无钴型超级硬质合金新牌号

在制造切削刀具的过程中，钴（co）作为一种有效的结合剂，可以将硬质颗粒（如硬质合金、cbn和pcd）粘结到一起。但是，在切削加工中，由于刀具材料中的钴熔点较低（约为1,495℃，而硬质合金的熔点为2,870℃），在高温作用下会软化，并出现月牙洼和产生磨粒磨损及塑性变形。为了解决这一问题，位于美国加州的srl nano公司开发了一系列硬质合金新牌号，这些牌号采用一种已获得的合金材料替代钴作为结合剂，而这种结合剂材料的熔点接近硬质合金的熔点。这种被srl公司称为“超级硬质合金（hyper-carbide）”的新牌号其硬度超过2,000hv，约为钴结合剂硬质合金硬度的3倍，因此非常适合加工淬硬钢、淬硬高温合金、蠕墨铸铁乃至其他硬质合金材料。然而，正是这种超高硬度使其比其他硬质合号具有更大的脆性，因此很难在在制造切削刀具的过程中，获得足够的刀尖强度。据srl公司介绍，当这种超级硬质合金与钴结合剂硬质合金具有相同的硬度时，其强韧性更好，某一种超级硬质合号的横向断裂强度达到700ksi。 srl公司将k型棱带和其他刃口钝化工艺应用于这种超级硬质合号的切削刃制备，并进行了切削试验，但获得的结果并不一致。与srl公司一起进行切削试验的scott gore指出，“刀具切削的成败取决于其刃口强度。” srl公司转向刀具切削刃钝化设备制造商conicity technologies公司寻求解决方案。conicity公司执行副总裁bill r. shaffer指出，在制备超级硬质合金刀具的切削刃时，该公司最初采用与制备常规硬质合金刀具刃口一样的工艺，然后又改变工艺参数，采用制备pcbn和pcd刀具刃口时常用的工艺规范。他说，“实际上，我不得不在钝化设备上设定足以损坏pcbn和pcd刃口的工艺参数，但最终获得了控制的刃口，立刻就增大了这种刀具材料的刃口强度。” shaffer解释说，他在制备超级硬质合金刀具的切削刃时，采用了0.03mm的椭圆弧度，使切削力以15°－20°的角度作用于刀具。结果表明，刀具的刃口强度提高了6－10倍。从今年年初开始，srl公司对经过刃口强化的超级硬质合金刀具进行了一系列切削试验，并获得了积极的结果。例如，9月23日在位于加州的weartech国际公司进行的一次试验中，用牌号为sk11的超级硬质合金cng332刀片，对直径为76.2mm的stellite 6钨铬钴合金铸件（硬度为hrc46）进行车削加工。加工参数为：表面切削速度180m/min，进给率0.1mm/r，切深0.25mm，分别进行了干式切削和采用水溶性冷却液的湿式切削。试验结果表明，在切削长度达到250mm后，该刀片未出现任何磨损。与之相比，weartech公司以前是使用907牌号的cng4321t硬质合金刀片，以30m/min的表面切削速度、0.127mm/r的进给率和0.25mm的切深进行湿式切削，以及使用670牌号的cng4321t碳化硅晶须强化陶瓷刀片以75m/min的表面切削速度、0.1mm/r的进给率和0.25mm的切深进行湿式切削。此外，用这些刀片进行加工时，在切削长度达到250mm后都出现了磨损。同一天在accufab公司进行的另一次车削试验中，srl公司将其sp17牌号的sng432超级硬质合金刀片与pcbn刀片进行了对比。加工对象为直径25.4mm的m-2高速钢工件（淬硬至hrc64），车削长度为30mm。pcbn刀片的加工参数为：表面切削速度45－90m/min，进给率0.05mm/r，切深小于0.5mm，湿式切削。而超级硬质合金刀片能以高达300m/min的表面切削速度、0.05mm/r的进给率和2mm的切深干式车削淬硬高速钢。尽管所有这些切削试验都属于连续切削，但srl公司也计划进行断续切削试验。此外，虽然试验都是使用的未涂层刀具，但据该公司介绍，其超级硬质合金刀具同样可以采用各种商业化涂层。该公司计划在2011年将这种新型刀具材料投入商业化工业应用。

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