实验三、常温下材料的冲击试验 一、实验目的 1、了解冲击实验原理和冲击实验机的主要结构 2、掌握金属材料常温下冲击韧度的测量方法 3、了解脆性材料和塑性材料冲击断裂断口宏观形貌特征。 二、实验原理 金属构件在实际工程应用中，不仅承受静载荷作用，有时还要在短时间内承受突然施加的载荷的作用，即受到冲击载荷的作用。材料受冲击载荷时的力学性能与静载荷时显著不同。为了评定材料承受冲击载荷的能力，揭示材料在冲击载荷下的力学行为，需要进行冲击实验 冲击实验是把要实验的材料制成规定形状和尺寸的试样，在冲击实验机上一次冲断，根据冲断试样所消耗的功或试样断口形貌特点，得到材料的冲击韧度和冲击吸收功。这些冲击性能指标对材料的韧脆程度及冶金质量、内部缺陷等情况非常敏感，因此可用冲击实验来评定材料的韧脆程度并检查材料的冶金质量和热加工产品质量。 实验室普遍采用的冲击实验为一次摆锤冲击实验。如图所示。实验时将材料制成带缺口 的标准试样，如图所示。试样水平放在实验机支座上，缺口位于冲击相背方向。然后将具有一定质量G 的摆锤举至一定高度H ，使其具有一定的势能GH 1。释放摆锤冲断试样摆锤的剩余能量为GH 2，则摆锤冲断试样失去的能量为GH 1- GH 2，此即为试样变形和断裂所吸收的功，称为冲击功，用A k 表示，单位为J ，用试样断口处单位面积上所消耗的冲击吸收功大小来衡量材料的冲击韧度，即 αK =Ak/F=G （H 1-H 2）/F 本实验分别以低碳钢和铸铁为原料制成缺口冲击试样，测定其在相同冲击能量下的冲击韧度的大小，从而评定这两种材料的韧脆程度并区别其断口宏观形貌。 三、冲击试样尺寸 按照国家标准GB /T229—1994《金属夏比缺口冲击试验方法》，金属冲击试验所采用的标准冲击试样为m m 55m m 10m m 10??并开有mm 2或mm 5深的U 形缺口的冲击试样（图1-8）以及 45张角mm 2深的V 形缺口冲击试样（图1-9）。 夏比U 形冲击试样 （a ）深度为mm 2；（b ）深度为mm 5
硬质合金刀具材料基础知识 文章来源：中国刀具信息网添加人：阿刀 硬质合金是使用最广泛的一类高速加工（HSM）刀具材料，此类材料是通过粉末冶金工艺生产的，由硬质碳化物（通常为碳化钨WC）颗粒和质地较软的金属结合剂组成。目前，有数百种不同成分的WC基硬质合金，它们中大部分都采用钴（Co）作为结合剂，镍（Ni）和铬（Cr）也是常用的结合剂元素，另外还可以添加其他一些合金元素。为什么有如此之多的硬质合金牌号？刀具制造商如何为某种特定的切削加工选择正确的刀具材料？为了回答这些问题，首先让我们了解一下使硬质合金成为一种理想刀具材料的各种特性。 硬度与韧性 WC-Co硬质合金在兼具硬度和韧性方面具有独到优势。碳化钨（WC）本身具有很高的硬度（超过刚玉或氧化铝），而且在工作温度升高时其硬度也很少下降。但是，它缺乏足够的韧性，而这对于切削刀具是必不可少的性能。为了利用碳化钨的高硬度，并改善其韧性，人们利用金属结合剂将碳化钨结合在一起，从而使这种材料既具有远远超过高速钢的硬度，同时又能够承受在大多数切削加工中的切削力。此外，它还能承受高速加工所产生的切削高温。 如今，几乎所有的WC-Co刀具和刀片都采用了涂层，因此，基体材料的作用似乎显得不太重要了。但实际上，正是WC-Co材料的高弹性系数（衡量刚度的指标，WC-Co的室温弹性系数约为高速钢的三倍）为涂层提供了不变形的基底。WC-Co基体还能提供所需要的韧性。这些性能都是WC-Co材料的基本特性，但也可以在生产硬质合金粉体时，通过调整材料成分和微观结构而定制材料性能。因此，刀具性能与特定加工的适配性在很大程度上取决于最初的制粉工艺。 制粉工艺 碳化钨粉是通过对钨（W）粉进行渗碳处理而获得的。碳化钨粉的特性（尤其是其粒度）主要取决于原料钨粉的粒度以及渗碳的温度和时间。化学控制也至关重要，碳含量必须保持恒定（接近重量比为6.13％的理论配比值）。为了通过后续工序来控制粉体粒度，可以在渗碳处理之前添加少量的钒和/或铬。不同的下游工艺条件和不同的最终加工用途需要采用特定的碳化钨粒度、碳含量、钒含量和铬含量的组合，通过这些组合的变化，可以产生各种不同的碳化钨粉。例如，碳化钨粉生产商ATI Alldyne公司共生产23种标准牌号的碳化钨粉，而根据用户要求定制的碳化钨粉品种可达标准牌号碳化钨粉的5倍以上。 在将碳化钨粉与金属结合剂一起进行混合碾磨以生产某种牌号硬质合金粉料时，可以采用各种不同的组合方式。最常用的钴含量为3%－25%（重量比），而在需要增强刀具抗腐蚀性的情况下，则需要加入镍和铬。此外，还可以通过添加其他合金成分，进一步改良金属结合剂。例如，在
《钢材质量检验》单元教学设计一、教案头
二、教学过程设计
