硬质合金刀具氧化行为

硬质合金刀具在加工工件时，刀具前刀面摩擦区温度高达500℃以上。硬质合金刀具的氧化行为成为刀具失效的原因之一，空气中的氧气与硬质合金刀具组分发生氧化反应，造成刀具表面附近区域的硬质合金成分和显微结构发生改变，降低了刀具的力学性能，而刀具氧化及化学腐蚀是刀具磨损的主要原因。

WC-Co硬质合金在氧气介质中的氧化行为，由于WC-Co硬质合金在高速切削时，在刀具和工件接触面的温度高达到1000℃，因此，WC-Co硬质合金很容易发生氧化，并且在不同浓度的氧气气氛中，WC-Co硬质合金均发生氧化，气氛中的氧气含量越高，氧化现象越严重，试样表面为W03氧化层，其呈现多孔，且易龟裂，龟裂是因为在氧化过程中生成了 CO和CO2气体，之后气体挥发导致试样表面形成气孔，大量气孔相互连通。氧化物的形成原因为WC脱碳，氧气与WC中的C发生反应，生成挥发性碳氧化物，而WC贫碳生成W2C，WC-Co硬质合金的氧化会使合金的强度降低，并伴随材料的膨胀现象。WC的氧化首先生成三氧化碳，三氧化碳脆性且多孔隙，氧气通过WO3扩散，在成碳氧化物，随着微孔洞的长大，形成气孔。

影响WC-Co硬质合金刀具抗氧化性能的因素与氧气的的含量及流速、氧化温度的高低和氧化时间的长度，以及材料本身的化学成分和显微结构有关，如WC晶粒度和Co含量等。氧气含量越高，流速越高，氧化温度越高，材料氧化越严重。Co含量、WC晶粒度是影响硬质合金抗氧化性能的重要因素，适当提高Co含量并细化WC晶粒可以改善硬质合金刀具材料的抗氧化性能。