硬质合金刀片的成分分析

与所有人造产品一样，铸铁重切削刀片的制造首先要解决原材料问题，即确定刀片材料的成分和配方。当今的刀片大多采用硬质合金制成，硬质合金的主要成分是碳化钨（WC）和钴（Co）。 WC是叶片中的硬质颗粒，Co可作为粘结剂使叶片成型。

改变硬质合金性能的一个简单方法是改变所用 WC 颗粒的粒度。大粒径（3-5μm）用C%的WC颗粒制备的硬质合金材料硬度低，易磨损；粒径小（＜1μm）的WC颗粒可以生产出硬度更高、耐磨性更好、但脆性也更大的硬质合金材料。在加工硬度非常高的金属材料时，使用细晶粒硬质合金刀片可获得理想的加工效果。另一方面，粗晶粒硬质合金刀具在断续切削或其他对刀具韧性要求较高的加工中具有更好的性能。

控制硬质合金刀片特性的另一种方法是改变 WC 与 Co 含量的比例。与WC相比，Co的硬度低很多，但韧性更好。因此，降低Co的含量将导致更高硬度的刀片。当然，这又一次提出了综合平衡的问题——更高硬度的刀片耐磨性更好，但其脆性也更大。根据具体的加工类型，选择合适的WC粒度和Co含量比例，需要相关的科学知识和丰富的加工经验。

通过采用梯度材料技术，可以在一定程度上避免叶片强度和韧性之间的折衷。这项技术已被世界主要工具制造商广泛采用，包括在刀片外层使用比内层更高的 Co 含量比。更具体地说，叶片的外层（厚度15-25μm）增加Co含量以提供类似“缓冲区”的功能，使叶片能够承受一定的冲击而不会开裂。这使得刀片的刀体获得了只有使用更高强度的硬质合金才能实现的各种优异性能。

一旦确定了原材料的粒度、成分和其他技术参数，就可以开始切削刀片的实际制造过程。首先，将配套的钨粉、碳粉和钴粉放入与洗衣机大小差不多的磨粉机中，将粉末研磨至所需粒度，将各种材料混合均匀。在研磨过程中，加入酒精和水以制备浓稠的黑色浆液。然后将浆料放入旋风干燥器中，将浆料中的液体蒸发，得到块状粉末并储存。

在接下来的准备过程中，可以获得叶片的原型。首先，将制备好的粉末与聚乙二醇 (PEG) 混合。作为增塑剂，PEG 可以像面团一样将粉末暂时粘合在一起。然后在模具中将材料压成刀片的形状。根据刀片压制方式的不同，可以采用单轴压力机压制，也可以采用多轴压力机从不同角度压制刀片形状。

得到压制坯后，将其放入大型烧结炉中进行高温烧结。在烧结过程中，PEG 被熔化并从坯料混合物中排出，留下半成品硬质合金刀片。当 PEG 熔化时，刀片会收缩到*最终尺寸。该工艺步骤需要精确的数学计算，因为叶片的收缩率根据不同的材料成分和配比不同，要求成品的尺寸公差控制在几微米以内。