三、讲义 1.材料的韧性 韧性是指金属材料受冲击力的作用下，抵抗破坏的能力。 大部分金属在使用过程中，不仅受到静态力的作用，还受到快速形成的冲击力的作用。例如，火车车轮对铁轨的冲击，海水对轮船的冲击，压力容器受到的冲击。由于冲击力加载的速度非常快，金属受冲击时，应力分布和变形不均匀，极易发生断裂。因此，对承受冲击力的零件或工具来说，仅有强度指标是不够的，还要有足够的抵抗冲击负荷的能力，即韧性。 金属材料冲击韧性的评价采用冲击试验来完成。我国1994年颁布了金属韧性的测试标准 GB/T229—1994《金属夏比缺口冲击试验方法》。 2.冲击试验 （1）冲击试验原理 将标准试样置于冲击试验机的支座上，然后释放具有一定重力势能的重锤，重锤在下降过程中的快速冲击力作用下，将试样一次性冲断。测试试样在折断过程中的吸收功A k（能量差值）。 冲击功A k的测定原理是能量守恒原理，即摆锤在最高处静止时有一定的重力势能，将试样冲断后继续向前上升到最大位置处有一定的重力势能，二者的能量差即为试样在折断过程中的吸收功A k。冲击功可在试验机表盘上直接读出。 通常，金属的冲击功A k数值越大，其抵抗冲击破坏的能力就越强。有时候为了便于比较，不仅要测试试样的冲击功A k，还要将冲击功换算成冲击韧性。冲击韧性规定为单位面积上所受到的冲击力，即：a k = A k/S0 式中 A k——冲击功； S0——试样在冲击缺口处的横截面积。
（2）冲击试样 冲击功A k的大小受试样形状的影响较大。GB/T229—1994中规定可以采用以下两种缺口试样，即U型缺口试样和V型缺口试样。样坯切取应参照GB2975标准中的规定，式样的加工制造应符合下表中的规定。 序 缺口类型V型缺口U型缺口 号 1 缺口角度（°）45± 2 / 2 缺口半径（mm）0.25±0.025 1±0.07 3 缺口底部粗糙度 1.6μm 1.6μm 4 缺口深度（mm）8±0.0 5 8±0.05 5 试样厚度（mm）10±0.05 10±0.05或5±0.05 6 试样宽度（mm）10±0.10 10±0.10 7 试样长度（mm）55±0.60 55±0.60 8 试样半长度（mm）27.5±0.30 27.5±0.30 3. 冲击试验注意事项 （1）室温冲击试验应在23士5℃下进行,有温度要求的试验应在规定温度士2℃下进行。 （2）试验机一般在摆锤最大能量的10%～90%范围内使用。打击速度：5.0～5.5m/s。 （3）试验前应检查摆锤空打时被动指针回零差不超过最小分度值的四分之一。 （4）试样应紧贴支座放置，缺口对称面与两支座对称面偏差不应大于0.5mm。 （5）数值修约：至少保留2位有效数字，大于100J的取3位。 4.冲击功和冲击试验在工程上的应用 作为韧性指标，为设计的选材和研制新型材料提供理论依据；检查和控制冶金产品的质量；监
冲击试验 一、金属夏比冲击试验 金属材料在使用过程中除要求有足够的强度和塑性外，还要求有足够的韧性。所谓韧性，就是材料在弹性变形、塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。韧性好的材料在服役条件下不至于突然发生脆性断裂，从而使安全得到保证。 韧性可分为静力韧性、冲击韧性和断裂韧性，其中评价冲击韧性（即在冲击载荷下材料塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力）的实验方法，按其服役工况有简直梁下的冲击弯曲试验（夏比冲击试验）、悬臂梁下的冲击弯曲试验（艾尔冲击试验）以及冲击拉伸试验。夏比冲击试验是由法国工程师夏比（Charpy）建立起来的，虽然试验中测定的冲击吸收功Ak值缺乏明确的物理意义，不能作为表征金属制作实际抵抗冲击载荷能力的韧性判据，但因其试样加工简便、试验时间短，试验数据对材料组织结构、冶金缺陷等敏感而成为评价金属材料冲击韧性应用最广泛的一种传统力学性能试验。 夏比冲击试验的主要用途如下： （1）评价材料对大能量一次冲击载荷下破坏的缺口敏感性。零部件截面的急剧变化从广义上都可视作缺口，缺口造成应力应变集中，使材料的应力状态变硬，承受冲击能量的能力变差。由于不同材料对缺口的敏感程度不同，用拉伸试验中测定的强度和塑性指标往往不能评定材料对缺口是否敏感，因此，设计选材或研制新材料时，往往提出冲击韧性指标。 （2）检查和控制材料的冶金质量和热加工质量。通过测量冲击吸收功和对冲击试样进行断口分析，可揭示材料的夹渣、偏析、白点、裂纹以及非金属夹杂物超标等冶金缺陷；检查过热、过烧、回火脆性等锻造、焊接、热处理等热加工缺陷。 （3）评定材料在高、低温条件下的韧脆转变特性。 用系列冲击试验可测定材料的韧脆转变温度，供选材时参考，使材料不在冷脆状态下工作，保证安全。而高温冲击试验是用来评定材料在某些温度范围如蓝脆、重结晶等条件下的韧性特性。 按试验温度可分为高温、低温和常温冲击试验，按试样的缺口类型可分为V 型和U型两种冲击试验。现行国家标准GB/T229-1994《金属夏比缺口冲击试验
BS EN 10045-11990 金属材料夏比冲击试验 第一部分测试方法中文版 第一部分：测试方法（V和U型缺口） 实施对象和领域： 本标准详细的描述了金属材料夏比冲击试验的的细节。 3、试验原理： 用规定高度的摆锤对处于简支梁扎的缺口试样进行依次性打击，测量试样折断时的冲击吸取功。 4、名词： 本标准所适用的名词如表1和图1、图2： 表1——名词 5、试样： 5.1 取样数量和取样位置应该在相应的产品标准中作出详细讲明。 5.2 标准试样应该是55mm长，同时它的截面是10mm见方的正方体，在长度的中心部位开有缺口，两种型号的缺口详细讲明如下：
a）V型缺口角度45度，缺口深2mm，缺口弯曲半径0.25mm，如不能制备标准试样，能够采纳宽度7.5mm或5mm等小尺寸试样，缺口应该开在狭窄的一面。 B）U型缺口或锁眼缺口试样，缺口深5mm ,缺口弯曲半径1mm。 除了铸造试样缺口所在的两平行表面达到所需要的周密度则能 够不进行机加工以外，原则上试样应该机加工完成。 5.3 缺口所在平均平面应垂直于试样的纵轴线。 5.4 试样详细尺寸公差在表2中给出。 表2——试样尺寸许用公差
