材料性質(zhì)

　　硬質(zhì)合金是以高硬度難熔金屬的碳化物（WC、TiC)微米級粉末為主要成分，以鈷（Co）或鎳（Ni）、鉬（Mo）為粘結(jié)劑，在真空爐或氫氣還原爐中燒結(jié)而成的粉末冶金制品。 　?、鬊、ⅤB、ⅥB族金屬的碳化物、氮化物、硼化物等，由于硬度和熔點(diǎn)特別高，統(tǒng)稱為硬質(zhì)合金。下面以碳化物為重點(diǎn)來說明硬質(zhì)含金的結(jié)構(gòu)、特征和應(yīng)用。 　?、鬊、ⅤB、ⅥB族金屬與碳形成的金屬型碳化物中，由于碳原子半徑小，能填充于金屬品格的空隙中并保留金屬原有的晶格形式，形成間隙固溶體。在適當(dāng)條件下，這類固溶體還能繼續(xù)溶解它的組成元素，直到達(dá)到飽和為止。因此，它們的組成可以在一定范圍內(nèi)變動（例如碳化鈦的組成就在TiC0.5～TiC之間變動），化學(xué)式不符合化合價規(guī)則。當(dāng)溶解的碳含量超過某個極限時（例如碳化鈦中Ti︰C=1︰1），晶格型式將發(fā)生變化，使原金屬晶格轉(zhuǎn)變成另一種形式的金屬晶格，這時的間充固溶體叫做間充化合物。 　　金屬型碳化物，尤其是ⅣB、ⅤB、ⅥB族金屬碳化物的熔點(diǎn)都在3273K以上，其中碳化鉿、碳化鉭分別為4160K和4150K，是當(dāng)前所知道的物質(zhì)中熔點(diǎn)高的。大多數(shù)碳化物的硬度很大，它們的顯微硬度大于1800kg·mm2（顯微硬度是硬度表示方法之一，多用于硬質(zhì)合金和硬質(zhì)化合物，顯微硬度1800kg·mm2相當(dāng)于莫氏一金剛石一硬度9）。許多碳化物高溫下不易分解，抗氧化能力比其組分金屬強(qiáng)。碳化鈦在所有碳化物中熱穩(wěn)定性好，是一種非常重要的金屬型碳化物。然而，在氧化氣氛中，所有碳化物高溫下都容易被氧化，可以說這是碳化物的一大弱點(diǎn)。 　　除碳原子外，氮原子、硼原子也能進(jìn)入金屬晶格的空隙中，形成間充固溶體。它們與間充型碳化物的性質(zhì)相似，能導(dǎo)電、導(dǎo)熱、熔點(diǎn)高、硬度大，同時脆性也大。 　　硬質(zhì)合金的基體由兩部分組成：一部分是硬化相；另一部分是粘結(jié)金屬。 　　硬化相是元素周期表中過渡金屬的碳化物，如碳化鎢、碳化鈦、碳化鉭，它們的硬度很高，熔點(diǎn)都在2000℃以上，有的甚至超過4000℃。另外，過渡金屬的氮化物、硼化物、硅化物也有類似的特性，也可以充當(dāng)硬質(zhì)合金中的硬化相。硬化相的存在決定了合金具有極高硬度和耐磨性。 　　粘結(jié)金屬一般是鐵族金屬，常用的是鈷和鎳。 　　制造硬質(zhì)合金時，選用的原料粉末粒度在1～2微米之間，且純度很高。原料按規(guī)定組成比例進(jìn)行配料，加進(jìn)酒精或其他介質(zhì)在濕式球磨機(jī)中濕磨，使它們充分混合、粉碎，經(jīng)干燥、過篩后加入蠟或膠等一類的成型劑，再經(jīng)過干燥、過篩制得混合料。然后，把混合料制粒、壓型，加熱到接近粘結(jié)金屬熔點(diǎn)（1300～1500℃）的時候，硬化相與粘結(jié)金屬便形成共晶合金。經(jīng)過冷卻，硬化相分布在粘結(jié)金屬組成的網(wǎng)格里，彼此緊密地聯(lián)系在一起，形成一個牢固的整體。硬質(zhì)合金的硬度取決于硬化相含量和晶粒粒度，即硬化相含量越高、晶粒越細(xì)，則硬度也越大。硬質(zhì)合金的韌性由粘結(jié)金屬決定，粘結(jié)金屬含量越高，抗彎強(qiáng)度越大。

標(biāo)準(zhǔn)

