硬质合金棒的耐高温性能如何?

硬质合金棒的耐高温性能优异,尤其在高温度下的硬度保持性远超高速钢。但其弱点是高温抗氧化性不足,需要通过涂层或成分优化来改善。

1. 硬质合金棒的耐高温特性

高温硬度保持性强:硬质合金在高温下(通常指800°C~1000°C)仍能保持较高的硬度,而高速钢在500°C以上硬度会显著下降。这使得它适合高速切削、高温加工等场景。

熔点极高:主要成分碳化钨(WC)的熔点约2870°C,钴(Co)粘结相熔点约1495°C,整体材料在1000°C以下结构稳定。

2. 硬质合金棒在高温下的性能变化

抗氧化性较差:硬质合金在500°C~800°C以上时,表面易氧化生成疏松的氧化物层(如WO₃、CoO),可能导致性能下降。可通过涂层(如TiN、Al₂O₃)或添加TaC、Cr₃C₂等碳化物提升抗氧化性。

高温蠕变:在1000°C以上,钴粘结相可能软化或流动,导致材料缓慢变形(蠕变),但相比多数工具钢仍表现更好。

3. 硬质合金棒的常见的应用温度范围

无涂层硬质合金:长期工作温度建议不超过800°C~900°C,短时高温(如1000°C)可能耐受,但会加速氧化或磨损。

涂层硬质合金:表面涂层(如物理气相沉积或化学气相沉积的Al₂O₃、TiAlN涂层)可提高抗氧化性,使工作温度提升至1000°C~1200°C,适用于更高速度的干式切削。

4. 硬质合金棒的与其他材料的耐高温性能对比

5. 影响硬质合金棒耐高温性的因素

成分与结构:
钴含量:钴含量越低,高温硬度通常越高,但韧性可能下降。
晶粒度:超细晶粒硬质合金在高温下具有更好的强度保持性。
添加剂:添加TiC、TaC等可提升高温强度和抗氧化性。

使用环境:
在真空或惰性气体中,硬质合金可耐受更高温度(如1200°C以上),因为避免了氧化问题。

6. 耐高温硬质合金棒的主要应用场景

切削加工:高速干式切削、难加工材料(如高温合金)加工。

高温模具:如铜合金、铝合金压铸模具,需承受熔融金属的反复加热。

耐磨零件:高温窑炉导轨、轧辊等,在高温磨损环境下工作。

航天/能源领域:火箭喷管、高温密封环等特殊部件(通常需涂层或特殊合金配方)。

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