韧性是指材料吸收能量并塑性变形而不断裂的能力。它反映了材料抵抗冲击、冲击和突发故障的能力。与 硬度,可抵抗表面压痕,韧性涉及材料内部承受裂纹扩展和突发载荷的能力。
简单来说,坚韧的材料在断裂之前会弯曲或变形,而脆性材料则会破裂或碎裂。
在工程材料中,硬度和韧性通常成反比。增加硬度通常会降低韧性,反之亦然。这种权衡对于碳化钨刀具尤为重要,必须在以下几个方面取得平衡:
硬度 – 耐磨且切割精密
韧性——用于减震、抗冲击和延长工具寿命
例如, 硬质合金切削刀具 太硬的刃口在断续切削时可能容易崩刃,而太韧的刃口则可能磨损得更快。
碳化钨 (WC) 本质上硬而脆,但当与钴 (Co) 等金属粘合剂结合时,就会变成硬质合金。硬质合金的韧性取决于以下几个因素:
钴含量越高,韧性越高,但硬度也会降低。例如:
YG20(20% Co)韧性高,适用于冲击工具。
YG6(6% Co)硬度高,更适合耐磨应用。
由于细晶粒 WC 具有更均匀的微观结构和更好的抗裂性,因此比粗晶粒 WC 具有更好的韧性。
添加 VC、Cr₃C₂ 或 TaC 等晶粒生长抑制剂,可同时提高硬度和韧性。
孔隙率 烧结不良产生的微裂纹会显著降低韧性。高密度、无瑕疵的碳化物具有优异的抗断裂性能。
韧性对于工具性能至关重要,尤其是在动态或高冲击应用中,例如:
矿业 钻头和隧道掘进工具——抵抗岩石冲击和振动
冲压模具和冲压工具——承受反复的机械冲击
切削刀片 适用于铸铁 - 承受间歇性切削负荷
木工 和金属 锯尖 – 防止使用过程中边缘碎裂
在这些应用中,工具必须承受高应力环境而不会断裂或碎裂,这使得韧性成为关键性能参数。
韧性不能直接用硬度或 密度而是使用如下测试来评估:
横向断裂强度 (TRS) – 测量样品在断裂前可承受的力
夏比冲击试验——量化冲击时吸收的能量
断裂韧性(K_IC)——反映抗裂纹扩展能力
这些价值观有助于 碳化物制造商 根据特定需求定制的设计等级。
刀具设计师和硬质合金生产商必须仔细地将刀具的韧性与其预期用途相匹配。过度设计韧性会导致过度磨损,而设计不足则会导致过早失效。现代硬质合金技术注重:
微观结构 控制
活页夹 阶段优化
先进的涂层可维护 耐磨性 同时依靠核心韧性
韧性是决定耐久性和可靠性的基本属性 碳化钨工具尤其是在高冲击或循环载荷环境下,选择具有最佳韧性的合适材质,可以确保更长的刀具寿命、更低的故障率和更高的整体效率。了解韧性与粘结剂含量之间的相互作用, 粒度和应用需求是开发高性能硬质合金解决方案的关键。
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