隨著模具精度的不斷提高，對于材料性能的要求也越來越高了。目前，模具配件中的沖頭大部分是用鎢鋼材料（也叫超硬材料）來加工的，對此，我們來總結鎢鋼材料（超硬材料）的幾個知識。

　　1、超硬材料：

　　超硬材料實際為金剛石和立方氮化硼及以金剛石和立方氮化硼為主要成分的聚晶、復合片。

　　2、超硬材料的分類：

　　單晶合成：采用不同原料、不同的高溫高壓合成設備和不同工藝，合成不同的單晶產品。

　　單晶分選：合成的單晶產品，按照顆粒形狀、粒度、堆積密度、雜質含量以及強度、韌度、耐熱性等性能指標的不同進行分選，從而分為不同的單晶晶種。

　　表面鍍覆：經過分選的不同品種的單晶，利用化學鍍、電鍍、真空鍍等表面鍍覆。

　　聚晶制造：利用金剛石單晶粉末或石墨粉以及適當的金屬粉和非金屬粉等原材料，按照適當的配方，采用相應的工藝方法（高壓高溫燒結法或直接生長法），制造具有不同的形狀、規格、性能和用途的聚晶。

　　薄膜生長：采用在低壓條件下的各種氣相沉積生長法，制造具有特殊性能和較大尺寸的金剛石薄膜或類金剛石薄膜。

　　4、金剛石合成的基本方法：

　　動態高壓法、靜態高壓法、化學氣相沉積（CVD）--亞穩態生長

　　5、靜壓觸媒法：

　　是指在金剛石熱力學穩定的條件下，在恒定的高壓高溫和觸媒參與的條件下合成金剛石的方法。

　　6、金剛石（超硬材料）的主要優異性能：

　　最大硬度、最大熱導率、最小壓縮率、最寬透光波段、耐腐蝕。

　　7、金剛石結構的電子結構和晶體結構：

　　電子結構：根據雜化理論，C原子在反應時，激發一個2s電子到2pz軌道上去。一個s軌道和三個p軌道混合起來，形成四個新軌道---sp3等價雜化軌道，每個sp3雜化軌道具有1/4的s成分和3/4的p成分，形狀都相同，這四個軌道的對稱軸之間的夾角都是109.28。

　　晶體結構：在金剛石晶體中，每個C原子與相鄰的四個C原子按照等價的sp3雜化軌道形成四個共價鍵。所有價電子都參與成鍵，晶體中沒有自由電子。

　　金剛石晶體是典型的共價鍵晶體，具有共價鍵的結構特性---方向性和飽和性。

　　因此金剛石的硬度和熔點極高，而且不導電。

　　8、靜壓觸媒法合成金剛石

　　靜壓觸媒法合成金剛石用的原材料，主要包括以下三種：作為碳源的石墨；作為觸媒的過渡金屬及其合金；作為傳壓和密封介質的葉臘石。

　　材料選擇原則：石墨材料的選擇原則：

　?。?）較高石墨化度（90%左右）；

　?。?）較高密度，有一定氣孔率，且氣孔分布均勻（28%左右） ；

　?。?）純度高，有害雜質盡可能消除?；曳衷?.02%以下。

　　觸媒材料的選擇原則：Fe 、Ni、Mn、Co、Cr等元素及其合金，是合成金剛石最基本、最有效的觸媒。其中添加B、Cu、Zn、Nb等元素，可賦予金剛石以特殊性能，如半導體特性；添加B、Ti則得藍色金剛石，耐熱性高；添加少量V、W有利于顆粒長大。另外希望成本低，易加工成型。

　　國內曾經使用的觸媒有：Ni70Mn25Co5，Ni40Mn30Fe30等，目前，最常用的觸媒為FeXNi1-X，同時添加少量其他元素。

　　9、三除法金剛石提純：

　　除金屬、除石墨、除葉臘石。

　　10、金剛石微粉的定義：

　　按照現行國家標準GB/T7991-1997的規定，粒度等于或細于54μm的金剛石粉，稱為金剛石微粉。

　　11、金剛石微粉的主要應用：

　?。?）直接被使用或制成研磨膏

　?。?）作為制造大顆粒聚晶的原料

　?。?）將微粉鍍在某些工件表面上以增加其耐磨性

　?。?）微粉有時也可用于制造研磨用的電鍍磨具。

　　12、金剛石聚晶及人造金剛石聚晶的三種方法：

　　金剛石聚晶（PCD）：是泛指由許多細晶粒（0.1~100μm）金剛石在高溫高壓下聚結而成的一類超硬材料產品。

　　人造金剛石聚晶按照燒結機理分為3個類型：

　　燒結型（S-型）（聚晶是以金剛石細粉為原料，在有添加劑或無添加劑和高溫高壓條件下，使之燒結而成的塊狀聚結體，其結構與卡布那多相似，晶粒排列無序、無方向性、無解理面。）

　　生長型（G-型）（聚晶是以石墨為原料，在觸媒參與和高溫高壓條件下，使之轉變成多晶金剛石。因為在合成過程中伴有成核、生長過程，故稱之為生長型。）

　　生長-燒結型（G-S）（聚晶是以金剛石和石墨為原料，在觸媒的參與和超高溫高壓條件下，石墨（包括部分逆轉化的石墨）向金剛石轉化過程之中，與原有金剛石交互生長在一起，這種結合方式的多晶體，稱之為生長-燒結型聚晶）

　　13、合成金剛石對反應容器的要求：

　?。?）傳壓性能良好；

　?。?）密封性能良好；

　?。?）絕緣性能良好；

　?。?）隔熱性能良好；

　?。?）熱穩定性好；

　?。?）化學穩定性好；

　?。?）機械加工性能良好

　　14、超硬材料的用處

　?。?）磨具/模具

　　金剛石磨具主要用于下列材料的研磨、拋光或切割：硬質合金、陶瓷及耐火材料、玻璃、石墨、寶石、有色金屬材料及非金屬材料等。

　　CBN磨具主要用作各種高速鋼、軸承鋼、鑄鐵、不銹鋼、耐磨涂層、高溫合金等難磨材料的磨加工和拋光。

　?。?）刀具（包括薄膜涂層刀具）.

　　金剛石刀具主要用于各種非金屬材料及有色金屬材料的車、銑、鏜、鉆等工序，如玻璃鋼、硬塑料、橡膠、建筑材料、碳纖維、陶瓷、耐火材料、銅、鋁基復合材料及合金等。

　　CBN刀具主要用于淬火鋼、冷硬鑄鐵、不銹鋼、高溫合金、耐磨涂層等材料的加工。

　?。?）鉆具

　　用于地質、石油、煤田、工程施工等的勘探和采掘。

　?。?）鋸切工具

　　主要用于石材、建筑材料、陶瓷、耐火材料、電碳制品、半導體、寶石、木材等的切割；也用于馬路、機場跑道、建筑構件的切槽和切斷。

　?。?）拉拔工具

　　用于拉拔下列金屬材料的絲材及線材，鎢、鉬、銅、鋁、不銹鋼、鍍鋅鋼、鋼以及合金等。

　?。?）修整工具

　　用于普通磨具的成型修整、整形、修銳等

　?。?）其它工具

　　用于硬質合金模具、量具刃具加工的手工工具，還有玻璃刀、醫用工具、壓砧及壓頭等。

　　以上就是關于“模具鎢鋼（超硬）材料知識詳解”的全部內容，更多有關沖頭材料、頂針材料、導柱材料等模具配件材料問題，請關注51模材網模材學院頻道！