　　與硬質(zhì)合金相關(guān)的現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn) 　　GB/T 14445-1993 煤炭采掘工具用硬質(zhì)合金制品 　　GB/T 2077-1987 硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片圓角半徑 　　GB/T 2079-1987 無孔的硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片 　　GB/T 2081-1987 硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位銑刀片 　　GB/T 1481-1998 金屬粉末(不包括硬質(zhì)合金粉末)在單軸壓制中壓縮性的測定 　　GB/T 5166-1998 燒結(jié)金屬材料和硬質(zhì)合金彈性模量測定 　　GB/T 9096-2002 燒結(jié)金屬材料(不包括硬質(zhì)合金)沖擊試驗方法 　　GB/T 9097.1-2002 燒結(jié)金屬材料(不包括硬質(zhì)合金)表觀硬度的測定部分:截面硬度基本均勻的材料 　　GB/T 5319-2002 燒結(jié)金屬材料(不包括硬質(zhì)合金) 橫向斷裂強(qiáng)度的測定 　　GB/T 6480-2002 鑿巖用硬質(zhì)合金釬頭 　　GB/T 17985.1-2000 硬質(zhì)合金車刀第1部分:代號及標(biāo)志 　　GB/T 17985.2-2000 硬質(zhì)合金車刀第2部分:外表面車刀 　　GB/T 17985.3-2000 硬質(zhì)合金車刀第3部分:內(nèi)表面車刀 　　GB/T 18376.2-2001 硬質(zhì)合金牌號第2部分:地質(zhì)、礦山工具用硬質(zhì)合金牌號 　　GB/T 18376.3-2001 硬質(zhì)合金牌號第3部分:耐磨零件用硬質(zhì)合金牌號 　　GB/T 3488-1983 硬質(zhì)合金顯微組織的金相測定 　　GB/T 3489-1983 硬質(zhì)合金孔隙度和非化合碳的金相測定 　　GB/T 9217.2-2005 硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼第2部分:圓柱形旋轉(zhuǎn)銼（A型） 　　GB/T 9217.3-2005 硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼第3部分:圓柱形球頭旋轉(zhuǎn)銼（C型） 　　GB/T 9217.4-2005 硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼第4部分:圓球形旋轉(zhuǎn)銼（D型） 　　GB/T 9217.5-2005 硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼第5部分:橢圓形旋轉(zhuǎn)銼（E型） 　　GB/T 9217.6-2005 硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼第6部分:弧形圓頭旋轉(zhuǎn)銼（F型） 　　GB/T 9217.7-2005 硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼第7部分:弧形尖頭旋轉(zhuǎn)銼（G型） 　　GB/T 9217.8-2005 硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼第8部分:火炬形旋轉(zhuǎn)銼（H型） 　　GB/T 9217.9-2005 硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼第9部分:60°和90°圓錐形旋轉(zhuǎn)銼（J型和K型） 　　GB/T 9217.10-2005 硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼第10部分:錐形圓頭旋轉(zhuǎn)銼（L型） 　　GB/T 9217.11-2005 硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼第11部分:錐形尖頭旋轉(zhuǎn)銼（M型） 　　GB/T 9217.12-2005 硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼第12部分:倒錐形旋轉(zhuǎn)銼（N型） 　　GB/T 9217.1-2005 硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼第1部分:通用技術(shù)條件 　　GB/T 3848-1983 硬質(zhì)合金矯頑(磁) 力測定方法 　　GB/T 3849-1983 硬質(zhì)合金洛氏硬度(A標(biāo)尺) 試驗方法 　　GB/T 3850-1983 致密燒結(jié)金屬材料與硬質(zhì)合金密度測定方法 　　GB/T 3851-1983 硬質(zhì)合金橫向斷裂強(qiáng)度測定方法 　　GB/T 20255.5-2006 硬質(zhì)合金化學(xué)分析方法鉻量的測定火焰原子吸收光譜法 　　GB/T 20255.2-2006 硬質(zhì)合金化學(xué)分析方法鈷、鐵、錳和鎳量的測定火焰原子吸收光譜法 　　GB/T 20255.3-2006 硬質(zhì)合金化學(xué)分析方法鉬、鈦和釩量的測定火焰原子吸收光譜法 　　GB/T 20255.4-2006 硬質(zhì)合金化學(xué)分析方法鈷、鐵、錳、鉬、鎳、鈦和釩量的測定火焰原子吸收光譜法 　　GB/T 20255.1-2006 硬質(zhì)合金化學(xué)分析方法鈣、鉀、鎂和鈉量的測定火焰原子吸收光譜法 　　GB/T 5163-2006 燒結(jié)金屬材料（不包括硬質(zhì)合金）可滲性燒結(jié)金屬材料密度、含油率和開孔率的測定 　　GB/T 5242-2006 硬質(zhì)合金制品檢驗規(guī)則與試驗方法 　　GB/T 5243-2006 