硬質合金刀片的成分分析

與所有人造產品一樣，鑄鐵重型切削刀片的製造首先要解決原材料問題，即確定刀片材料的成分和配方。當今的刀片大多采用硬質合金製成，硬質合金的主要成分是碳化鎢（WC）和鈷（Co）。 WC是葉片中的硬質顆粒，Co可作為粘結劑使葉片成型。

改變硬質合金性能的一個簡單方法是改變所用 WC 顆粒的粒度。大粒徑（3-5μm）用C%的WC顆粒製備的硬質合金材料硬度低，易磨損；粒徑小（＜1μm）的WC顆粒可以生產出硬度更高、耐磨性更好、但脆性也更大的硬質合金材料。在加工硬度非常高的金屬材料時，使用細晶粒硬質合金刀片可獲得理想的加工效果。另一方面，粗晶粒硬質合金刀具在斷續切削或其他對刀具韌性要求較高的加工中具有更好的性能。

控制硬質合金刀片特性的另一種方法是改變 WC 與 Co 含量的比例。與WC相比，Co的硬度低很多，但韌性更好。因此，降低Co的含量將導致更高硬度的刀片。當然，這又一次提出了綜合平衡的問題——更高硬度的刀片耐磨性更好，但其脆性也更大。根據具體的加工類型，選擇合適的WC粒度和Co含量比例，需要相關的科學知識和豐富的加工經驗。

通過採用梯度材料技術，可以在一定程度上避免葉片強度和韌性之間的折衷。這項技術已被世界主要工具製造商廣泛採用，包括在刀片外層使用比內層更高的 Co 含量比。更具體地說，葉片的外層（厚度15-25μm）增加Co含量以提供類似“緩衝區”的功能，使葉片能夠承受一定的衝擊而不會開裂。這使得刀片的刀體獲得了只有使用更高強度的硬質合金才能實現的各種優異性能。

一旦確定了原材料的粒度、成分和其他技術參數，就可以開始切削刀片的實際製造過程。首先，將配套的鎢粉、碳粉和鈷粉放入與洗衣機大小差不多的磨粉機中，將粉末研磨至所需粒度，將各種材料混合均勻。在研磨過程中，加入酒精和水以製備濃稠的黑色漿液。然後將漿料放入旋風乾燥器中，將漿料中的液體蒸發，得到塊狀粉末並儲存。

在接下來的準備過程中，可以獲得葉片的原型。首先，將製備好的粉末與聚乙二醇 (PEG) 混合。作為增塑劑，PEG 可以像麵團一樣將粉末暫時粘合在一起。然後在模具中將材料壓成刀片的形狀。根據刀片壓制方式的不同，可以採用單軸壓力機壓制，也可以採用多軸壓力機從不同角度壓製刀片形狀。

得到壓製坯後，將其放入大型燒結爐中進行高溫燒結。在燒結過程中，PEG 被熔化並從坯料混合物中排出，留下半成品硬質合金刀片。當 PEG 熔化時，刀片會收縮到*最終尺寸。該工藝步驟需要精確的數學計算，因為葉片的收縮率根據不同的材料成分和配比不同，要求成品的尺寸公差控制在幾微米以內。