng)過燒結(jié)、鍛造而成，因而既具有象硬質(zhì)合金那樣的高硬度、高強度、高耐磨性，又具有合金鋼的可冷、熱加工性能，如鍛、車、銑、刨、磨、熱處理等。它作為一種可加工、高耐磨的材料，已經(jīng)廣泛應用于各種拉伸模、沖裁模、擠壓模、壓型模、整形模、冷熱軋輥、耐磨零件，使用壽命均比常用工模具鋼提高十倍甚至幾十倍以上，取得了非常顯著的經(jīng)濟效果。
鋼結(jié)硬質(zhì)合金是以鋼為粘結(jié)相，以碳化物（主要是碳化鈦、碳化鎢）做硬質(zhì)相，用粉末冶金方法生產(chǎn)的復合材料。其微觀組織是細小的硬質(zhì)相，彌散均勻分布于鋼的基體中（用于模具的鋼結(jié)硬質(zhì)合金，基體主要采用含鉻、鉬、釩的中高碳合金工具鋼或高速鋼）。
模具中常用鋼結(jié)硬質(zhì)合金的牌號有： GT35 、 R5 、 TLMW50 、 GW50 、 GJW50 、 D1 、 T1D 等。
鋼結(jié)硬質(zhì)合金
我國于20世紀60年代已開始研究鋼結(jié)硬質(zhì)合金，鋼結(jié)硬質(zhì)合金由于具有優(yōu)良的耐磨性，已經(jīng)在較大范圍內(nèi)用于高耐磨的冷作模具，鋼結(jié)硬質(zhì)合金代表性的牌號有以TiC為硬質(zhì)相的GT35、R5、D1、T1等和以WC為硬質(zhì)相的TLMW50、GW50、GJW50等。
鋼結(jié)硬質(zhì)合金與硬質(zhì)合金比較，具有可以切削加工、可以鍛造、焊接、熱處理，韌性和綜合力學性能較好、成本較低等特點。
鋼結(jié)硬質(zhì)合金已用于制造冷鐓模、擠壓模、拉伸模、沖裁模、拉絲模、熱鐓模等，使用壽命比模具鋼模具壽命提高幾倍到幾十倍。
硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金
硬質(zhì)合金是用粉末冶金方法制造的一類復合材料。硬質(zhì)合金的硬度很高、耐磨性好，有高的彈性模量和高的使用工作溫度。用于制作某些模具，模具使用壽命可提高數(shù)倍、數(shù)十倍以上。但硬質(zhì)合金較脆，抗彎強度和韌性較差，且不能進行機械加工。硬質(zhì)合金作為模具材料，主要用于拉絲模具、受沖擊力不大的冷擠和冷沖模具等。目前,我國已可生產(chǎn)各類牌號的硬質(zhì)合金，基本上可以滿足國內(nèi)市場的需要。
為了滿足制造集成電路板鉆孔用的微型鉆頭、計算機用的點陣打印針、精密工模具等的需要，近年來，各國都研制出一些微晶（WC晶粒小于1微米）和超細晶粒硬質(zhì)合金（WC晶粒小于0.6微米）,傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金中，WC晶粒尺寸為1.3～1.5微米。超細晶粒硬質(zhì)合金彌補了常規(guī)硬質(zhì)合金的許多不足，擴大了其應用范圍，在制造耐磨耐沖擊工模等方面取得了良好的效果。我國一些研究單位和硬質(zhì)合金廠已研制出多種牌號的微晶硬質(zhì)合金和超細晶粒硬質(zhì)合金。開發(fā)高性能超細晶粒硬質(zhì)合金目前仍是硬質(zhì)合金研究的熱點。
鋼結(jié)硬質(zhì)合金是以碳化物為硬質(zhì)相，鋼作粘接相形成的復合材料。鋼結(jié)硬質(zhì)合金有良好的耐磨性，其強度和韌性一般高于硬質(zhì)合金，并具有可熱處理性、可切削加工性、可鍛性和可焊性這樣一些工藝性能。模具是鋼結(jié)硬質(zhì)合金的主要應用領(lǐng)域。我國于60年代開始研制這種材料，已研制成多種牌號的鋼結(jié)硬質(zhì)合金，用作模具的鋼結(jié)硬質(zhì)合金，硬質(zhì)相主要用TiC和WC，鋼的基體主要采用低合金鉻鉬鋼、中高合金工具鋼或高速鋼，如TiC系的GT35、R5、D1、T1和WC系的TLMW50、GW50、GJW50。鋼結(jié)硬質(zhì)合金已用于制作冷鐓模、擠壓模、拉伸模、沖裁摸、拉絲模、熱鐓模等。
