漫筆硬質(zhì)合金的發(fā)明

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發(fā)表于 2010-3-17 00:26:20 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式

硬質(zhì)合金應(yīng)該是發(fā)明在1919年前后。首先被發(fā)明的是鎢鈷類硬質(zhì)合金。據(jù)說在當(dāng)時，德國的克虜伯·威迪亞(KruppWidia)和瓦爾特(Walter)兩家公司為爭奪硬質(zhì)合金的專利斗爭了不少時間。應(yīng)該說，威迪亞公司的卡爾·施勒特爾(KarlSchröter)和瓦爾特的彼得·瓦爾特(PeterWalter，瓦爾特公司的創(chuàng)始人)兩位科學(xué)家?guī)缀跏峭瑫r地，互相獨立地各自完成了自己的發(fā)明，都具備獲得該技術(shù)專利的必要條件，但遺憾的是專利只能歸于一家。最后這一專利歸于克虜伯·威地亞，而瓦爾特則在其它方面獲得一些補償。于是，克虜伯·威地亞從1926年開始規(guī)模化生產(chǎn)名為“WIDIA”的鎢鈷類硬質(zhì)合金。

迄今為止，鎢鈷類硬質(zhì)合金依然是硬質(zhì)合金中最重要的分支之一，主要用于加工鑄鐵件和鋁合金、銅合金等非鐵材料。在這類硬質(zhì)合金中，碳化鎢作為硬質(zhì)相，而鈷作為粘結(jié)相，各自發(fā)揮著自己的作用。一般說來，在顆粒大小等其實條件相等的條件下，碳化鎢的含量百分比越高，硬質(zhì)合金所表現(xiàn)出的硬度就越高，這意味著它的耐磨性更高。但同時也意味著它的鈷的含量百分比較低，表現(xiàn)為韌性較低，耐沖擊性較低。就目前的技術(shù)來說，顆粒細化、涂層、梯度合金(主要指富鈷層)等一些技術(shù)可以在維持原有韌性的同時適當(dāng)提高一些耐磨性，但就同樣采用了這些技術(shù)的產(chǎn)品來說，基本規(guī)律并沒有變化。
1938年，肯納金屬的創(chuàng)始人菲利普·邁克肯納(PhilipsMcKenna)發(fā)明了現(xiàn)代硬質(zhì)合金的另一個重要分支--鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金。鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金是在鎢鈷類硬質(zhì)合金的基礎(chǔ)上適當(dāng)增加一些鈦化物。鈦化物的硬度比碳化鎢更高，耐磨性也更好。這些特性使它在切削鋼材等長切屑材料時的表現(xiàn)更為優(yōu)越。類似與高速鋼中碳化鎢機理對硬質(zhì)合金發(fā)明的奠基性貢獻，同樣地，我也認為鈦化物的機理對于金屬陶瓷(學(xué)名應(yīng)為鈦基硬質(zhì)合金)的發(fā)明具有奠基性貢獻。
在后來的發(fā)展中，碳化鉭(TaC)、碳化鈮(NbC)等材料被加入到硬質(zhì)合金中。鉭和鈮同屬于高熔點稀有金屬，這兩種金屬碳化物可使添加物與原有硬質(zhì)相碳化鎢(WC)、碳化鈦(TiC)結(jié)合形成復(fù)雜固溶體結(jié)構(gòu)，從而進一步強化硬質(zhì)相結(jié)構(gòu)，同時可起到抑制硬質(zhì)相晶粒長大、增強組織均勻性等作用，提高了刀具的強度、韌性和紅硬性，對提高硬質(zhì)合金的綜合性能大有益處。一般認為，加入了碳化鉭、碳化鈮等的硬質(zhì)合金材料具有很高的高溫硬度、高溫強度和較強的抗氧化能力，特別適于加工不銹鋼、高合金鋼、耐熱合金和合金鑄鐵等材料。
而今天，我們把鎢鈷類硬質(zhì)合金和鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金合稱為鎢基硬質(zhì)合金(俗稱“鎢鋼”)，它在目前是現(xiàn)代金屬切削刀具的不可動搖的主力。有報道說，目前國外90%以上的車刀、55%以上的銑刀均采用硬質(zhì)合金材料制造。相比高速鋼，被稱為“鎢鋼”的硬質(zhì)合金的鋒利性要稍差一些，也就是說它很難達到高速鋼可以達到的鋒利程度，因此高速鋼又有了“鋒鋼”的美名。其實比起碳素工具鋼、合金工具鋼而言，高速鋼并不鋒利，只是由于碳素工具鋼、合金工具鋼紅硬性太差，已經(jīng)退出了機械工具的領(lǐng)域而只應(yīng)用于手工工具的領(lǐng)域，人們不把它們與高速鋼比較而已。（轉(zhuǎn)）