选择硬质合金工具基体材料的优化方案

硬质合金工具基体材料的选用，主要根据工具使用的环境条件和技术要求，同时依照行业习惯。现列举出部分典型工具的常用基体材料，其他工具可以对照行业特点选择。

形状简单的机械加工刀具基体材料常选用中碳钢，例如，常用的硬质合金焊接车刀、刨刀、铣刀和镗刀的刀杆一般可用45钢或ZG45正火制成；常用的硬质合金机械卡固车刀、刨刀、铣刀、镗刀的刀杆一般可用40Cr调质制成。大批量生产的形状复杂刀具基体，采用精密铸造工艺制造可以进一步降低刀具的制造成本。

形状复杂的多刃硬质合金刀具的基体材料常选用合金钢，例如，成形铣刀、齿轮刀具、拉刀和变截面铰刀可用40Cr、40MnVB、45MnB、30CrMnSi、40CrNiMo及42CrMo等优质合金钢做基体；对于某些基体需要淬硬的刀具，可选用9CrSi、CrWMn、Cr12MoV和W18Cr4V等工具钢做基体；前几年开发成功的LD（7Cr7Mo3V2Si）、65Nb（65Cr4Mo3V-2Nb）、HD（4CrMo2NiVNb）和012Al等基体钢有更好的技术经济性。利用某些钢种的空淬特性，钎焊后用空冷或压缩空气吹风，可以使基体达到一定的力学性能，在满足使用要求的前提下简化生产过程。

大型立车、落地车床、大型镗铣床及大型龙门刨床所用的车刀、镗铣刀和刨刀，对刀具基体有较高要求。它们所受的载荷大，又是交变载荷；在切削时发热量大、工作温度高。基体材料以前常采用50钢或55钢，近期开始采用65Mn和60Si₂Mn屈强比高的弹簧钢。当大型车刀、刨刀采用装配式时的大刀架上装小刀体时，作为刀头部分的小刀体可采用W18Cr4V高速钢做基体，大刀杆采用合金钢。

高精度硬质合金刀具要求有高的屈强比和刚度。例如，坐标镗床等精密机床上加工高精度工件时，其刀具可用W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等高速钢制作刀体。刀具在钎焊后进行空冷淬火，基体可以获得高的力学性能。由于高速钢的线胀系数与硬质合金较为接近，所以钎焊应力也较小，刀具寿命也能提高。在某些特殊情况下，甚至可以采用硬脆而耐磨的硬质合金作过渡基体，以供超精切削加工时之用。刀具基体的屈强比和刚度高，有利于被加工对象获得高的精度和低的粗糙度。

地质、矿山工具的工作条件极为恶劣，对这类工具的基本要求是耐磨损、并在疲劳载荷和有腐蚀的条件下具有良好的承受冲击能力。地质、矿山工具的破坏形式主要有磨损、塑性变形、丧失承托能力、基体疲劳或脆性断裂。(www.xing528.com)

地质、矿山工具基体用钢的选择主要应遵循以下原则：①坚韧耐磨。钎头用钢应具有较好的耐磨性，较高的屈服极限、疲劳强度和冲击韧性。②工艺性能良好。钎头用钢应有较好的可锻性、机械加工性、可淬性及可钎焊性。③技术经济性。价格较低；选用具有空冷强化能力、良好的刚性与韧度配合的高强度空冷合金钢，以便把焊接与钢体硬化热处理工艺合二为一，是降低工具制造成本的有效途径。

目前，仍旧有不少厂家使用45、55、40Cr和27Si₂Mn钢制作钎头、截齿等地质、矿山工具，这类工具的基体强度低、硬度不足、不耐磨、对合金的夹持力较弱，易出现胀裤、断腰和脱碎片等现象。

选用新型贝氏体镍铬钼和硅锰镍铬钼钢制造的地质、矿山工具具有优良的技术经济性，例如，35CrMnSiA、42CrMo、40MnMoV、24SiMnNi2CrMo、35SiMnMoV和55SiMnMo等合金钢在空冷条件下可获得贝氏体或板条状马氏体复相组织，兼具高强度和高韧度，是较好的地质、矿山工具用钢牌号。

硬质合金模具的基体材料的选用主要根据模具的载荷性质确定。仅受轻微载荷的拉丝模和耐磨零件等，其基体可用45钢制造；受冲击载荷的模具，可用50钢、55钢作基体；当冲击力较强时，可用40Cr或9CrSi钢作基体；在受热条件下做激烈冲击或反复振动的模具（如高速旋转模锻或热轧时用的扇形板等），一般可采用9CrSi、5CrMnMo作基体材料。在某些使用条件特别恶劣或模具截面尺寸较大时，也可采用H13（4Cr5MoV1Si）、W18Cr4V热作模具钢作基体，以提高模具的热稳定性和减少钎焊应力。

硬质合金量具的基体材料可根据量具的具体要求而定，一般可与量具的部件或主体材料相同。高精度的量具可以选用马氏体不锈钢或Kovar合金，以减少应力变形和热膨胀影响。