粉末冶金技術(shù)的發(fā)展和熱等靜壓的應用，導致七十年代無偏析粉末高速鋼的生產(chǎn)和使用，其主要特點是強韌性、可磨削性、等向性、熱處理工藝性都優(yōu)于一般高速鋼，并有比較高的使用壽命。以后用此技術(shù)生產(chǎn)常規(guī)工藝無法生產(chǎn)的高碳高釩高耐磨冷模具鋼，這類鋼有較好的切削加工性和磨削性能，并有較好的韌性，制成的模具使用壽命與一些硬質(zhì)合金相近。國外已生產(chǎn)多種牌號的粉末冶金高耐磨冷模具鋼，國內(nèi)尚少研究
鋼結(jié)硬質(zhì)合金在拉深模具中的應用
許多鋼結(jié)硬質(zhì)合金燒結(jié)坯件經(jīng)退火后可進行普通的切削加工，經(jīng)淬火、回火后有近似于金屬陶瓷硬質(zhì)合金的硬度和良好的耐磨性，也可以進行焊接和鍛造，并具有耐磨、抗氧化等特性。盡管這類材料成本較高，制模難度較大，但使用后可顯著提高模具的使用壽命，在大批量生產(chǎn)中具有很好的技術(shù)經(jīng)濟效果。因此，在更大范圍、更深層次推廣它，對模具行業(yè)具有非常重要的意義。
1、原生產(chǎn)中存在的問題
礦用自救器下外殼尺寸如圖1所示，材料為08A1，料厚0.8mm，生產(chǎn)批量為大批量。成形該制件需兩次拉深。原模具中，凹模材料均為Crl2，所用設(shè)備為普通雙動壓力機。生產(chǎn)中，模具使用一段時間后，制件表面就會出現(xiàn)明顯的擦傷痕跡，嚴重影響了外觀質(zhì)量。觀察發(fā)現(xiàn):第一道拉深工序結(jié)束后，半成品外表面已有少量劃痕，二次拉深后擦傷、劃痕明顯增多，而且凹模工作表面磨損嚴重，還常常粘附著制件材料。修模后也只能拉深幾千個殼體。為解決這一問題，工廠曾嘗試提高模具制造精度，降低表面粗糙度值，甚至拋光、鍍鉻，但仍不能從根本上解決產(chǎn)品表面拉傷、模具壽命短的問題。
2、工藝分析
通過分析可知:原模具結(jié)構(gòu)、模具工作部分結(jié)構(gòu)參數(shù)以及拉深過程中的潤滑方式基本合理，制件產(chǎn)生擦傷、劃痕主要與模具與被加工坯料表面之間摩擦面的接觸狀況有關(guān)。
一方面，拉深過程中坯料與模具表面接觸時會產(chǎn)生很大的壓力，此時，若干摩擦與邊界潤滑區(qū)得不到潤滑劑的補充，就會使該處的摩擦狀態(tài)急劇惡化另一方面,08A1屬軟材料，若模具硬度低，則會加劇變形熱的產(chǎn)生盡管Cr12的熱處理硬度已較高，但對本例大批量連續(xù)拉深仍顯不夠。上述原因?qū)е铝四＞呤褂靡欢螘r間后，摩擦面的溫度急劇升高)在高溫下，局部金屬熔敷產(chǎn)生摩擦粘結(jié)，使半成品首先出現(xiàn)擦傷和細微劃痕。此時，若沒有及時修模，前道工序中產(chǎn)生的擦傷和細微劃痕必然會在下一道工序中加劇模具的磨損進而又增加了拉深力、零件側(cè)壁的拉應力和摩擦阻力，使摩擦面溫度進一步升高，從而再一次引起金屬熔敷，加劇摩擦粘結(jié)的產(chǎn)生，導致惡性循環(huán)、熔敷愈嚴重，劃痕愈明顯。 根據(jù)以上分析，同時考慮到鋼結(jié)硬質(zhì)合金GT35具有高硬度(淬火硬度可達69-73HRC),高耐磨性、熱處理變形小以及良好的機加性等特點，可以滿足本例拉深的使用及加工工藝要求，所以我們將凹模材料Cr12改為鋼結(jié)硬質(zhì)合金GT35。
