GH简介：该合金是Fe-25Ni-15Cr基高温合金，加入钼、钛、铝、钒及微量硼综合强化。在℃以下具有高的屈服强度和持久、蠕变强度，并且具有较好的加工塑性和满意的焊接性能。适合制造在℃以下长期工作的航空发动机高温承力部件。
GH化学成分：C(％):0.03～0.08Si(％):≤1.00Mn(％):1.00～2.00P(％):≤0.S(％):≤0.Cr(％):13.5～16.0Ni(％):24.0～27.0Mo(％):1.00～1.50其他(％):Al≤0.35,Ti1.90～2.30,V0.10～0.50,V0.～0.
硬质合金作为金属切削刀具具有优良的切削性能，被广泛用于加工各种工件材料．当前刀具材料重要的发展方向之一是超细晶粒硬质合金(简称超细晶硬质合金)．不同于普通晶粒尺寸的硬质合金，超细晶硬质合金硬度、强度、耐磨性、抗热震性、抗氧化性均显著提高，因而在现代高速切削、少／无冷却液切削和高温合金、钛合金、淬火钢等难加工材料的加工中具有明显优势，成为近2O年来各国竞相研究的热点内容国内在超细晶硬质合金的应用研究方面，研究表明超细晶硬质合金刀具寿命比普通晶粒硬质合金成倍提高；通过摩擦磨损试验表明超细晶硬质合金的摩擦系数明显减小．国外在超细和纳米晶硬质合金方面的研究成果很多，特别是日本学者KaiEgashira等的研究结果表明晶粒越细，刀具寿命和加工质量越高．本文作者通过不同含钴量的WC—Co类超细晶硬质合金刀具与普通晶粒尺度硬质合金刀具车削高温合金GH的刀具寿命及刀具破损对比试验，探讨晶粒超细化对硬质合金刀具损坏的影响机理，为超细晶硬质合金刀具在难加工材料领域的应用提供理论和实验依据．
1切削试验
1．1刀具材料
试验刀具材料分别选用公司生产的普通晶粒度硬质合金YG6、YG8和有色金属研究总院粉末冶金及特种材料研究所研制的真空烧结态超细晶硬质合金YG6UF和YG8UF，这几种牌号的硬质合金晶粒尺寸、含钴量及物理力学性能见表1
刀片型号均为O3C，刀具的几何参数是：前角y0—6。，后角。一6。，刃倾角===0，刀尖圆弧半径r一0．5mm，负倒棱宽度b一0．25mm，负倒棱角y。l一一10。．
1．2工件材料
试验选用直径90mm的铁基变形高温合金GH棒料作为被加工材料，其化学成分为不超过0．08C，13．5～16．0Cr，24．0～27．0Ni，1．0～1．5Mo，1．75～2．3％Ti，0．1～0．59／6V，0．～0．01％B，≤2．0Mn，≤0．4Al，≤1．0Si，≤0．03P，≤0．02S，余量为Fe．其常温抗拉强度为MPa，℃时的抗拉强度为MPa，口C时的抗拉强度为MPa，是典型的难加工材料．
2连续切削条件下刀具寿命试验结果与分析
2．1试验条件和方案
在装有无级变速装置的CA机床上，干式外圆连续车削，分别采用45，55，6O，65，70m／rain5种切削速度，进给量厂一0．1mm／r，切削深度a一0．5mm．试验过程中，选择刀具后刀面最大磨损量值达到0．3mm作为磨钝或失效标准，采用德国ZEISS连续变倍体视显微镜及显微摄影系统观察刀具刃口、前刀面和后刀面磨损形貌，并精确测量刀具后刀面磨损量．
2．2刀具寿命试验结果
各牌号硬质合金刀具连续车削高温合金GH的刀具寿命试验结果见表2．
采用最小二乘法来对表2中的数据进行一元线性回归计算，得出4种刀片的关系Taylor(泰勒)公式如下：
3断续切削条件下刀具破损的试验结果与分析刀具破损和磨损一样，也是刀具的主要失效和损坏形式之一．刀具的抗弯强度和抗冲击韧性不足，则容易发生破损(即崩刃、掉尖或严重剥落)，使切削中断．刀具破损切削试验地方法很多，本文中是采用间断切削试验的方法，利用德国ZEISS连续变倍体视显微镜及显微摄影系统，观察刀具前、后刀面的磨损及破损情况并记录切削刃破损前的冲击次数，以此作为衡量刀具材料抗破损性能的指标．刀具破损切削试验同样在装有无级变速装置的CA车床上进行，采用电火花线切割的方法对直径90mm的GH棒料外圆沿轴向开12条宽3mm，深25mm的槽，实现干式断续切削，切削用量为一60m／min，厂一0．24mm／r，a一0．75mm．破损失效前的耐冲击次数试验结果：YG6UF为次，YG8UF为次，YG6为次，YG8为次，表明超细硬质合金刀具YG8UF及YG6UF优于普通晶粒的YG8和YG6，对于晶粒尺度相同的WC—Co硬质合金刀具来说，普通晶粒YG8优于YG6，超细YG8UF优于超细YG6UF．
