一、前言
钢结硬质合金是一种以硬质化合物（WC或TiC等）为硬质相，以合金钢作为粘结相的复合材料，它既吸收了硬质合金的高硬度、高强度、高耐磨性的特点，也具有钢的塑性、韧性、可加工性等特点，同时克服了硬质合金高脆性、钢的低强度、低硬度等缺点，现广泛应用于航天、航空等领域，成为一种应用前景广泛的新型材料。但由于钢结硬质合金零件表面粗糙度要求较高，而材料的结构特点又决定了其本身的加工制造较困难，尤其一般的磨削加工很难达到工艺要求。本文以在线电解修整（ELID）磨削方法磨削钢结硬质合金（GT35），并应用原子力显微镜对其进行了微观表面形貌分析，研究了钢结硬质合金难加工机理及其表面缺陷形成机理。
二、钢结硬质合金难加工机理
本文研究磨削的钢结硬质合金零件的材料为GT35，合金成分及硬度值见表1。
表1 试验用钢结硬质合金的成分
|
代号 |
化学成分（%） |
硬度值
HV10 |
|
TiC |
C |
Cr |
Mo |
Fe |
|
GT35 |
35 |
0.5 |
0.2 |
2.0 |
余量 |
933 |
图1 钢结硬质合金AFM形貌扫描图（80×80µm）
由表1可以看出，其既有硬质合金的高硬度、高耐磨性，又有熔炼钢的可加工性。
图1是GT35 微观表面形貌，应用美国DI公司生产的Nanoscaping-IIIA原子力显微镜（AFM）对GT35表面80×80µm范围进行扫描。其中图1a为平面图像，图1b为其立体图像，由图1可看出，钢结硬质合金中含有大量高硬度TiC硬质相凸出在基体表面起抗磨作用。钢中还有多种碳化物同样起抗磨作用，其中碳化物相占总重量一半以上，钢结硬质合金的强韧性靠钢基体中碳和合金元素作用。但是上述强化结构也造成淬火后的钢结硬质合金的精密加工十分困难。因为组成强化结构的两相具有差异悬殊的物理、化学和力学性能，其中一相硬度高，一相韧性好。因此，在机械加工过程中，钢基体因硬度低易去除，而碳化物硬度高不易去除，造成加工表面高低不平，不仅造成砂轮磨耗加快，而且通常得不到良好的加工表面。