刀具材料粉末冶金硬质合金.docx

工具钢 耐磨工具钢工具钢（Tool steel），是用以制造切削刀具、量具、模具和耐磨工具的钢。工具钢具有较高的硬度和在高温下能保持高硬度得红硬性，以及高的耐磨性和适当的韧性。工具钢一般分为碳素工具钢、合金工具钢和高速工具钢。碳素工具钢一、生产品种热轧棒材 圆钢直径或方钢边长8mm-80mm 锻制棒材 圆钢直径或方钢边长50mm-150mm 冷拉棒材圆钢直径8mm-40mm 热轧钢板 厚度0.7mm-15mm 冷拉钢带厚度0.10mm-3.60mm 冷拉钢丝圆钢丝直径0.050mm-16mm 热轧扁钢 厚度*宽度 3mm-30mm*（10、12、14、16、18、20、22、25、28、30、32、35、38、40、45、50、55、60、65、90、100、160）mm 锻制扁钢 厚度*宽度 10mm-65mm*（40、45、50、55、60、65、70、80、90、100、110、120、130、150、170、180、190、200）mm 二、性能和用途T7、T7A 亚共析钢。具有较好的塑、韧性和强度，以及一定的硬度，能承受震动和冲击负荷，但切削能力差。用于制造承受冲击负荷不大，且要求具有适当硬度和耐磨性，及较好的韧性的工具，如锻模、凿子、锤、冲头、金属剪切刀、扩孔钻、钢印、木工工具、风动工具、机床顶尖、钳工工具、钻凿工具、较钝的外科医疗用具等。 T8、T8A 共析钢。淬火加热时容易过热，变形也大，塑性和强度比较低，不宜制造承受较大冲击的工具，但经热处理后有较高的硬度和耐磨性。用于制造切削刃口在工作时不变热的工具，如木工工具、风动工具、钳工工具、简单模具、铆钉冲模、中心孔铳和冲模、切削钢材用工具、轴承、刀具、铝锡合金压铸板和型芯，以及各类弹簧等。 T8Mn、T8MnA 共析钢。具有较高的淬透性和硬度，但塑性和强度较低。用于制造断面较大的木工工具、手锯锯条、刻印工具、铆钉冲模、发条、带锯锯条、圆盘锯片、煤矿用凿、石工用凿等。 T9、T9A 过共析钢。具有较高的硬度，但塑性和强度较低。用于制造要求较高硬度且有一定韧性的各种工具，如刻印工具、铆钉冲模、压床模、冲头、木工工具、农机切割零件、凿岩工具和铸模的分流钉等。 T10、T10A过共析钢。晶粒细，在淬火加热时（温度达800）不致过热，仍能保持细品粒组织；淬火后钢中有未溶的过剩碳化物，所以具有比T8、T8A钢更高的耐磨性，但韧性较低。 用于制造切削刃口在工作时不变热的工具，不承受冲击负荷而具有锋利刃口和少许韧性的工具，如加工木材用工具、手用横锯、手用细木工具、机用细木工具、麻花钻、拉丝模、冲模、冷镦模、螺丝锥、扩孔刀具、搓丝板、车刀、刨刀、铣刀、货币压模、小尺寸断面均匀的冷切边及冲孔模、低精度形状简单的卡板、钳工刮刀、硬岩石钻子、制铆钉和钉子用工具、螺丝刀、锉刀、刻纹用凿子、切纸和烟叶用刀具等。 T11、T11A 过共析钢。具有较好的综合力学性能（如硬度、耐磨性和韧性等），晶粒更细，在加热时对晶粒长大和形成碳化物网的敏感性小。用于制造在工作时切削刃口不变热的工具，如锯、錾刀、丝锥、锉刀、刮刀、发条、仪规、扩孔钻、板牙、切烟叶用刀具、尺寸不大和断面无急剧变化的冷冲模及木工刀具等。 工具钢T12、T12A 过共析钢。由于碳含量高。淬火后仍有较多的过剩碳化物，所以硬度和耐磨性高，但韧性低，且淬火变形大。不适于制造切削速度高和受冲击负荷的工具。用于制造不受冲击负荷，切削速度不高，切削刃口不变热的工具，如车刀、铣刀、钻头、铰刀、扩孔钻、丝锥、板牙、刮刀、量规、刀片、小型冲头、钢锉、锯、发条、切烟叶用刀具，及断面尺寸小的冷切边模和冲口模等。 用于制造不受冲击负荷，但要求极高硬度的金属切削工具，如剃刀、刮刀、拉丝工具、锉刀、刻纹用工具、钻子，以及坚硬岩石加工用工具和雕刻用工具等。 合金工具钢工具钢简介 合金工具钢 alloy tool steel 在碳素工具钢中加入Si、Mn、Ni、Cr、W、Mo、V等合金元素的钢。 加入Cr和Mn可以提高工具钢的淬透性，可根据要求，有选择地加入或同时加入其他元素(加入总量一般不超过5%)，即形成一系列的合金工具钢。好。 按用途分类 合金工具钢的淬硬性、淬透性、耐磨性和韧性均比碳素工具钢高，按用途大致可分为刃具、模具和量具用钢3类。其中碳含量高的钢（碳质量分数大于0080%）多用于制造刃具、量具和冷作模具，这类钢淬火后的硬度在HRC60以上，且具有足够的耐磨性；碳含量中等的钢（碳质量分数 0.35%0.70%）多用于制造热作模具，这类钢淬火后的硬度稍低，为HRC5055,但韧性良好。 