硬化相是元素周期表中过渡金属的硬质合金

刀具材料硬质合金讲解硬质合金，又称硬质合金材料，是一种由钨碳化物（WC）为主体相和金属钴（Co）为粘结相的复合材料。

它的硬度高、耐磨性好，被广泛应用于切削工具、矿山工具、冲压模具以及其他领域。

硬质合金的制备工艺可以分为粉末冶金法和熔化法两种。

粉末冶金法是将金属钴和碳化物粉末按一定的比例混合，通过冷压成型、热压烧结等工艺得到坯体，然后进行加热处理，最终得到硬质合金制品。

熔化法则是将金属钴和碳化物的粉末合并熔化，然后通过流动法或者静态法进行冷却，将熔融液体凝固成坯体，再进行后续的热处理。

硬质合金材料的主要成分是钨碳化物，其具有极高的硬度和耐磨性。

钨碳化物是一种具有立方晶型的化合物，它的硬度仅次于金刚石，可达到1800-2200Hv，比普通的钢材硬度高出几十倍甚至几百倍。

钨碳化物的高硬度是由于其分子中的碳原子与钨原子的电子云结合较强，使得晶体中的键能增加，导致材料硬度提高。

此外，钨碳化物还具有良好的耐磨性和高温稳定性，可以在高温和恶劣条件下保持较好的性能。

金属钴是硬质合金材料的粘结相，其作用是将钨碳化物颗粒固定在一起，增加材料的韧性和机械强度。

金属钴具有较好的塑性和延展性，能够填充在钨碳化物颗粒之间形成胶结，形成一个整体的材料结构。

钴的比重较大，能够增加硬质合金的密度，提高材料的质量和强度。

硬质合金的性能不仅与材料成分有关，还与其微观结构和制备工艺有关。

一般来说，硬质合金的颗粒尺寸越细，颗粒分布均匀，材料的性能越优良。

制备工艺中，烧结温度、冷却速度、固溶处理等因素也会对硬质合金的性能产生影响。

硬质合金的主要应用是制造切削工具。

由于硬质合金具有高硬度和耐磨性，能够在高速、大负荷的切削条件下保持较好的切削性能，所以被广泛应用于钻头、铣刀、切割刀片等工具的制造。

此外，硬质合金还可以用来制造矿山工具，如岩钻、岩头等。

它的硬度使得这些工具能够在岩石或者土壤中进行高效的钻孔和破碎。

硬质合金还可以用于制造冲压模具，在高强度的冲压工艺中具有较好的耐磨性和抗变形性能。

硬质合金基本知识简介硬质合金基本知识简介一、硬质合金的基本知识1、硬质合金的定义：由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。

2、硬质合金的特点：具有高硬度、耐磨、强度和韧度性较好、耐热、耐腐等系列优良性能。

3、硬质合金的用途：广泛应用于金属切削、拉伸、耐磨零件、冲压模具、地质矿山、量具、刃具、圆珠笔尖、军事上穿甲弹头。

4、硬质合金的分类：1）、WC-CO 2）、WC-CO-添加剂3）、WC-CO-TiC 4）、WC-Ni （无磁合金）5、硬质合金的组成元素：W 、WC、Co 、Ni6、硬质合金介于钢、陶瓷之间，与钢相比有以下特点：1）高的硬度、高的耐磨性，低的抗冲击性（决定了硬质合金的使用范围）2）高的抗压性、低的抗弯强度，易断裂3）热膨胀系数低只有钢的三分之一4）耐腐蚀、耐磨性5）高温稳定性二、硬质合金的几个重要指标（物理性能、化学性能、机械性能）1）、比重：Co上升，D下降 D ( density )2）、硬度：Co上升，HRA下降、粒径上升3）、抗弯强度：Co上升，抗弯强度上升4）、抗压强度：Co上升，抗压强度下降5）、冲击韧性：Co上升，冲击韧性上升；粒径大、韧性上升6）、娇顽磁力：与Co含量，晶粒度有关，娇顽磁力可以用来控制合金组织，是生产厂的一项内控指标7）、磁饱和：与Co含量有关，检测Co 含量或已知成分Co量是否存在非磁性8）、弹性模量：硬质合金的弹性模量大。

Co上升，弹性模量下降；晶粒度对弹性模量影响大9）、导热性：WC-Co有较高的导热性。

Co上升，导热率下降10）、热膨胀系数：Co含量的增大而增大，合金热膨胀系数比钢材低很多三判断硬质合金的缺陷1、制粉：1）混料：a、成分b、粒径；2）孔洞：大于40um孔洞为脏划孔（不合格产品）、小于40um孔洞为孔隙（合格产品）；3）脱碳：表现为银白色亮点；4）渗碳：石墨夹杂，表现为端口发暗，表面发黑2、成型：1）分层2）裂纹3）未压好：棱角尖锐的三角形、四角形孔洞3、烧结：1）起皮2）鼓泡3）孔洞4）组织不均匀5）变形6）裂纹7）黑心8）过烧9）欠烧Roblloy几种原材料的主要用途锻造模具用原材料：制造汽车产业和机械产业等主要产业所需要各种部材的模锻。