5.5 。。。。。。如果相应的产品标准只能承诺，不管如何，只有两个试样的形状和尺寸相同，那他们的结果比较才有意义。 5.6 机加工应该尽可能的不改变试样的性能，例如，冷热加工应该把对试样的阻碍减到最小。开缺口应该专门小心。 6.1 试验机应该被严格的制造和安装并符合欧洲标准10 045-2的要求。 试验机要紧的特点含义见表3。 表3——试验机特点
6.2 当摆锤式冲击试验机的冲击能量为（300±10）J并采纳标准试样时，则试验视为在正常条件下进行。在上述条件下确定的缺口冲击功的缩写符号为： ——KU 适用于U型冲击试样 ——KV 适用于V型冲击试样 例如： ——KV=121J： ——名义能量300J ——标准V型缺口试样 ——断裂吸取功121J 6.3 试验机有不同的承诺冲击能量，因此在刻度盘上指针所指的冲击能量前应增加KU或KV的标记。 例如： KV 150：承诺能量150 J KU 100：承诺能量100 J ——KU 100=65 J ——承诺最大能量100J ——标准U型缺口试样 ——冲击功65 J 6.4 关于V型缺口辅助试样，KV符号后应补上实验机承诺冲击能量和试样的宽度。 例如： ——KV300/7.5：可用最大冲击功300 J，试样宽度7.5 mm ——KV150/5：可用最大冲击功150 J，试样宽度5 mm ——KV150/7.5=83 J
什么是硬质合金模具 作者：未知来源：网络点击数: 2507 日期：2008-6-11 在制造冲模时，利用高硬度、高强度、高耐磨、耐腐蚀、耐高温和膨胀系数小的硬质合金材料作为凸、凹模的冲模，称为硬质合金冲模。作为冲模凸、凹模材料的主要是钨钻类硬质合金。 硬质合金冲模的结构基本上与钢制冲模结构相同，可制做成单工序模，也可制成复合模及连续模。但因硬质合金本身有脆性，故冲裁时最好不使硬质合金刃口单边受力，在大批量生产所采用的模具结构，多为连续模结构。 无论采用何种结构形式，硬质合金冲模与一般钢制冲模相比，在结构上应具有如下特点 : 1 、模柄 硬质合金冲模多采用浮动式模柄结构，以避免在冲压时，压力机的精度对冲压工艺的影响。 2 、模架 硬质合金模具所采用的模架应具有足够的刚性。模板应比一般钢制冲模模板厚 5 ～lOmm ，多用 45 号钢制造， HRC38 ～420 3 、导向机构 模具的导向机构动作要平稳可靠、精度要高，一般采用滚珠导柱式模架，并多采用四导柱导向结构。 4 、垫板 为了防止硬质合金在冲压时碎裂，凹模及凸模都应加装淬硬的的垫板。（材料可用 T7 ） 5 、卸料及顶出装置 卸料及顶出装置，应尽量采用固定式卸料板结构，以防止冲压时对凹模的冲击作用。采用弹性卸料板时，要加小导柱对卸料板导向。为避免冲击，卸料板的压料台阶高度 h 应该比导料板厚度 H 小一个料厚，及 h=H-t-0.05 。 6 、凸、凹模间隙 凸、凹模间隙比钢制冲模要大，一般为料厚的 0.15 倍或取普通冲模间隙的 1.5 倍。 7 、导料板、定位销、导向销要进行热处理淬硬。
8 、凹模镶块结构，要保证与固定板组合后相对稳定。 硬质合金自本世纪20年代初由德国科学家发明以来，其"widia"（似金刚石）的名称面市，并首先制作钨丝拉伸模得到工业应用，取代了当时价格昂贵的金刚石拉伸模。我国硬质合金起步虽晚，但发展迅速。目前，硬质合金模具基本上已系列化和标准化。从近几年发展情况来看，我国硬质合金模具的研究和设计的理论已更深入也更科学，应用也更广泛。 一、硬质合金模具的种类 我国硬质合金模具根据用途可分为四类； 第一类为硬质合金拉丝模具，这类模具占硬质合金模具的绝大部分。我国目前拉丝模的主要牌号YG8、YG6、YG3，其次是YG15、YG6X、YG3X，近几年来主要硬质合金生产厂家也研制一些新牌号，如用于高速拉丝的新牌号YL，还有从国外引进的拉丝模牌号CS05（YLO．5），CG20（YL20），CG40（YL30）；ZK10、ZK20／ZK30。 第二类模具是冷镦冷冲模、整形模，主要牌号有YC20C、YG20、YG15、CT35以及株洲硬质合金厂的新牌号YJT30和中南工大粉末冶金厂的 MO15。 第三类模具是用于磁性材 料生产的无磁合金模，还有一些厂在研制生产。如YSN系列的YSN（包括20、25、30、35、40）以及钢结无磁模牌号TMF。如自贡硬质合金厂的YWC无磁合金。 第四类为热作模，这类合金暂无标准牌号，市场需要在增加。有些厂家正在研制开发，如YD40及上海材料所的旋锻模用CNW。 上述四类模具由于开发时间不同、材质的适应性有限、推广措施跟不上等原因，市场上的销售量差别很大。 二、硬质合金模具的使用技术现状 同样材质的硬质合金毛坯，在加工制成模具后，其使用寿命有的长，有的则很短。经解剖分析后，发现问题出在设计、加工、组装以及焊接等上。 1、硬质合金模具设计技术状况 拉丝模是一结构较简单的模具。80年代以前我国一直沿用前苏联的"直线型"理论设计，80年代后才有部分厂家引用50年代就提出了的"圆滑过渡"技术理论。近年来，我国学者对拉丝模进行了角度设计和环沟磨损的理论分析，提出了最大、最小拉拔角的概念，分析了金属在拉伸变形过程中对模具产生不均匀磨损的机理。广东工学院的研究人员对冷镦小规格螺钉用硬质合金模具进行了解剖分析，得出国产模具寿命低（200-400万次）而日本模具寿命高（900-1000万次）的秘密所在，其关键技术是在角度的设计上。即日本模在模芯底部与模套内孔底面中心接触部位采用了双凸面设计。它的优点是能使受力最大的中心部位保证紧密压靠，四周留下的空隙又可供过盈配合时，储藏从孔壁挤出的多余金属。沈阳桥梁厂对冷镦M12螺母用的硬质合金凹模，由原来的六角设计改为六瓣编装镶套组合起来使用。其平
