金屬陶瓷是一種由金屬或合金與一種或幾種陶瓷相所組成的非均質(zhì)復(fù)合材料,其中后者約占15%~85%(體積),同時在制備溫度下,金屬和陶瓷相之間的溶解度相當(dāng)小。用于制造刀具的金屬陶瓷(TiC(TIN)-WC+Ni(Mo)+Mo2C)的 TiC(N)基硬質(zhì)合金是以TiC(陶瓷)為基體(有時加入了其他碳化物和氮化物),Ni、Mo或Co(金屬)為結(jié)合劑的硬質(zhì)合金材料(通常含10%~20%的結(jié)合劑)。
TiC(N)基硬質(zhì)合金合金的硬度很高(90~94HRA),幾乎達到了陶瓷的水平,所以也稅為“金屬陶瓷”(見圖2-17)。特別是TiC(N)與鋼的粘接溫度高,故抗月牙洼磨損性非常好。其最大的優(yōu)點在于其材質(zhì)與被加工材料的親和性極低,故不易產(chǎn)生粘刀和積屑瘤現(xiàn)象,使加工表面非常光潔平整。其刀具壽命比WC基硬質(zhì)合金提高幾倍。但抗彎強度和韌性比WC基硬質(zhì)合金差,抗塑性變形能力和抗崩刃性能差,因此主要用于高速精加工或半精加工碳鋼、不銹鋼、球墨鑄鐵等,不適宜于重切削及斷續(xù)切削。通過添加WC、TaC、TiN、TaN等碳化物,使其抗彎強度和韌性達到WC基硬質(zhì)合金的水平。金屬陶瓷的特點歸納為:
(1)密度低、硬度和熱硬性高于WC基硬質(zhì)合金。
(2)耐磨性和抗月牙洼磨損能力強。
(3)化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧化性能好。
(4)與工件材料的親合力小,對鋼的摩擦系數(shù)小,不易產(chǎn)生粘刀和積屑瘤現(xiàn)象(5)熱膨脹系數(shù)高于WC基硬質(zhì)合金。
金屬陶瓷是一種適用于精加工的刀具材料,可保證較好的尺寸精度與表面粗糙度。金屬陶瓷主要應(yīng)用于鋼材料等長切屑材料的加工,目前已用來加工鑄鐵與不銹鋼等材料。使用金屬陶瓷刀具的要點是選擇適當(dāng)?shù)镀螤睢⒌都獍霃脚c槽形(材質(zhì)與幾何形狀的優(yōu)化組合)。為獲得最佳的生產(chǎn)率與安全性,進給量應(yīng)盡可能加大,背吃刀量應(yīng)盡可能最小。