中國擁有世界上最大的鎢儲量,占全球供應量的85%。鎢主要用於硬質合金、包括高速鋼在內的特殊鋼等產品,廣泛應用於國防工業、航空航天和信息產業,被稱為“工業之齒”。鎢具有優異的耐溫性,因此鎢合金廣泛應用於兵器工業,如槍、炮等。軍事上用作穿甲彈的彈丸都是高密度合金鋼和碳化鎢,比坦克裝甲硬很多。鎢的化學性質非常穩定,在1000℃以上的高溫下不會被氧化,硬度也不會明顯下降。這對穿甲彈的高溫金屬射流非常有利。鎢合金的力學性能與貧鈾幾乎相同,但沒有放射性,有利於環保。鎢的硬度極高,主要用於鋼和金屬的合金中。加入鎢後,鋼的硬度會大大提高。金屬加工領域的刀具材料高速鋼是壹種含鎢的合金。壹個國家如果沒有鎢,在目前的技術條件下會極大的缺乏金屬加工能力,直接導致機械工業的癱瘓,所以被稱為戰略金屬。此外,鎢還必須用作照明領域的燈絲。_L {#~ B
接下來應該是鉬。J \,wi/
高速鋼分為鎢系和鎢鉬系。由於鎢資源的短缺和鎢鉬系高速鋼良好的工藝性,鎢鉬系高速鋼已成為高速鋼的主流派別。在高速鋼中,壹份鉬對工具性能的貢獻大約相當於兩份鎢。所以我們看到W6Mo5Cr4V2(M2)的“鎢當量”是16%,W9Mo3Cr4V的“鎢當量”是15%。中國鉬儲量居世界第二,占全球供應量的24%。鉬可用於精煉各種合金鋼、不銹鋼、耐熱鋼和超級合金,廣泛應用於軍事工業,也被稱為“戰爭金屬”。紫外線& amp_vg0J
此外,鈦、鈷、鉻、鈮、鉭等也是常用於切削工具的稀有金屬。-}) cofj}b
鈦是另壹種硬質合金鈦基硬質合金(國內常稱為“金屬陶瓷”)的主要成分。鈦基硬質合金是以TiC或Ti(C,N)為主要成分(占60% ~ 80%以上),以Ni-Mo或Ni-Co-Mo為粘結相的硬質合金。鈦基硬質合金的性能介於陶瓷和WC基硬質合金之間,能以比普通鎢基硬質合金更高的切削速度進行切削,加工工件的表面質量好。因此,它特別適用於鋼和鑄件的精加工和半精加工。在國外,TiC基和Ti(C,N)基硬質合金的比例已經達到可轉位刀片總需求的30%以上。近年來,隨著塗層鈦基硬質合金(單壹塗層或多元復合塗層)、超細晶和納米晶以及梯度結構鈦基硬質合金的發展,材料的綜合性能得到了很大提高,應用範圍得到了擴大。n ^ 5 * = P;y9h
鈦也是工具塗層最重要的成分之壹。TiC、TiN、Ti(CN)、TiAlN等。是我們最常見的塗層品種。# }hzU q
據了解,中國鈦資源約占全球鈦資源的38%,TiO2總儲量90多億噸,居世界第壹。大部分在攀枝花地區。鈦是所有工業金屬材料中比強度(抗拉強度與密度之比)最高的:鈦的密度為4.54 g /mm,估計為33.6-67.2 kg /mm(純鈦最高抗拉強度可達180kg/mm),抗擠壓強度為40%-55%,整體強度是鋁的兩倍,比強度為。它能在-253℃至500℃的寬溫度範圍內保持如此高的強度。鈦主要用於航空航天軍事工業的精密部件。j*l3 F d~
鈷在高速鋼刀具中的作用我在《亂寫高速鋼》壹文中提到過:鈷對高速鋼性能的改善作用也是顯而易見的,可以使碳化物在淬火和加熱過程中更多的溶解在基體中,利用高的基體硬度來提高耐磨性。這種高速鋼具有良好的硬度、熱硬度、耐磨性和磨削性。^6g街8號
硬質合金中鈷的主要作用是粘結劑,可以為硬質合金刀具提供壹定的韌性。鈷含量少的刀具硬度較高,但韌性往往不夠。因此,人們常采用增加鈷含量的方法來適當降低硬度,提高韌性。因為壹旦刀具斷裂,再高的耐磨性也體現不出來。鈷強化是後來人們發現的新方案。它能保持硬質合金芯的高硬度以提供足夠的支撐力,同時表面具有較高的鈷含量,能承受較高的切屑沖擊。據說這項技術是早年在肯納金屬工作的中國科學家劉義雄博士研發的(當時品牌是KC850),現在山特維克·克拉曼和山形也已經提供了這樣的產品。d0Qz_qzc
而我國鈷資源短缺,金屬鈷的估計儲量已探明數十萬噸。分布於中國24個省(區)。國外鈷資源豐富,儲量約520萬噸,但大部分產於風化紅土鎳礦、巖漿銅鎳硫化物礦和沈積砂巖銅礦中,95%以上集中在剛果民主共和國、澳大利亞、古巴、贊比亞、新喀裏多尼亞和俄羅斯等少數國家。o p l}gpmB
所有高速鋼中鉻的含量幾乎都是4%,以至於國際標準化組織制定高速鋼牌號國際標準時可以省略鉻含量的符號。如W18Cr4V的代號為HS18-0-1-0(前0表示Mo含量為0,後0表示Co含量為0),W6Mo5Cr4V2的代號為HS6-5-2-0,W2Mo9Cr4VCo8的代號(美國品牌M42)。HB PZgk| [
現在已經開發出壹些含鉻的工具塗層。巴爾塞的G6塗層是壹種AlCrN塗層。據巴爾塞介紹,這種塗層的耐磨性、熱硬度和抗氧化性都有了很大的提高。vF #;X]a
然而,中國的鉻資源相當匱乏。aQ & gtiNa0dh
鈮和鉭經常以碳化鈮和碳化鉭的形式出現在硬質合金的成分表中,碳化鉭的硬度是所有硬質化合物中最高的。鈮、鉭、鎢、鉬都是稀有的高熔點金屬,性質和用途都差不多。鈮和鉭的主要特性是耐熱性。它們的熔點分別高達2400攝氏度和近3000攝氏度。別說普通的火燒不著他們,就連煉鋼爐裏熊熊的火焰也幫不了他們。因此,它們在刀具的構成中也占有壹席之地。