清河县润鼎硬质合金刀具有限公司 硬质合金与钨钢有什么区别 钨钢：成品中约含钨18%合金钢,钨钢归于硬质合金，又称之为钨钛合金。硬度为维氏10K，仅次于钻石。正因如此，钨钢的商品（多见的有钨钢手表），具有不易被磨损的特性。常用于车床刀具、冲击钻钻头、玻璃刀刀头、瓷砖割刀之上，坚固不怕退火，但质脆。 硬质合金：归于粉末冶金领域硬质合金又名金属陶瓷是以金属碳化物(WC、TaC,TiC、NbC等)或许金属氧化物（如Al2O3,ZrO2等）为首要成份,参加适量的金属粉末（Co、Cr、Mo、Ni、Fe等）通过粉末冶金方法制成，具有金属某些特质的陶瓷。钴（Co）是用来在合金中起粘结效果的，就是在烧结的过程中，它能把碳化钨（WC）粉末包围并紧紧地粘结在一起，冷却后，就成了硬质合金.（效果相当于混凝土中的水泥）。含量通常：3%--30%碳化钨（WC）是决议此硬质合金或金属陶瓷某些金属性质的首要成份，占总成份
清河县润鼎硬质合金刀具有限公司 70%---97%（分量比）广泛用于耐磨，耐高温，耐腐蚀，工作环境恶劣的零件或刀具，工具的刀头上。 钨钢归于硬质合金，但硬质合金纷歧定是钨钢，如今台湾和东南亚国家的客户喜欢用钨钢这个词，假如跟他们仔细谈深入，就会发现，大部分仍是指硬质合金。 钨钢与硬质合金差异在于：又名高速钢或工具钢，钨钢是用炼钢技术在钢水中参加钨铁作钨的质料熔炼而成的，又名高速钢或工具钢，其钨含量通常在15-25%；而硬质合金是用粉末冶金技术以碳化钨为主体与钴或其它粘结金属一起烧结而成的，其钨含量通常在80%以上。简略的说一切硬度超越HRC65的东西只要是合金都可以叫硬质合金，钨钢只是硬质合金的一种硬度在HRC85到92之间，常被用来做刀的。 硬质合金实业有限公司主要生产，研发硬质合金制品。以近20年领域专业技术，产品质量在国内处于领先水平。
EN+金属材料夏比冲击试验(中文)
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
EN10045 中文版 金属材料夏比冲击试验 第一部分：测试方法（V和U型缺口） 1、实施对象和领域： 1.1本标准详细的描述了金属材料夏比冲击试验的的细节。 2、涉及标准： 3、试验原理： 用规定高度的摆锤对处于简支梁扎的缺口试样进行依次性打击，测量试样折断时的冲击吸收功。 4、名词： 本标准所适用的名词如表1和图1、图2： 表1——名词 涉及名词 名称单位 (看图1和 图2) 1 试样长度mm 2 试样厚度mm 3 试样宽度mm 4 缺口处材料厚度mm 5 缺口角度Degree 6 缺口半径mm 7 砧骨距离mm 8 砧骨半径mm 9 每个枕骨锥形角度Degree 10 摆锤锥形角度Degree 11 摆锤弯曲半径mm 12 摆锤宽度mm KU或KV冲击功Joule
5、试样： 5.1 取样数量和取样位置应该在相应的产品标准中作出详细说明。 5.2 标准试样应该是55mm长，并且它的截面是10mm见方的正方体，在长度的中心部位开有缺口，两种型号的缺口详细说明如下： a）V型缺口角度45度，缺口深2mm，缺口弯曲半径0.25mm，如不能制备标准试样，可以采用宽度7.5mm或5mm等小尺寸试样，缺口应该开在狭窄的一面。 B）U型缺口或锁眼缺口试样，缺口深5mm ,缺口弯曲半径1mm。 除了铸造试样缺口所在的两平行表面达到所需要的精密度则可以不进行机加工以外，原则上试样应该机加工完成。 5.3 缺口所在均匀平面应垂直于试样的纵轴线。 5.4 试样详细尺寸公差在表2中给出。 表2——试样尺寸许用公差 名称 U型冲击试样V型冲击试样 名义尺 寸 机械公差 名义尺 寸 机械公差 ISO符 号 ISO符 号 长度55mm ±0.60m m j s 15 55mm ±0.60mm j s 15 厚度10mm ±0.11m m j s 13 10mm ±0.60mm j s 12 宽度 标准试样10mm ±0.11m m j s 13 10mm ±0.11mm j s 13 小尺寸试样7.5mm ±0.11mm j s 13 小尺寸试样5mm ±0.06mm j s 12 缺口角度45o±2o 缺口处材料厚度5mm ±0.09m m j s 13 8mm ±0.06mm j s 12 缺口半径1mm ±0.07m j s 12 0.25mm ±0.025m
