[科普中国]-金属陶瓷硬质合金

金属陶瓷硬质合金是将一些高熔点、高硬度的金属碳化物粉末(如WC、TiC等)和粘结剂(Co、Ni等)混合后，加压成形，再经烧结而成的一种粉末冶金材料。金属陶瓷硬质合金的共性是：具有高的硬度、高的抗压强度和高的耐磨性，脆性大，不能进行锻造及热处理，主要用来制作多工位级进模、大直径拉深凹模的镶块。根据金属碳化物种类通常将其分为钨钻类硬质合金和钨钴钛类硬质合金。冷冲裁模用的硬质合金一般是钨钻类。

性能特点1)高硬度、高热硬性、耐磨性好，这是硬质合金的主要性能特点。由于硬质合金是以高硬度、高耐磨性和高热稳定的碳化物为骨架，起坚硬耐磨作用，故作切削刀具使用时，其耐磨性、寿命和切削速度都比高速钢显著提高。

2)抗压强度高(可达6000MPa，高于高速钢)，但抗弯强度低。其弹性模量很高，但它的韧性很差。此外，硬质合金还具有良好的耐蚀性与抗氧化性，热膨胀系数比钢低。抗弯强度低、脆性大、导热性差是硬质合金的主要缺点，因此在加工、使用过程中要避免冲击和温度急剧变化。

硬质合金由于硬度高，不能用一般的切削方法加工，只有采用电加工(电火花、线切割)和专门的砂轮磨削。一般是将一定形状和规格的硬质合金制品，通过粘结、钎焊或机械装夹等方法，固定在钢制刀体或模具体上使用。1

钨钴类硬质合金钨钴类硬质合金的化学成分主要为WC和Co。其牌号用“硬”和“钴”的汉语拼音第一个字母“Y”和“G”加钴的百分含量表示。如YG8表示含钴为8%(余量为WC)的钨钴类硬质合金。如果合金中碳化物的颗粒较粗，则在其牌号后加“C”表示，如YG20C；如果碳化物的颗粒较细，则在其牌号后加“X”表示，如YG6X。同种合金，颗粒愈细，其硬度和耐磨性愈高，而其强度略微降低。反之，则硬度和耐磨性降低，而强度略微升高。

合金中钴的含量对其性能影响较大。一般钴含量愈高，则强度、韧性愈高，而硬度和耐磨性就愈低。因此，钴含量较高的钨钴类硬质合金，常用来制造粗加工刃具以及冲裁、冲性、拉伸、冷镦等模具。一般地，钨钴类硬质合金常用来制造加工铸铁等脆性材料和有色金属的刃具以及各种模具、量具等。2

钨钴钛类硬质合金钨钴钛类硬质合金的化学成分主要为WC、TiC和Co。其牌号用“硬”和“钛”的汉语拼音第一个字母“Y”和“T”加碳化钛的百分含量表示。如YT30表示含碳化钛为30%(余量为WC和Co)的钨钻钛类硬质合金。

由于钨钻钛类硬质合金中含有碳化钛，因此，它的硬度、红硬性、耐磨性都比钨钴类硬质合金的高，但强度和韧性却较低。同类合金中，碳化钛含量愈高，则其硬度、红硬性愈高，但强度和韧性则愈低；而合金中钻含量愈高，强度、韧性就愈好，但硬度、红硬性和耐磨性却愈低。由于钨钴钛类硬质合金的硬度很高，并且切削钢材等塑性材料时不粘刀、不易断，使用寿命较高，因此常用来制造切削钢材等塑性材料的刃具。

通用硬质合金通用硬质合金又称为万能硬质合金。其化学成分主要为碳化钨、碳化钛、碳化钽(或碳化铌)和钴。其牌号用“硬”和“万”的汉语拼音第一个字母“Y”和“w”加序号表示。如YWl表示一号通用硬质合金。

由于这种合金用碳化钽(或碳化铌)取代了部分碳化钛，因此合金的性能介于钨钻类和钨钴钛类硬质合金之间，并且在硬度不变的情况下，碳化钛被取代的愈多，合金的抗弯强度愈高。因此，它既可以用来加工铸铁等脆性材料，也可用来加工钢材等塑性材料，并且还能用来加工高锰钢、耐热钢、不锈钢以及其他一些高合金钢等难加工材料。2

钢结硬质合金钢结硬质合金是以碳化钛或碳化钨等一种或几种碳化物为硬质相，以合金钢、工具钢、不锈钢等作为黏结剂，用粉末冶金方法制得的一种工具材料。它不仅具有硬质合金的高耐磨性、高红硬性、抗氧化性和耐蚀性，而且还具有钢的可焊性、可加工性、可热处理性和可锻性。在钢结硬质合金中，黏结剂的种类不同，其用途也有所差别，例如YE65，用于制造各种形状复杂的刀具如麻花钻、铣刀等，也可用来制造较高温度下工作的模具和耐磨零件。2

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任毅如 - 副教授 - 湖南大学