1简介

K40钨钢具有很高的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性，用于制造切削工具、刀具、钴具和耐磨零部件，广泛应用于军工、航天航空、机械加工、冶金、石油钻井、矿山工具、电子通讯、建筑等领域，伴随下游产业的发展，硬质合金市场需求不断加大。并且未来高新技术武器装备制造、尖端科学技术的进步以及核能源的快速发展，将大力提高对高技术含量和高质量稳定性的硬质合金产品的需求。

硬质合金用于制作凿岩工具、采掘工具、钻探工具、测量量具、耐磨零件、金属磨具、汽缸衬里、精密轴承、喷嘴、五金模具（如拉丝模具、螺栓模具、螺母模具、以及各种紧固件模具，硬质合金的优良性能逐步替代了以前的钢铁模具）。

近二十年来，涂层硬质合金也问世了。1969年瑞典研制成功了碳化钛涂层刀具，刀具的基体是钨钛钴硬质合金或钨钴硬质合金，表面碳化钛涂层的厚度不过几微米，但是与同牌号的合金刀具相比，使用寿命延长了3倍，切削速度提高25%～50%。20世纪70年代已出现第四代涂层工具，可用来切削很难加工的材料。

硬质合金是怎样烧结而成的？

硬质合金是将这种或多种难熔金属的碳化物和粘接剂金属，用粉末冶金方法制成的金属材料。

硬度高（86～93HRA，相当于69～81HRC）；

热硬性好（可达900～1000℃，保持60HRC）；

耐磨性好。

硬质合金刀具比高速钢切削速度高4～7倍，刀具寿命高5～80倍。制造模具、量具，寿命比合金工具钢高 20～150倍。可切削50HRC左右的硬质材料。

但硬质合金脆性大，不能进行切削加工，难以制成形状复杂的整体刀具，因而常制成不同形状的刀片，采用焊接、粘接、机械夹持等方法安装在刀体或模具体上使用。

硬质合金是以高硬度难熔金属的碳化物（WC、TiC)微米级粉末为主要成分，以钴（Co）或镍（Ni）、钼（Mo）为粘结剂，在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品。

ⅣB、ⅤB、ⅥB族金属的碳化物、氮化物、硼化物等，由于硬度和熔点特别高，统称为硬质合金。下面以碳化物为重点来说明硬质含金的结构、特征和应用。

ⅣB、ⅤB、ⅥB族金属与碳形成的金属型碳化物中，由于碳原子半径小，能填充于金属晶格的空隙中并保留金属原有的晶格形式，形成间隙固溶体。在适当条件下，这类固溶体还能继续溶解它的组成元素，直到达到饱和为止。因此，它们的组成可以在一定范围内变动（例如碳化钛的组成就在TiC0.5～TiC之间变动），化学式不符合化合价规则。当溶解的碳含量超过某个极限时（例如碳化钛中Ti︰C=1︰1），晶格型式将发生变化，使原金属晶格转变成另一种形式的金属晶格，这时的间充固溶体叫做间充化合物。

金属型碳化物，尤其是ⅣB、ⅤB、ⅥB族金属碳化物的熔点都在3273K以上，其中碳化铪、碳化钽分别为4160K和4150K，是当前所知道的物质中熔点最高的。大多数碳化物的硬度很大，它们的显微硬度大于1800kg·mm2（显微硬度是硬度表示方法之一，多用于硬质合金和硬质化合物，显微硬度1800kg·mm2相当于莫氏一金刚石一硬度9）。许多碳化物高温下不易分解，抗氧化能力比其组分金属强。碳化钛在所有碳化物中热稳定性最好，是一种非常重要的金属型碳化物。然而，在氧化气氛中，所有碳化物高温下都容易被氧化，可以说这是碳化物的一大弱点。

除碳原子外，氮原子、硼原子也能进入金属晶格的空隙中，形成间隙固溶体。它们与间隙型碳化物的性质相似，能导电、导热、熔点高、硬度大，同时脆性也大。

硬质合金的基体由两部分组成：一部分是硬化相；另一部分是粘结金属。

硬化相是元素周期表中过渡金属的碳化物，如碳化钨、碳化钛、碳化钽，它们的硬度很高，熔点都在2000℃以上，有的甚至超过4000℃。另外，过渡金属的氮化物、硼化物、硅化物也有类似的特性，也可以充当硬质合金中的硬化相。硬化相的存在决定了合金具有极高硬度和耐磨性。

硬质合金对碳化钨WC粒度的要求根据不同用途的硬质合金采用不同粒度的WC(碳化钨)。硬质合金切削刀具：比如切脚机刀片、V-CUT刀等精加工合金采用超细、亚细、细颗粒WC，粗加工合金采用中颗粒WC，重力切削和重型切削的合金采用中、粗颗粒WC做原料；矿山工具：岩石硬度高，冲击负荷大，采用粗颗粒WC，岩石冲击小冲击负荷小采用中颗粒WC做原料；耐磨零件：当强调其耐磨性、抗压和表面光洁度时，采用超细、亚细、细、中颗粒WC做原料，耐冲击工具采用中、粗颗粒WC原料为主。
　　WC理论含碳量为6.128%(原子50%)，当WC含碳量大于理论含碳量，则WC中出现游离碳(WC+C)。游离碳的存在，烧结时使其周围的WC晶粒长大，致使硬质合金晶粒不均匀。碳化钨一般要求化合碳高(≥6.07%)，游离碳(≤0.05%)，总碳则决定于硬质合金的生产工艺和使用范围。