脆性岩石破碎过程
• 将岩石看成纯粹脆性材料，其破碎表现为 剪切
• 钻进脆性岩石时，合金（切削具）以轴心压力C0 向下切入岩石，当合金与接触面的压强大于岩石 的抗压入强度时，则岩石发生脆性剪切，剪切体 向自由面崩出而呈现kok´破碎穴，如图 2-5所示。 • 当合金切入岩石h0深度后，在水平力Px的作用下， 产生水平剪切过程：首先将岩石块abc（图 2-6） 剪切掉，此时称为大剪切。当合金继续前进时， 合金刃尖前端不断产生小体积剪切，崩落出小体 积的岩屑；经过不断的小体积剪切后，合金刃前 与岩石接触面逐渐增大，直至又达到a´b´全面接 触时，然后又产生一次a´b´c´大剪切。
硬质合金钻进概念
• 硬质合金钻进是把不同几何形状和一定尺 寸的硬质合金块，按照一定要求镶嵌在钻 头体上，并按一定钻进规程破碎岩石而钻 孔的方法。
应用情况
• 硬质合金在岩心钻探中占有重要地位，我 国每年的钻探工作量，用硬质合金钻进法 完成的约占60%；在煤田地质勘探中约占 80%。
适用条件
• 硬质合金钻进，一般适用于可钻性为1～6 级及部分7～8级的岩石。钻孔直径为 35.5mm直至2000mm，常用的钻头直径为 75、91、110、130、150mm等规格。硬质 合金钻进可钻进任何角度的钻孔。
一般情况下，要求硬质合金具备以下性能：
• （一）硬度 一般岩心钻探用的硬质合金，其硬度应大于HRA50。 • （二）韧性 因钻进用的钻杆是弹性体，而所钻岩石又大都是非均质的， 故钻进时孔底载荷变化很大，所以要求合金的抗弯强度大 于1150MPa。 • （三）材料应成型，以便易于镶焊在钻头上。 • （四）应有一定的热硬性和导热性，以减少合金的磨损， 延长钻头的寿命。 • （五）硬质合金线膨胀系数比钢、铜小

1 硬质合金的概念硬质合金是以高硬度、耐高温、耐磨的难熔金属碳化物(WC、TiC、CrZC3等)为主要成分，用抗机械冲击和热冲击好的铁族金属(Co、Mo、Ni等)作粘结剂，经粉末冶金方法烧结而成的一种多相复合材料[1]。

硬质合金也是由难熔金属硬质化合物（硬质相）和粘结金属经粉末冶金方法制成的高硬度材料[2]。

难熔金属硬质化合物通常指元素周期表第IV、V、VI族中过渡元素的碳化物，氮化物，硼化物和硅化物。

硬质合金中广泛使用的是碳化物，主要是碳化钨和碳化钽。

这些碳化物的共同特点是：熔点高，硬度高，化学稳定性好，热稳定性好，常温下与粘结金属的相互溶解作用很小等。

粘结金属应当符合下列要求：硬质合金的工作温度(1000℃)下不会出现液相；能较好的润湿碳化物表面；在烧结温度下不与碳化物发生化学反应；本身的物理力学性能较好等。

铁族金属及其合金能不同程度地满足上述要求。

其中最好的是钴，其次是镍，铁很少单独使用。

钨钴类硬质合金它由WC和Co组成，代号为YG，相当于ISO的K类。

我国常用的牌号有YG3，YG3X，YG6，YG6X，YG8等。

代号后面的数字为该牌号合金含钴量的百分数，X为细晶粒组织，无X为中晶粒组织。

随含钴量增加，材料抗弯强度和冲击韧性增加，但硬度，耐热，耐磨性逐渐下降。

YG类硬质合金主要用于加工硬，脆的铸铁，有色金属和非金属材料。

一般不宜于加工钢料，因为切钢时切削温度比较高，容易产生粘结与扩散磨损而使刀具迅速钝化。

但细晶粒组织的这类合金可用于加工一些特殊硬铸铁，不锈钢，耐热合金，钛合金等材料，因这时切削力大并集中于切削刃附近易崩刃，而YG合金的强度，韧性较好，导热性也不错，能达到良好的效果。

在YG类合金中添加少量的TaC（NbC）时，可明显提高合金的硬度，耐磨性，耐热性而不降低韧性，如YG6A，YG8A，（YG813）等牌号[3]。

至今硬质合金经历了飞速的发展，从普通合金到亚微米级(0.5~1μm)晶粒合金，再到超细级(0.1~0.5μm)，以及至今的纳米级(≤0.1um)硬质合金。