硬質合金是由難熔金屬的硬質化合物和粘結金屬通過粉末冶金工藝制成的一種合金材料。
硬質合金具有硬度高、耐磨、強度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優良性能,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。
硬質合金具有很高的硬度、強度、耐磨性和耐腐蝕性,被譽為“工業牙齒”,用于制造切削工具、刀具、鈷具和耐磨零部件,廣泛應用于軍工、航天航空、機械加工、冶金、石油鉆井、礦山工具、電子通訊、建筑等領域,伴隨下游產業的發展,硬質合金市場需求不斷加大。并且未來高新技術武器裝備制造、尖端科學技術的進步以及核能源的快速發展,將大力提高對高技術含量和高質量穩定性的硬質合金產品的需求。
硬質合金硬度高(86~93HRA,相當于69~81HRC);
硬質合金熱硬性好(可達900~1000℃,保持60HRC);
硬質合金耐磨性好。
硬質合金刀具比高速鋼切削速度高4~7倍,刀具壽命高5~80倍。制造模具、量具,壽命比合金工具鋼高 20~150倍。可切削50HRC左右的硬質材料。
但硬質合金脆性大,不能進行切削加工,難以制成形狀復雜的整體刀具,因而常制成不同形狀的刀片,采用焊接、粘接、機械夾持等方法安裝在刀體或模具體上使用。
硬質合金對碳化鎢WC粒度的要求根據不同用途的硬質合金采用不同粒度的WC(碳化鎢)。硬質合金切削刀具:比如切腳機刀片、V-CUT刀等精加工合金采用超細、亞細、細顆粒WC,粗加工合金采用中顆粒WC,重力切削和重型切削的合金采用中、粗顆粒WC做原料;礦山工具:巖石硬度高,沖擊負荷大,采用粗顆粒WC,巖石沖擊小沖擊負荷小采用中顆粒WC做原料;耐磨零件:當強調其耐磨性、抗壓和表面光潔度時,采用超細、亞細、細、中顆粒WC做原料,耐沖擊工具采用中、粗顆粒WC原料為主。
WC理論含碳量為6.128%(原子50%),當WC含碳量大于理論含碳量,則WC中出現游離碳(WC+C)。游離碳的存在,燒結時使其周圍的WC晶粒長大,致使硬質合金晶粒不均勻。碳化鎢一般要求化合碳高(≥6.07%),游離碳(≤0.05%),總碳則決定于硬質合金的生產工藝和使用范圍。
正常情況下,石蠟工藝真空燒結用WC總碳主要決定于燒結前壓塊內的化合氧含量。含一份氧要增加0.75份碳,即WC總碳=6.13%+含氧量%×0.75(假設燒結爐內為中性氣氛,實際上多數真空爐為滲碳氣氛,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:石蠟工藝真空燒結用WC的總碳約為6.18±0.03%(游離碳將增大)。石蠟工藝燒結用WC的總碳含量為6.13±0.03%。橡膠工藝氫 氣燒結用WC總碳=5.90±0.03%。上述工藝有時交叉進行,因此確定WC總碳要根據具體情況。