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硬质合金

由碳化钨、碳化钛、碳化钽等硬质化合物与钴、镍等粘结金属用粉末冶金方法制成的高硬度材料。硬质合金的硬度和耐磨性随其中粘结金属含量的增加而降低,强度和韧性则随之而提高。粘结金属的含量相同时,硬度和耐磨性随碳化物晶粒增大而降低,韧性则随之而提高。不同成分和晶粒度的各种硬质合金,其硬度在 HRA86~93之间,抗弯强度为1050~2600兆帕,抗压强度为4200~5800兆帕,弹性模量为(5~7)×105兆帕。20世纪20年代开始用碳化钨钴合金制造拉丝模,继而用于切削铸铁和有色金属。30年代开始用碳化钨-碳化钛-碳化钽-钴合金的刀具切削钢材。 硬质合金按用途分为切削工具用和非切削工具用两大类。

切削工具用硬质合金

按国际标准化组织建议分为3类。

(1)K类:用于铸铁和有色金属等的切削加工。这类刀具主要因切削刃后面磨损量逐渐增加而失效,因此须具有较好的耐磨性,一般为细晶(≤1微米)或中等晶粒(2微米左右)的碳化钨-钴合金,往往还含有少量的碳化钽等添加剂。

(2)P类:切削钢材用。这类刀具主要因高温连续切屑在前刃面引起的月牙洼增大而失效,因此除碳化钨和钴外,还含有相当多的碳化钛和碳化钽,以提高其高温稳定性。

(3)M类:成分和性能均介于 P类和K类之间的多用合金。

硬质合金刀具表面用化学气相沉积或物理气相沉积法覆以碳化钛、氮化钛、氧化铝等涂层后,可成倍地增加使用寿命。

非切削工具用硬质合金

一般为碳化钨-钴合金。含有60~95%体积的碳化钨,晶粒为1~4微米。可根据工况条件,选用适当成分与晶粒尺寸的合金,主要用于制造拉伸、冲裁、成形模具,矿山凿岩工具,地质和油井钻具和耐磨耐压零件等。