硬質(zhì)合金制品的標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和貯存 　　GB/T 9062-2006 硬質(zhì)合金錯齒三面刃銑刀 　　GB/T 10947-2006 硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆 　　GB/T 10948-2006 硬質(zhì)合金T形槽銑刀 　　GB/T 5124.3-1985 硬質(zhì)合金化學(xué)分析方法電位滴定法測定鈷量 　　GB/T 5124.4-1985 硬質(zhì)合金化學(xué)分析方法過氧化物光度法測定鈦量 　　GB/T 5159-1985 金屬粉末(不包括硬質(zhì)合金用粉) 與成型和燒結(jié)有聯(lián)系的尺寸變化的測定方法 　　GB/T 5167-1985 燒結(jié)金屬材料和硬質(zhì)合金電阻率的測定 　　GB/T 2078-2007 帶圓角圓孔固定的硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片尺寸 　　GB/T 2080-2007 帶圓角沉孔固定的硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片尺寸 　　GB/T 21182-2007 硬質(zhì)合金廢料 　　GB/T 5318-1985 燒結(jié)金屬材料(不包括硬質(zhì)合金) 無切口沖擊試樣 　　GB/T 5124.1-2008 硬質(zhì)合金化學(xué)分析方法總碳量的測定重量法 　　GB/T 5124.2-2008 硬質(zhì)合金化學(xué)分析方法不溶（游離）碳量的測定重量法 　　GB/T 16770.2-2008 整體硬質(zhì)合金直柄立銑刀第2部分：技術(shù)條件 　　GB/T 2527-2008 礦山、油田鉆頭用硬質(zhì)合金齒 　　GB/T 16456.2-2008 硬質(zhì)合金螺旋齒立銑刀第2部分：7:24 錐柄立銑刀型式和尺寸 　　GB/T 16456.4-2008 硬質(zhì)合金螺旋齒立銑刀第4部分：技術(shù)條件 　　GB/T 16456.3-2008 硬質(zhì)合金螺旋齒立銑刀第3部分：莫氏錐柄立銑刀型式和尺寸 　　GB/T 16456.1-2008 硬質(zhì)合金螺旋齒立銑刀第1部分：直柄立銑刀型式和尺寸 　　GB/T 16770.1-2008 整體硬質(zhì)合金直柄立銑刀第1部分：型式與尺寸 　　GB/T 3612-2008 量規(guī)、量具用硬質(zhì)合金毛坯 　　GB/T 6110-2008 硬質(zhì)合金拉制模型式和尺寸 　　GB/T 20255.6-2008 硬質(zhì)合金化學(xué)分析方法火焰原子吸收光譜法一般要求 　　GB/T 11102-2008 地質(zhì)勘探工具用硬質(zhì)合金制品 　　GB/T 18376.1-2008 硬質(zhì)合金牌號第1部分：切削工具用硬質(zhì)合金牌號 　　GB/T 3879-2008 鋼結(jié)硬質(zhì)合金材料毛坯 　　GB/T 10417-2008 碳化鎢鋼結(jié)硬質(zhì)合金技術(shù)條件及其力學(xué)性能的測試方法 　　GB/T 14330-2008 硬質(zhì)合金機(jī)夾三面刃銑刀 　　GB/T 14301-2008 整體硬質(zhì)合金鋸片銑刀 　　GB/T 4251-2008 硬質(zhì)合金機(jī)用鉸刀 　　GB/T 6883-1995 線、棒和管拉模用硬質(zhì)合金模坯 　　GB/T 6885-1986 硬質(zhì)合金混合粉取樣和試驗方法 　　GB/T 11101-2009 硬質(zhì)合金圓棒毛坯 　　GB/T 23369-2009 硬質(zhì)合金磁飽和（MS）測定的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法 　　GB/T 23370-2009 硬質(zhì)合金壓縮試驗方法 　　GB/T 14388-2010 木工硬質(zhì)合金圓鋸片 　　GB/T 6335.1-2010 旋轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)沖擊式硬質(zhì)合金建工鉆第1部分：尺寸 　　GB/T 25667.1-2010 整體硬質(zhì)合金直柄麻花鉆第1部分：直柄麻花鉆型式與尺寸 　　GB/T 25667.2-2010 整體硬質(zhì)合金直柄麻花鉆第2部分：2°斜削平直柄麻花鉆型式與尺寸 　　GB/T 25667.3-2010 整體硬質(zhì)合金直柄麻花鉆第3部分：技術(shù)條件 　　GB/T 6335.2-2010 旋轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)沖擊式硬質(zhì)合金建工鉆第2部分：技術(shù)條件 　　GB/T 25670-2010 硬質(zhì)合金斜齒立銑刀 　　GB/T 25666-2010 硬質(zhì)合金直柄麻花鉆 　　GB/T 7963-1987 燒結(jié)金屬材料(不包括硬質(zhì)合金) 拉伸試樣 　　GB/T 7964-1987 燒結(jié)金屬材料(不包括硬質(zhì)合金) 室溫拉伸試驗 　　GB/T 7997-1987 硬質(zhì)合金維氏硬度試驗方法 　　GB/T 26052-2010 硬質(zhì)合金管狀焊條 　　GB/T 26053-2010 硬質(zhì)合金噴焊粉 　　GB/T 26054-2010 硬質(zhì)合金再生混合料 　　GB/T 25992-2010 整體硬質(zhì)合金和陶瓷直柄球頭立銑刀尺寸 　　GB/T 26050-2010 硬質(zhì)合金X射線熒光測定金屬元素含量熔融法 　　GB/T 26051-2010 硬質(zhì)合金鈷粉中硫和碳量的測定紅外檢測法 　　GB/T 26280-2010 鑿巖用硬質(zhì)合金整體釬 　　GB/T 3849.2-2010 硬質(zhì)合金洛氏硬度試驗（A標(biāo)尺）第2部分：標(biāo)準(zhǔn)試塊的制備和校準(zhǔn) 　　GB/T 28248-2012 印制板用硬質(zhì)合金鉆頭 　　GB/T 11108-1989 硬質(zhì)合金熱擴(kuò)散率的測定方法 　　GB/T 1817-1995 硬質(zhì)合金常溫沖擊韌性試驗方法