硬质合金 由于切削速度不断提高，不少刀具的刃部工作温度已超过700℃，这时一般高速钢已不再适应，就要采用硬质合金了。 硬质合金是将一种或多种难熔金属的碳化物和粘接剂金属，用粉末冶金方法制成的金属材料。即将难熔的高硬度的WC，TiC，TaC（碳化钽）和钴、镍等金属（粘接剂）粉末经混合、压制成形，再在高温下烧结制成。 一、硬质合金的性能特点 1.硬度高、热硬性高、耐磨性好。硬质合金在室温下的硬度可达86HRA～ 93HRA，在900～1000℃温度下仍然有较高的硬度，故硬质合金刀具在 使用时，其切削速度、耐磨性及寿命均比高速钢显著提高。 2.抗压强度比高速钢高，但抗弯强度只有高速钢的1/3～1/2左右，韧性差 （约为淬火钢的30%～50%） 二、常用的硬质合金 按成分与性能特点不同，常用的硬质合金有三类： 1.钨钴类硬质合金 它的主要成分为碳化钨及钴。其代号用“硬”“钴”两字的汉语拼音字母字头“YG”加数字表示，数字表示钴的百分数。例如YG8，表示钨钴类硬质合金，含钴量为8%。 2.钨钴钛类硬质合金 它的主要成分为碳化钨、碳化钛及钴。其代号用“硬”“钛”两字的汉语拼音字母字头“YT”加数字表示，数字表示碳化钛的百分数。例如YT5，表示钨钴钛类硬质合金，含碳化钛5%。 硬质合金中，碳化物含量越多，钴含量越少，则合金的硬度、热硬性及耐磨性越高，合金的强度和韧性越低。含钴量相同时，YT类硬质合金由于碳化钛的加入，合金具有较高的硬度及耐磨性，同时，合金的表面会形成一层氧化薄膜，切削不易粘刀，具有较高的热硬性；但其强度和韧性比YG类硬质合金低。因此YG类硬质合金刀具挞合加工脆性材料（如铸铁），而YT类硬质合金刀具适合加工塑性材料（如钢等）。 3.通用硬质合金 它是以碳化钽或碳化铌取代YT类硬质合金中的一部分碳化钛钛制成的。由于加入碳化钽（碳化铌），显著提高了合金的热硬性，常用来加工不锈钢、耐热钢、高锰钢等难加工的材料。所以也称其为“万能硬质合金”。 万能硬质合金代号用“硬”“万”两字汉语拼音字母字头“YW”加顺序号表示。如YW1，YW2等。 上述硬质合金，硬度高，脆性大，除除磨削外，不能进行切削加工，一般不能制成形状复杂的整体刀具，故一般将硬质合金制成一定规格的刀片，使用前将其紧固（用焊接、粘接或机械紧固）在刀体或模具上。 近年来，又开发了一种钢结硬质合金，它与上述硬质合金的不同点在于其粘接剂为合金粉末（不锈钢或高速钢），从而使其与钢一样可以进行锻造、切削、热处理及焊接，可以制成各种形状复杂的刀具、模具及耐磨零件等。例如高速钢结硬质合金可以制成滚刀、圆锯片等刀具。
什么是钢结硬质合金 钢结硬质合金是近三十年来才发展起来的一种新型工模具材料，它是在合金钢的基体上均匀分布 30-50％硬质颗粒，经过烧结、锻造而成，因而既具有象硬质合金那样的高硬度、高强度、高耐磨性，又具有合金钢的可冷、热加工性能，如锻、车、铣、刨、磨、热处理等。它作为一种可加工、高耐磨的材料，已经广泛应用于各种拉伸模、冲裁模、挤压模、压型模、整形模、冷热轧辊、耐磨零件，使用寿命均比常用工模具钢提高十倍甚至几十倍以上，取得了非常显著的经济效果。 钢结硬质合金是以钢为粘结相，以碳化物（主要是碳化钛、碳化钨）做硬质相，用粉末冶金方法生产的复合材料。其微观组织是细小的硬质相，弥散均匀分布于钢的基体中（用于模具的钢结硬质合金，基体主要采用含铬、钼、钒的中高碳合金工具钢或高速钢）。 钢结硬质合金是介于钢和硬质合金之间的一种材料，具有以下特点： 工艺性能好具有可加工性和可热处理性，在退火状态下，可以可以采用普通切削加工设备和刀具进行车、铣、刨、磨、钻等机械加工。还可以锻造、焊接。与硬质合金相比，成本低，适用范围更广。良好的物理、力学性能 钢结硬质合金在淬硬状态具有很高的硬度。由于含有大量弥散分布的高硬度硬质相，其耐磨性可以与高钴硬质合金接近。与高合金模具钢相比，具有较高的弹性模量、耐磨性、抗压强度和抗弯强度。与硬质合金相比，具有较好的韧性。 具有良好的自润滑性、较低的摩擦系数、优良的化学稳定性。 钢结硬质合金在拉深模具中的应用 许多钢结硬质合金烧结坯件经退火后可进行普通的切削加工，经淬火、回火后有近似于金属陶瓷硬质合金的硬度和良好的耐磨性，也可以进行焊接和锻造，并具有耐磨、抗氧化等特性。尽管这类材料成本较高，制模难度较大，但使用后可显著提高模具的使用寿命，在大批量生产中具有很好的技术经济效果。因此，在更大范围、更深层次推广它，对模具行业具有非常重要的意义。 1、原生产中存在的问题 矿用自救器下外壳尺寸如图1所示，材料为08A1，料厚0.8mm，生产批量为大批量。成形该制件需两次拉深。原模具中，凹模材料均为Crl2，所用设备为普通双动压力机。生产中，模具使用一段时间后，制件表面就会出现明显的擦伤痕迹，严重影响了外观质量。观察发现:第一道拉深工序结束后，半成品外表面已有少量划痕，二次拉深后擦伤、划痕明显增多，而且凹模工作表面磨损严重，还常常粘附着制件材料。修模后也只能拉深几千个壳体。为解决这一问题，工厂曾尝试提高模具制造精度，降低表面粗糙度值，甚至抛光、镀铬，但仍不能从根本上解决产品表面拉伤、模具寿命短的问题。
WC硬质合金的属性 常用的硬质合金以WC为主要成分，根据是否加入其它碳化物而分为以下几类： 1、钨钴类（WC+Co）硬质合金（YG） 它由WC和Co组成，具有较高的抗弯强度的韧性，导热性好，但耐热性和耐磨性较差，主要用于加工铸铁和有色金属。细晶粒的YG类硬质合金（如YG3X、YG6X），在含钴量相同时，其硬度耐磨性比YG3、YG6高，强度和韧性稍差，适用于加工硬铸铁、奥氏体不锈钢、耐热合金、硬青铜等。 2、钨钛钴类（WC+TiC+Co）硬质合金（YT） 由于TiC的硬度和熔点均比WC高，所以和YG相比，其硬度、耐磨性、红硬性增大，粘结温度高，抗氧化能力强，而且在高温下会生成TiO 2,可减少粘结。但导热性能较差，抗弯强度低，所以它适用于加工钢材等韧性材料。 3、钨钽钴类（WC+TaC+Co）硬质合金（YA） 在YG类硬质合金的基础上添加TaC(NbC),提高了常温、高温硬度与强度、抗热冲击性和耐磨性，可用于加工铸铁和不锈钢。 4、钨钛钽钴类（WC+TiC+TaC+Co）)硬质合金(YW) 在YT类硬质合金的基础上添加TaC(NbC),提高了抗弯强度、冲击韧性、高温硬度、抗氧能力和耐磨性。