無磁合金,是指沒有磁性或者弱磁性的硬質(zhì)合金材料。無磁硬質(zhì)合金材料的研發(fā)和生產(chǎn)是新型硬質(zhì)合金材料意義重大的表現(xiàn)。無磁合金,是指沒有磁性或者弱磁性的硬質(zhì)合金材料。由于生產(chǎn)磁性材料的成型模具要求采用無磁性的材料,以往一直用無磁鋼,其模具性能較差,硬度低,使用壽命短,而且使用一段時(shí)間過后模具內(nèi)壁嚴(yán)重拉毛、變形等,進(jìn)而影響磁性材料的尺寸精度和表面質(zhì)量。而今采用無磁硬質(zhì)合金,以其的性能代替無磁鋼可以成倍的提高工作效率。
無磁硬質(zhì)合金材料的研發(fā)和生產(chǎn)是新型硬質(zhì)合金材料意義重大的表現(xiàn)。硬質(zhì)合金是以元素周期表第ⅣA、ⅤA、ⅥA族難熔金屬碳化物(如碳化鎢WC),以鐵族過渡族金屬(鈷Co、鎳Ni、鐵Fe)作為粘結(jié)相,通過粉末冶金工業(yè)燒結(jié)而成。以上碳化鎢都是無磁的,而Fe、Co、Ni都是有磁的,其居里點(diǎn)分別為770℃、1120℃、354℃。其中Ni(鎳)的居里點(diǎn)相對(duì)較低,可以通過一些方法將其降至室溫以下,用Ni做粘結(jié)劑是制取無磁合金的條件。
獲得WC-Ni系無磁硬質(zhì)合金有以下方法:
1.嚴(yán)格控制碳含量
WC-Ni合金和WC-Co合金一樣,碳含量是影響W在粘結(jié)相中固容量的主要因素,即合金中碳化合物相的碳含量越低,Ni粘結(jié)相中W的固溶量越大,其變化范圍約在10~31%。當(dāng)W在Ni粘結(jié)相中的固溶量超過17%時(shí),合金就呈無磁性。這種方法的實(shí)質(zhì)是通過降低碳含量,提高W在粘結(jié)相中的固溶量來獲得無磁硬質(zhì)合金。實(shí)際通常采用碳含量低于理論碳含量的WC粉,或在混合料中加入W粉的方法來達(dá)到生產(chǎn)低碳合金的目的。不過,單純利用控制碳含量的方法來制取無磁合金是非常困難的!
冷軋模具包括冷沖模、拉絲模、拉延模、壓印模、搓絲模、滾絲板、冷鐓模和冷擠壓模等。冷作模具用鋼,按其所制造具的工作條件,應(yīng)具有高的硬度、強(qiáng)度、耐磨性、足夠的韌性,以及高的淬透性、淬硬性和其他工藝性能。用于這類用途的合金工具用鋼一般屬于高碳合金鋼,碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.80%以上,鉻是這類鋼的重要合金元素,其質(zhì)量分?jǐn)?shù)通常不大于5%。但對(duì)于一些耐磨性要求很高,淬火后變形很小模具用鋼,高鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)13%,并且為了形成大量碳化物,鋼中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)也很高,高可達(dá)2.0%~2.3%。冷作模具鋼的碳含量較高,其組織大部分屬于過共析鋼或萊氏體鋼。常用的鋼類有高碳低合金鋼、高碳高鉻鋼、鉻鉬鋼、中碳鉻鎢釧鋼等。
在模具生產(chǎn)成本中,材料費(fèi)用一般占10%~20%,而機(jī)械加工、熱處理、裝配和管理費(fèi)用占80%以上,所以模具材料的工藝性能是影響模具的生產(chǎn)成本和制造難易的主要因素之一。
可加工性
——熱加工性能,指熱塑性、加工溫度范圍等;——冷加工性能,指切削、磨削、拋光、冷拔等加工性能。
冷作模具鋼大多屬于過共析鋼和萊氏體鋼,熱加工和冷加工性能都不太好,因此嚴(yán)格控制熱加工和冷加工的工藝參數(shù),以避免產(chǎn)生缺陷和廢品。另一方面,通過提高鋼的純凈度,減少有害雜質(zhì)的含量,改善鋼的組織狀態(tài),以改善鋼的熱加工和冷加工性能,從而降低模具的生產(chǎn)成本。
為改善模具鋼的冷加工性能,自20世紀(jì)30年代開始,研究向模具鋼中加入S、Pb、Ca、Te等易切削加工元素或?qū)е履>咪撝刑嫉氖脑?,發(fā)展了各種易切削模具鋼,以進(jìn)一步改善其切削性能和磨削性能,減少刀具磨料消耗、降低成本。
2韌性
在工作過程中,模具承受著沖擊載荷,為了減少在使用過程中的折斷、崩刃等形式的損壞,要求模具鋼具有一定的韌性。
模具鋼的化學(xué)成分,晶粒度,純凈度,碳化物和夾雜物等的數(shù)量、形貌、尺寸大小及分布情況,以及模具鋼的熱處理制度和熱處理后得到的金相組織等因素都對(duì)鋼的韌性帶來很大的影響。特別是鋼的純凈度和熱加工變形情況對(duì)于其橫向韌性的影響更為明顯。鋼的韌性、強(qiáng)度和耐磨性往往是相互矛盾的。因此,要合理地選擇鋼的化學(xué)成分并且采用合理的精煉、熱加工和熱處理工藝,以使模具材料的耐磨性、強(qiáng)度和韌性達(dá)到佳的配合。
沖擊韌性系表特征材料在一次沖擊過程中試樣在整個(gè)斷裂過程中吸收的總能量。但是很多工具是在不同工作條件下疲勞斷裂的,因此,常規(guī)的沖擊韌性不能全面地反映模具鋼的斷裂性能。小能量多次沖擊斷裂功或多次斷裂壽命和疲勞壽命等試驗(yàn)技術(shù)正在被采用。