硬質(zhì)合金材料性質(zhì)
硬質(zhì)合金是以高硬度難熔金屬的碳化物（WC、TiC)微米級粉末為首要成分，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，因?yàn)橛捕群腿埸c(diǎn)特別高，統(tǒng)稱為硬質(zhì)合金。下面以碳化物為重點(diǎn)來闡明硬質(zhì)含金的結(jié)構(gòu)、特征和應(yīng)用。
　　ⅣB、ⅤB、ⅥB族金屬與碳構(gòu)成的金屬型碳化物中，因?yàn)樘荚影霃叫。芴畛溆诮饘倬Ц竦目盏刂胁⒈４娼饘僭械木Ц穹绞?，?gòu)成間隙固溶體。在適當(dāng)條件下，這類固溶體還能持續(xù)溶解它的組成元素，直到到達(dá)飽滿停止。因而，它們的組成能夠在必定范圍內(nèi)變化（例如碳化鈦的組成就在TiC0。5～TiC之間變化），化學(xué)式不符合化合價規(guī)矩。當(dāng)溶解的碳含量超越某個極限時（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)變成另一種方式的金屬晶格，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，其間碳化鉿、碳化鉭分別為4160K和4150K，是當(dāng)時所知道的物質(zhì)中熔點(diǎn)更高的。大多數(shù)碳化物的硬度很大，它們的顯微硬度大于1800kg·mm2（顯微硬度是硬度表明方法之一，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化，抗氧化才能比其組分金屬強(qiáng)。碳化鈦在一切碳化物中熱穩(wěn)定性更好，是一種非常重要的金屬型碳化物。但是，在氧化氣氛中，一切碳化物高溫下都簡單被氧化，能夠說這是碳化物的一大缺點(diǎn)。
　　除碳原子外，氮原子、硼原子也能進(jìn)入金屬晶格的空地中，構(gòu)成間隙固溶體。它們與間隙型碳化物的性質(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，有的甚至超越4000℃。別的，過渡金屬的氮化物、硼化物、硅化物也有相似的特性，也能夠充當(dāng)硬質(zhì)合金中的硬化相。硬化相的存在決議了合金具有極高硬度和耐磨性。
　　硬質(zhì)合金對碳化鎢WC粒度的要求依據(jù)不同用處的硬質(zhì)合金選用不同粒度的WC(碳化鎢)。硬質(zhì)合金切削刀具：比方切腳機(jī)刀片、V-CUT刀等精加工合金選用超細(xì)、亞細(xì)、細(xì)顆粒WC，粗加工合金選用中顆粒WC，重力切削和重型切削的合金選用中、粗顆粒WC做質(zhì)料；礦山東西：巖石硬度高，沖擊負(fù)荷大，選用粗顆粒WC，巖石沖擊小沖擊負(fù)荷小選用中顆粒WC做質(zhì)料；耐磨零件：當(dāng)著重其耐磨性、抗壓和表面光潔度時，選用超細(xì)、亞細(xì)、細(xì)、中顆粒WC做質(zhì)料，耐沖擊東西選用中、粗顆粒WC質(zhì)料為主。
　　WC理論含碳量為6。128%(原子50%)，當(dāng)WC含碳量大于理論含碳量，則WC中呈現(xiàn)游離碳(WC+C)。游離碳的存在，燒結(jié)時使其周圍的WC晶粒長大，致使硬質(zhì)合金晶粒不均勻。碳化鎢一般要求化合碳高(≥6。07%)，游離碳(≤0。05%)，總碳則決議于硬質(zhì)合金的生產(chǎn)工藝和運(yùn)用范圍。
　　正常情況下，白臘工藝真空燒結(jié)用WC總碳首要決議于燒結(jié)前壓塊內(nèi)的化合氧含量。含一份氧要添加0。75份碳，即WC總碳=6。13%+含氧量%×0。75(假定燒結(jié)爐內(nèi)為中性氣氛，實(shí)際上多數(shù)真空爐為滲碳?xì)夥?，所用WC總碳小于計算值)。
　　目前我國WC的總碳含量大致分為三種：白臘工藝真空燒結(jié)用WC的總碳約為6。18±0。03%(游離碳將增大)。白臘工藝氫氣燒結(jié)用WC的總碳含量為6。13±0。03%。橡膠工藝氫氣燒結(jié)用WC總碳=5。90±0。03%。上述工藝有時穿插進(jìn)行，因而斷定WC總碳要依據(jù)詳細(xì)情況。
　　不同運(yùn)用范圍、不同Co(鈷)含量、不同晶粒度的合金所用WC總碳可做一些小的調(diào)整。低鈷合金可選用總碳偏高的碳化鎢，高鈷合金則可選用總碳偏低的碳化鎢。總歸，硬質(zhì)合金的詳細(xì)運(yùn)用需求不同對碳化鎢粒度的要求也不同。
　　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，選用的質(zhì)料粉末粒度在1～2微米之間，且純度很高。質(zhì)料按規(guī)定組成份額進(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，使它們充沛混合、破壞，經(jīng)枯燥、過篩后參加蠟或膠等一類的成型劑，再通過枯燥、過篩制得混合料。然后，把混合料制粒、壓型，加熱到挨近粘結(jié)金屬熔點(diǎn)（1300～1500℃）的時候，硬化相與粘結(jié)金屬便構(gòu)成共晶合金。通過冷卻，硬化相分布在粘結(jié)金屬組成的網(wǎng)格里，彼此嚴(yán)密地聯(lián)系在一起，構(gòu)成一個結(jié)實(shí)的全體。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)合金的耐性由粘結(jié)金屬決議，粘結(jié)金屬含量越高，抗彎強(qiáng)度越大。