既可以加工钢，又可加工铸铁及有色金属。因此常称为通用硬质合金（又称为万能硬质合金）。目前主要用于加工耐热钢、高锰钢、不锈钢等难加工材料。 5、WC: 分子量195.86; Tungsten carbide 性质：化学式WC。黑色六方结晶。密度15.63g/cm3(18℃)。熔点(2870±50)℃。沸点6000℃。莫氏硬度约9。不溶于水，溶于硝酸和氢氟酸的混合液和王水。耐酸性强。硬度高。弹性模量大。导电度为金属的40％。化学性质稳定。低于400℃时不与氯气作用。用炭黑与钨粉加热至1400～1500℃制得。大量用作高速切削车刀、窑炉结构材料、喷气发动机部件、金属陶瓷材料、电阻发热元件等制得。 6、TiC: 分子式：TiC 沸点：4820℃ 中文名称：碳化钛 英文名称：Titanium carbide；titanium carbide 性质：灰黑色结晶。熔点约3200℃。不与盐酸作用。可由骨炭与二氧化钛在电炉中加热制得。TiC的热膨胀系数(7.4×10-6℃-1), TiC晶粒有五个滑移系，且在800℃以上呈延性; 是硬质合金的重要成分。用作金属陶瓷，具有高硬度、耐腐蚀、热稳定性好的特点。还可用来制造切削工具。在炼钢工业中用作脱氧剂。
钢结硬质合金基本特点 硬质合金作为工业的牙齿，钢结硬质合金是在硬质合金的基础上发展的新型工具材料。株洲三鑫硬质合金生产有限公司荣誉产品钢结硬质合金基本特点表现如下： 1.钢结硬质合金的硬质相(WC或碳化钛)一般占合金总质量的30%-50%，其余部分为钢基体。由于钢基体所占比例较大，钢的性质较为明显，因而可进行锻造和热处理等加工。经过粉末混合、压制成型、烧结、锻造、切削加工、特处理等工序后，可得到各种规格、形状的钢结硬质合金制品。其韧性指标较普通硬质合金有较大程度的改善，硬度(HRC)可达到60-70，经过锻造、切削加工和热处理等工艺处理后，可制作各种复杂的模具，其应用范围将更加广泛。 2.钢结硬质合金制品可根据需要进行各种热处理操作，以满足不同模具在使用性能上的要求，特别是经过淬火和回火后，可获得回火马氏体+合金碳化物+均匀分布的硬质相典型组织，保证了模具材料的强度、硬度、韧性等使用性能要求，同时形成了有效的耐磨面，从而大大提高了钢结硬质合金模具的耐磨性。 3.钢结硬质合金的成分可根据模具的使用性能要求和工艺性能要求进行灵活调整。作为钢结硬质合金基体和黏结相的钢种可以根据需要进行大范围的改变，这种改变有利于在满足模具使用要求的前提下，有效地降低生产成本，提高生产效益。 4.钢结硬质合金模具与合金模具相比，虽然价格较高，但模具的使用寿命可提高十几倍到几十倍，可以减少模具用量以及更换模具所需的时间，可以采用镶嵌的方式在模具的关键部位使用，从而降低生产成本，提高产品的加工质量和加工精度。 5.对于有特殊要求的模具和耐磨件，如在要求耐磨的同时又要求耐腐蚀、耐热、导热、抗氧化等性能时，可通过调整黏结相的基本类型，使其具有不锈钢、耐磨钢、高速钢等特性，以满足不同场合的使用要求。 钢结硬质合金的制造工艺与WC-Co硬质合金相似，都需要严格严谨的控制各个工艺流程，以达到最佳使用性能。
实验名称：金属系列冲击试验 一、试验目的 1、通过测定低碳钢、工业纯铁和T8钢在不同温度下的冲击吸收功，断口脆性断面率，观察比较金属韧脆转变特性。 2、结合夏比冲击试验归纳总结降低金属韧性的致脆因素。 二、试验要求：按照相关国标标准（GB/T229-1994金属夏比缺口冲击试验方法）要求完成试验测量工作。 三、试验原理 本试验的原理为：韧性是材料承受载荷作用导致发生断裂的过程中吸收能量的特性。冲击试验是在高速载荷的作用下材料韧性的通用试验方法，试验测量结果为冲击吸收功。 采用系列冲击试验，即测定材料在不同温度下的冲击吸收功，可以确定其韧脆转变温度。 四、试验准备内容 1、试验材料与试样 ①本次试验的材料为：Q235低碳钢、T8钢和纯铁。 ②本次试验的试验选择应依照国标要求，试样为缺口深度为2mm的标准夏比U 型缺口冲击试样，试样的具体尺寸及公差如图1所示： 2、试验测试内容与相关的测量工具、仪器、设备 ①试验测试内容
试验中所需测量的物理量：低碳钢、工业纯铁和T8钢在不同温度下的冲击吸收功，脆性区各边长度 ②测量工具、仪器、设备 1. 冲击试验机JB-300B，主要性能指标如下： 最大冲击能量：300J 摆锤预扬角：150° 摆轴中心至打击中心的距离：750mm 冲击速度：5.2m/s 试样支座跨距：40mm 试样支座端圆弧半径：R1-1.5mm 冲击刀圆弧半径：R2-2.5mm 冲击圆弧半径：30° 冲击刀厚度：16mm 2.杜瓦瓶 3.工具显微镜 4.温度计 3、试验步骤或程序 1.每个人分别从样品盒中取一块样品并对样品编号以作区分。 2.保温温度分别设有80o C，室温，0o C，-20o C，-30o C，-40o C，-60o C，在确定 好各自样品的保温温度后，用夹具正确地将样品置于杜瓦瓶内，让样品连同夹具与温度计保温5min以上。对于低温试样，使用液氮对样品进行降温，低温时的保温时间应从温度低于 预设值计起，当瓶内温度高于预设值时，适当补充液氮进行降温。保温时间超过5min以后，待温度回升至比预设值低0.5o C左右时，即可取出样品。 3.取出经保温处理的样品，在冲击试验机上进行冲击实验，记录所得冲击功。 4.观察比较断口形貌并记录之。 5.对于非纯脆断或非纯韧断的样品，使用工具显微镜测量样品脆性区的各边长度，求起面积，进而得出断口脆性断面率并记录下来。 五、实验数据处理 一、数据记录 1、不同温度试样冲击功及断口脆性断面率记录如表1、表2所示。