3、模具制造中的注意事項為充分發(fā)揮鋼結(jié)硬質(zhì)合金GT35的優(yōu)良特性，得高樟具壽命.凹樟采用鑲套結(jié)構(gòu)如圖2所示：
首次拉深時模套要起到壓料作用，故選用耐磨性好、熱處理硬度較高的Cr12為鑲套。二次拉深時，壓邊部分在合金圈內(nèi)，故洗用45鋼作為鑲查材料。
(1)凹模的切削加工鋼結(jié)硬質(zhì)合金GT35在良好的退火狀態(tài)下，硬度一般為39-46HRC。可進行車、銑、刨、鏜、銼、攻螺紋等工作。切削過程中，切削速度不宜過高，進給量不宜過大，背吃刀量不宜過小。實踐證明:切削速度過高，進給量過大，背吃刀量過小，則刀刃與工件摩擦大，發(fā)熱量大，會使刀刃磨損量加大、此外，由于刀刃與工件表面相擠壓，加工面發(fā)亮并變硬，因而會使繼續(xù)切削加工更加困難、實際加工中可先試低速，然后逐步提高轉(zhuǎn)速。切削刀具可以選用YT類硬質(zhì)合金。刀具的幾何角度宜采用前角0或負前角1o-2o，后角6o-7o，刀尖磨成圓弧狀(R0.3-0.5mm)。切削時，不用切削液干態(tài)切削，以免工件急劇硬化.使切削困難。此外，當表層硬殼層切削困難時，可先用45o偏刀將工件表面切成坡面，然后加大背吃刀量切削較軟的部分，使硬殼層隨切屑一起剝落。
(2)模套及凹模外表面的磨削加工凹模外套的內(nèi)孔應加以磨削，表面粗糙度值達到,圓柱度公差應控制在0.015mm以內(nèi)。鋼結(jié)硬質(zhì)合金凹模與模套的結(jié)合面也應加以磨削，以保證結(jié)合面的緊密。磨削GT35時，磨料硬度要高，在保證加工表面粗糙度的前提下，可選擇粒度粗一些的砂輪，以免燒傷工件。砂輪硬度也要適當軟一些(可選碳化硅砂輪GC60JV)。磨削時采用乳化液冷卻，磨削深度為0.004-0.006mm。
(3)凹模工作部分加工鋼結(jié)硬質(zhì)合金凹模機加工后用線切割將內(nèi)孔切成，留一定的研磨余量。二次拉深模的45斜面用電火花加工成形。
(4)凹模裝配模套與凹模采用熱壓裝配，預加應力通過模套內(nèi)徑與合金圈外徑的過盈配合獲得。模具設(shè)計中，應根據(jù)裝配溫度及需要預加應力的大小準確計算模套內(nèi)徑尺寸。模套加熱可在熱處理箱式電爐中進行。當溫度升高到350℃時開始計算時間，保溫2h。同時在凹模底部放一磨好的平板與之一起加溫，以免出爐后冷卻太快，影響裝配。
(5)其他注意事項模具導向應平穩(wěn)可靠。模具上下板的厚度應適當加大，以提高模具的剛性和穩(wěn)定性，并減小振動。
模具加工完，應使用高硬度的金剛石油石和金剛石研磨膏研磨工作面，以保證表面粗糙度，減小電加工中的變質(zhì)層，充分發(fā)揮鋼結(jié)硬質(zhì)合金的高硬度、高耐磨性。
實踐證明，使用鋼結(jié)硬質(zhì)合金GT35制造的自救器下外殼拉深模，不僅保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，而且極大地提高了模具的使用壽命，取得了良好的經(jīng)濟效益。
WC粒子韌性好、硬度高、抗沖擊載荷及抗磨粒磨損能力強，而且與高溫鋼液有著良好的潤濕性(兩者之間的潤濕角幾乎為零)。WC顆粒增強鋼基復合材料融合了鋼鐵和WC增強顆粒的特性，既具有優(yōu)異的力學性能，又具有良好的耐磨、耐高溫和一定的耐蝕性，是一種優(yōu)良的結(jié)構(gòu)材料。
電冶熔鑄技術(shù)是將增強顆粒和基體合金用普通鑄造方法制成自耗電極后，在水冷結(jié)晶器內(nèi)通電，以高純度的渣阻熱作為熱源使熔渣參與冶金反應的一種邊熔化邊結(jié)晶的凈化型重鑄過程。