4刀具磨损和破损机理分析
刀具磨损主要决定于刀具材料和工件材料的显微组织、物理机械性能、力学性能、化学成分及切削条件等，其中任何一个因素的改变，都会对刀具的磨损产生一定的影响，磨损的机理也会不一样．一般而言，刀具磨损的主要原因是硬质点磨损、黏接磨损、扩散磨损和化学磨损．低速切削时，由于切削温度较低，硬质点磨损是最主要的磨损原因；切削速度较高时，热化学磨损(黏接、扩散、氧化等)是最主要的磨损原因．从不同WC—Co硬质合金刀具高速切削高温合金GH的实验结果中不难发现，刀具同时存在着硬质点磨损和热化学磨损，且热化学磨损中的黏接磨损是最主要的磨损原因．超细晶WC—Co硬质合金刀具抗磨损的性能优于普通晶粒硬质合金，这主要是因为：
①在烧结成型过程中，超细晶硬质合金硬质相WC晶粒的位错密度降低，内应力减小，所以，WC晶粒受疲崂应力作用而破碎的概率减小；
②超细晶硬质合金Co黏接相结构和成分也发生了很大变化，面心立方晶格(fcc)结构的a—Co(有12个滑移系)与密排六方(hcc)结构的e—Co的比率增大，同时w原子在Co相中的固溶度增加，固溶强化更显著口，黏接相的韧性和强度得到一定程度的提高，所以黏接相被撕裂、挤出的概率减小，工件材料和切屑中硬质点对黏接相Co的切削作用更弱；
③超细晶粒硬质合金刀具晶粒尺寸小，晶粒表面积大，晶界曲折多，黏接相Co分布更均匀，裂纹的产生和扩展所遇到的阻碍大，WC晶粒被拨出的可能性减小，刀具前后刀面整块剥落的难度加大；
④由于积屑瘤在刀具前刀面上脱落的概率相对较小，这也反过来保护了刀刃，隔离了前刀面与高速流动的切屑，避免了它们之间的直接接触和摩擦，减少了切屑和工件材料中化学元素向刀具表面的扩散，也减少了刀具切削刃与空气的接触，从而减少了扩散磨损和氧化磨损；
⑤刀具前刀面积屑瘤地形成，增大了前角，减少了刀具与工件材料已加工表面和切屑之间的摩擦，减少了切屑变形，降低了切削力和切削温度，从而也减轻了刀具的磨损．另外，从刀具的耐磨损和抗破损性能的实验数据还可以看到，含钴量稍多的YG8UF耐磨性和抗破损性能均要优于含钴量略低的YG6UF，YG8抗破损性能优于YG8UF，这与WC—Co类硬质合金刀具的一般磨损规律不符，其原因在于超细晶硬质合金的WC粒度小，比表面积大，Co含量少时，在烧结过程中产生的液相数量少于常规硬质合金，WC颗粒被液相完全润湿和烧结致密化的难度加大，WC晶粒的邻近度小[1，所以，当超细晶硬质合金烧结工艺尚不完全成熟时，Co含量少的合金有更大的概率出现WC晶粒没有被黏接相完全包覆的情况，而晶粒的这个部位就成了一个缺陷和裂纹源，在疲崂应力和冲击应力的作用下，裂纹会迅速扩展，导致刀具切削刃损坏．要继续提高超细硬质合金刀具的耐磨损和破损性能，应在合金成分和制造工艺上进行改进和发展．
5结论
通过对高温合金GH工件进行高速连续切削条件下的刀具寿命试验和断续切削条件下的刀具破损试验，超细硬质合金刀具相对于普通晶粒的WC—Co类硬质合金展现出了优越的抗磨损和破损性能，基于试验结果和刀具切削刃损坏机理的分析，得出的主要结论如下．①超细晶WC—Co类硬质合金刀具耐磨性显著高于普通晶粒硬质合金．
②超细晶硬质合金刀具因晶粒细小，比表面积大，所以适当增加黏接相Co的含量，有助于提高刀具的抗磨损和破损的性能，增大刀具使用的可靠性．
③超细晶硬质合金刀具高速切削高温合金GH2I32磨损和破损的主要原因是黏接磨损，前刀面上积屑瘤反复不断地积聚和脱落，使内部显微组织缺陷引起的微裂纹不断扩展，最终导致大块剥落，磨粒磨损、扩散磨损和化学磨损相对并不显著．