钢结硬质合金顾名思义就是以钢为粘结相，以难熔金属碳化物（主要是以碳化钛，碳化钨）作为硬质相，用粉末冶金方法制备的一种组合材料。 钢结硬质合金从硬质相的组成可以分为碳化钨基钢结合金和碳化钛基钢结合金。从粘结相的最终组织结构可以分为马氏体，奥氏体，铁素体基钢结硬质合金。从机械加工性能可分为不可机械加工和可机械加工钢结合。 钢结硬质合金的优异性能与特点如下： a.广泛的工艺特性 钢结硬质合金钢结的主要性能介于钢和硬质合金之间，它兼有两种材料的特点和长处，是填补了它们之间空白的一种新兴工程材料。和钢材相比它具有其无法比拟的高硬度，高耐磨性和淬透性，（钢结合金经淬火后，其材料从中心到表层的硬度相差不超过2°），这是由其材质结构的特殊性和硬质相所独有的特点决定；同时它还具有与刚才相近的可机械加工，可热处理和可焊接的优点，这些性能特点也基本都是一般硬质合金所不具备的。因此，也可以把钢结硬质合金称为可加工，可热处理的硬质合金。 b.产品突出的性能和特点 1）.钢结硬质合金产品具有良好的机械加工性、可热处理性和可焊接性，能用普通的加工设备和工具进行车、铣、刨、钻、磨削等各种加工。 2）.能通过锻造改变其外型和尺寸，改善材料内部的组织结构，从而提高其使用性能。3）.能用焊、镶焊、电焊、真空焊、堆焊等焊接方法与刚才或合金本身进行焊接，以扩大其使用范围。 钢结硬质合金具有良好的物理机械性能。它本身在硬化状态下具有很高的硬度，其耐磨性与高钴硬质合金相当，甚至更高（但材料强度和耐冲击性较一般硬质合金高）。这一是由于它含有较高（35%~50%）的硬质相TiC，同时也由于呈圆形的TiC晶粒在工作时与工件表面形成滚动摩擦系数，从而避免粘附磨损和擦伤磨损，使之具有高耐磨性和较小的破坏性。钢结硬质合金还具有较小的比重（碳化钛系钢结合金一般比钢铁轻。）、较高的比强度、良好的自润滑性、高阻尼特性与固有的频率（具有优异的消震效果）。
GB10钢结硬质合金使用介绍 1前言 株洲硬质合金集团有限公司是1954年筹建的国家“一五”期间，56项重点工程之一，是中国最大的硬质合金生产、科研、经营和出口基地，也是行业大型骨干企业。主要产品有“钻石牌”硬质合金、钨钼制品、钽铌制品等三大系列。广泛应用于冶金、机械、矿山、石化、电子、轻纺、军工及家具制造等行业，产品畅销74个国家和地区。 集团公司建立了规范的现代化管理体系：1996年通过了IS09001质量管理体系认证，2004年通过了IS014001环境体系认证和OHSAS18001职业健康安全管理体系认证。公司“钻石牌”商标1999年被认定为中国驰名商标.并先后在美国、加拿大、德国和日本等47个国家和地区注册，受“马德里协定”保护。“钻石牌”硬质合金2004年被评为“中国名牌”。
2GB10钢结合金性能特点 GB10钢结硬质合金是以高锰钢钢为粘结相，以难熔金属碳化物——碳化钦为硬质相，用粉末冶金方法制备的一种新型组合材料，其主要性能特点如下: 2.1良好的可焊接性与可浇铸性。GB10合金基体是高锰钢类型，其常温 下是以单一的奥氏体相存在，强度高，有利于提高浇铸时热应力的抵抗能力。能用普通高锰钢焊条进行焊接，也可以采用浇铸的方式与基体连接，操作简单、便于生产，可以降低制造成本缩短生产周期。2.2高硬度高耐磨性。GB10钢结硬质合金中弥散状分布着大量的难熔金 属碳化物（碳化钛），具有很高的硬度；同时基体为高锰钢，具有加工硬化特性，大大地提高了产品的耐磨性。 2.3优良的性价比。与钨钴硬质合金相比，GB10钢结硬质合金的密度低 （为6.0g/cm3左右，为钨钴硬质合金的40%），有很好的性价比优势。 GB10钢结硬质合金因其独特的性能特点，构成了自己独特的综合性能优势。这种优异的综合性能，使得它在冲击及破碎工具、矿山、水泥、建筑等行业有着广阔的应用前景。 3GB10钢结合金牌号性能 钢结硬质合金的物理机械性能及金相组织
简支梁和悬臂梁缺口冲击强度的比较 文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
简支梁冲击强度IS0-179 试验范围 简支梁冲击试验是一种single point试验，测定的是受到摆锤的 冲击时，材料所产生的抵抗力。简支梁冲击能定义为试样在冲 击负荷作用下，被破坏时吸收的能量。它是一种性能指标，可 用于生产过程的质量控制中，也可用于比较不同材料的韧性。 试验方法 将试样水平放置，两端不固定。释放摆锤，使其冲击试样。若 试样未被破坏，则换一个更重的摆锤并重复以上步骤，直到试 样破坏。 试样规格 试样的厚度为80×10mm。有无缺口均可。 试验数据 冲击能的单位为焦耳。冲击强度是冲击能(J)与缺口处的横截面
积之比。试验数据越大，材料的韧性越大。 悬臂梁冲击强度(有缺口) ASTM D256 and ISO 180 试验范围 缺口试样悬臂梁式冲击试验测定的是材料被摆锤冲击时的抗冲性能。悬臂梁冲击强度被定义为从材料开始破坏至完全破坏时所吸收的能量。为了防止试样破坏，受冲击的试样上有缺口。本实验可用于快捷的质量控制检验，以确定一个材料是否符合所需冲击强度要求，也可比较材料的韧性。 试验方法 将试样夹紧于冲击试验机中，有缺口的一面对着摆锤边缘。将摆锤释放，使其冲击试样。如果试样未破坏，则换一个更重的摆锤，直到试样破坏。本实验也可以在更低的温度下进行。试样规格 ASTM中的标准试样规格是64××3.2mm(2。5×× 英寸)。最普遍的厚度是3.2mm(0.125英寸)，而更好的厚度是