主要用途

　　1923年，德國的施勒特爾往碳化鎢粉末中加進(jìn)10%～20%的鈷做粘結(jié)劑，發(fā)明了碳化鎢和鈷的新合金，硬度僅次于金剛石，這是世界上人工制成的種硬質(zhì)合金。用這種合金制成的刀具切削鋼材時，刀刃會很快磨損，甚至刃口崩裂。1929年美國的施瓦茨科夫在原有成分中加進(jìn)了一定量的碳化鎢和碳化鈦的復(fù)式碳化物，改善了刀具切削鋼材的性能。這是硬質(zhì)合金發(fā)展史上的又一成就。 　　硬質(zhì)合金具有硬度高、耐磨、強(qiáng)度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優(yōu)良性能，特別是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的溫度下也基本保持不變，在1000℃時仍有很高的硬度。硬質(zhì)合金廣泛用作刀具材料，如車刀、銑刀、刨刀、鉆頭、鏜刀等，用于切削鑄鐵、有色金屬、塑料、化纖、石墨、玻璃、石材和普通鋼材，也可以用來切削耐熱鋼、不銹鋼、高錳鋼、工具鋼等難加工的材料?，F(xiàn)在新型硬質(zhì)合金刀具的切削速度等于碳素鋼的數(shù)百倍。 　　硬質(zhì)合金還可用來制作鑿巖工具、采掘工具、鉆探工具、測量量具、耐磨零件、金屬磨具、汽缸襯里、精密軸承、噴嘴、五金模具（如拉絲模具、螺栓模具、螺母模具、以及各種緊固件模具，硬質(zhì)合金的優(yōu)良性能逐步替代了以前的鋼鐵模具）。 　　近二十年來，涂層硬質(zhì)合金也問世了。1969年瑞典研制成功了碳化鈦涂層刀具，刀具的基體是鎢鈦鈷硬質(zhì)合金或鎢鈷硬質(zhì)合金，表面碳化鈦涂層的厚度不過幾微米，但是與同牌號的合金刀具相比，使用壽命延長了3倍，切削速度提高25%～50%。20世紀(jì)70年代已出現(xiàn)第四代涂層工具，可用來切削很難加工的材料。 　　硬質(zhì)合金是怎樣燒結(jié)而成的？ 　　硬質(zhì)合金是將這種或多種難熔金屬的碳化物和粘接劑金屬，用粉末冶金方法制成的金屬材料。

合金分類及硬質(zhì)合金成分

　?、?b>鎢鈷類硬質(zhì)合金 　　主要成分是碳化鎢（WC）和粘結(jié)劑鈷（Co）。 　　其牌號是由“YG”（“硬、鈷”兩字漢語拼音字首）和平均含鈷量的百分?jǐn)?shù)組成。 　　例如，YG8，表示平均WCo=8%，其余為碳化鎢的鎢鈷類硬質(zhì)合金。 　?、?b>鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金 　　主要成分是碳化鎢、碳化鈦（TiC）及鈷。 　　其牌號由“YT”（“硬、鈦”兩字漢語拼音字首）和碳化鈦平均含量組成。 　　例如，YT15，表示平均WTi=15%，其余為碳化鎢和鈷含量的鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金。 　　 ③鎢鈦鉭（鈮）類硬質(zhì)合金 　　主要成分是碳化鎢、碳化鈦、碳化鉭（或碳化鈮）及鈷。這類硬質(zhì)合金又稱通用硬質(zhì)合金或萬能硬質(zhì)合金。  　　其牌號由“YW”（“硬”、“萬”兩字漢語拼音字首）加順序號組成，如 YW1。

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