mm英寸)，因为这个它不会那么容易弯曲或脆裂。试样缺口 的深度为10.2mm(0.4 英寸)。ISO中标准试样是削去end tabs的1A 型多用途试样。削去后试样的规格为80×10×4mm。试样缺口的 深度为8mm。 试验数据 ASTM冲击能的单位是J/m或ft-lb/in。冲击强度是冲击能(以J或ft-lb 计)除以试样厚度得到的。试验结果通常是5个试样的平均值。ISO 冲击能的单位是kJ/m2。冲击强度是冲击能（以J计）与缺口下的 面积的比值。试验结果通常是10个试样的平均值。结果的数值越 大，材料的韧性越大。 悬臂梁冲击强度(反置缺口) ASTM D4812 and ISO 180 试验范围 反置缺口试样悬臂梁式冲击试验是single point试验，测定的是材料 被摆锤冲击时的抗冲性能。悬臂梁冲击强度被定义为从材料开始破 坏至完全破坏时所吸收的能量。本实验可用于快捷质量控制检验，
钢结硬质合金模具的热处理工艺及应用 钢结硬质合金是用一种或多种碳化物做硬质相，以钢做粘结剂，用粉末冶金方法制成的一种高性能的工程材料，其性能介于模具钢和普通硬质合金之间，既具有普通硬质合金的高硬度、高强度、高热硬性、高耐磨性，又具有模具钢优越的冷、热加工性和良好的韧性，可对其进行切削加工、锻造加工、焊接成形、热处理强化等。热处理后的变形小，可用于制造一般模具钢无法胜任的大型、重载的模具。钢结硬质合金模具材料的广泛应用，将为模具工业的发展带来生机，使模具的使用寿命大幅度提高，加快我国模具工业的发展步伐。 热处理工艺是提高模具性能和使用寿命的有效途径，对于钢结硬质合金而言，由于钢的基体作用，热处理工艺同样有效。本文将以几种典型钢结硬质合金为例探讨其热处理操作及其应用，以及热处理工艺对模具力学性能和使用寿命的影响。 钢结硬质合金的基本特点钢结硬质合金的生产方法主要有浸渍法、热压法、热挤压法、热等静压法和液相烧结法（即粉末冶金法）等，目前最常用的生产方法是液相烧结法，其原理类似于普通硬质合金的生产方法，也称为粉末冶金法，即先将碳化钛、碳化钨等硬质相粉末和高速钢、合金钢等钢基体粉末及一定量的成形剂粉末混合均匀，再进行压制成形和烧结，最后经过锻造和热处理得到具有不同使用性能的钢结硬质合金制品，如国内生产的GT35、GW50、GW40钢结硬质合金材料等。 钢结硬质合金由于组成不同、生产方法不同，其特点亦不相同，一般来说有如下几个基本特点：钢结硬质合金中的硬质相（碳化钨或碳化钛等）一般可占合金总重量的30%——50%，其余部分为钢的基体。由于钢的基体所占比例较大，钢的性质较为明显，因而可进行锻造和热处理等加工工艺。 经过粉末混合、压制成形、烧结、锻造、切削加工、热处理等工序后，可得到各种规格、各种形状的钢结硬质合金制品，其韧性指标较普通硬质合金有较大程度的改善，硬度可达到60——70HRC，经过锻造、切削加工和热处理等工艺处理后，可制成各种复杂的模具，其应用范围将更加广泛。 钢结硬质合金制品可根据需要进行各种热处理操作，以满足不同模具在使用性能上的要求，特别是经过淬火和回火后，可获得回火马氏体+合金碳化物+均匀分布的硬质相的典型组织，保证了模具材料的强度、硬度、韧性等使用性能要求，同时形成了有效的耐磨面，从而大大提高了钢结硬质合金模具的耐磨性。
《钢结硬质合金毛坯》国家标准修订稿编制说明 一、工作简况 1、任务来源 株洲硬质合金集团有限公司于2005 年向中国有色金属工业标准计量质量研究所上报了国家标准《<钢结硬质合金毛坯>制（修）订推荐性行业标准项目任务书》。全国有色金属标准化技术委员会根据有色标委（2006）第13号文，确定了国家标准GB/T 3879-1983《钢结硬质合金毛坯》由株洲硬质合金集团有限公司负责修订，项目要求2008年度完成。 2、主要工作过程 2.1 GB/T 3879-1983《钢结硬质合金毛坯》发布至今已有二十多年，钢结硬质合金主要用于冷作模具、耐磨零件、矿山工具、特种刀具等行业。多年来由于市场结构与需求量发生了很大的变化，原标准已不能完全适应市场的要求，因此需要进行修订。 2.2 株洲硬质合金集团有限公司根据生产实际及当前市场情况组织公司生产、质控、营销等部门骨干、技术人员对此标准进行了重新审查，收集整理了近年以来的产品规格及技术要求，对当前生产加工水平及质量水平进行了充分论证，作为本标准修订的依据。 2.3 2008年2月，我们发出标准草案征求意见。 二、国家标准编制原则和确定国家标准主要内容的论据 1、编制原则 1）原则性：标准的格式严格按照GB/T 1.1-2000《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则》以及《有色金属冶炼产品国家标准、行业标准编写示例》的规定进行。 2）适应性：修订后的标准充分反映了当前国内各生产企业的技术水平，便于生产，宜于应用。 3）先进性：没有相关国外先进标准，有利于促进国内生产企业及相关行业的对外交流和业务推广。 2、修订内容 根据目前生产水平状况及市场需求、用户使用的需要对原标准进行了型号表示规则、规格、技术要求、检验规则等方面内容的修订。 3、修订稿与原标准的主要差别见下表1：