高速工具钢高速工具钢主要用于制造高效率的切削刀具。由于其具有红硬性高、耐磨性好、强度高等特性，也用于制造性能要求高的模具、轧辊、高温轴承和高温弹簧等。高速工具钢经热处理后的使用硬度可达HRC63以上，在600左右的工作温度下仍能保持高的硬度，而且其韧性、耐磨性和耐热性均较好。退火状态的高速工具钢的主要合金元素有多、钼、铬、钒，还有一些高速工具钢中加入了钴、铝等元素。这类钢属于高碳高合金莱氏体钢，其主要的组织特征之一是含有大量的碳化物。铸态高速工具钢中的碳化物是共晶碳化物，经热压力加工后破碎成颗粒状分布在钢中，称为一次碳化物；从奥氏体和马氏体基体中析出的碳化物称为二次碳化物。这些碳化物对高速工具钢的性能影响很大，特别是二次碳化物，其对钢的奥氏本晶粒度和二次硬化等性能有很大影响。碳化物的数量、类型与钢的化学成分有关，而碳化物的颗粒度和分布则与钢的变形量有关。钨、钼是高速工具钢的主要合金元素，对钢的二次硬化和其他性能起重要作用。铬对钢的淬透性、抗氧化性和耐磨性起重要作用，对二次硬化也有一定的作用。钒对钢的二次硬化和耐磨性起重要作用，但降低可磨削性能。 高速工具钢的淬火温度很高，接近熔点，其目的是使合金碳化物更多的溶入基体中，使钢具有更好的二次硬化能力。高速工具钢淬火后硬度升高，此为第一次硬化，但淬火温度越高，则回火后的强度和韧性越低。淬火后在350以下低温回火硬度下降在350以上温度回火硬度逐渐提高，至520580范围内回火（化学成分不同，回火温度不同）出现第二次硬度高峰，并超过淬火硬度，此为二次硬化。这是高速工具钢的重要特性。 高速工具钢除了具有高的硬度、耐磨性、红硬性等使用性能外，还具有一定的热塑性、可磨削性等工艺性能。 多系高速工具钢主要合金元素是钨，不含钼或含少量钼。其主要特性是过热敏感性小，脱碳敏感性小、热处理和热加工温度范围较宽，但碳化物颗粒粗大，分布均匀性差，影响钢的韧性和塑性。 钨钼系高速工具钢的主要合金元素是钨和钼。其主要特性是碳化物的颗粒度和分布均优于钨系高速工具钢，脱碳敏感性和过热敏感性低于钼系高速工具钢，使用性能和工艺性能均较好。 钼系高速工具钢的主要合金元素是钼，不含钨或含少量钨。其主要特性是碳化物颗粒细，分布均匀、韧性好，但脱碳敏感性和过热敏感性大、热加工和热处理范围窄。 含钻高速工具钢是在通用高速工具钢的基础上加入一定量的钴，可显著提高钢的硬度、耐磨性和韧性。 粉末高速工具钢是用粉末冶金方法产生的。首先用雾化法制取低氧高速工具钢预合金粉末，然后用冷、热静压机将粉末压实成全致密的钢坯，再经锻、轧成材。粉末高速工具钢的碳化物细小、分布均匀，韧性、可磨削性和尺寸稳定性等均很好，可生产用铸锭法个可能产生更高合金元素含量的超硬高速工具钢。粉末高速工具钢可分为3类，第一类是含钴高速工具钢，其特点是具有接近硬质合金的硬度，而且还具有良好的可锻性、可加工性、可磨性和强韧性。第二类是无钴高钨、钼、钒超硬高速工具钢。第三类是超级耐磨高速工具钢。其硬度不太高，但耐磨性极好，主要用于要求高耐磨并承受冲击负荷的工作条件。 工具钢的特性（1） 硬度工具钢制成工具经热处理后具有足够高的硬度，如用于金属切削加工的工具一般在HRC60以上。工具在高的切削速度和加工硬材料所产生高温的受热条件下，仍能保持高的硬度和良好的红硬性。碳素工具钢和合金工具钢一般在180250、高速工具钢在600左右的工作温度下，仍能保持较高的硬度。红硬性对热变形模具和高速切削刀具用钢是非常重要的性能。 （2） 耐磨性工具钢具有良好的耐磨性，即抵抗磨损的能力。工具在承受相当大的压力和摩擦力的条件下，仍能保持其形状和尺寸不变。 （3） 强度和韧性工具钢具有一定的强度和韧性，使工具在工作中能够承受负荷、冲击、震动和弯曲等复杂的应力，以保证工具的正常使用。 （4） 其他性能由于各种工具的工作条件不同，工具用钢还具有一些其他性能，如模具用钢还应具有一定的高温力学性能、热疲劳性、导热性和耐磨腐蚀性能等。 工艺性能工具钢除了具有上述使用性能外，还应具有良好的工艺性能。 （1） 加工性工具钢应具有良好的热压力加工性能和机械加工性能，才能保证工具的制造和使用。钢的加工性取决于化学成分、组织的质量。 （2） 淬火温度范围工具钢的淬火温度应足够宽，以减少过热的可能性。 （3） 淬硬性和淬透性淬硬性是钢在淬火后所能达到最高硬度的性能。淬硬性主要与钢的化学成分特别是碳含量有关，碳含量越高，则钢的淬硬性越高。 淬透性表示钢在淬火后从表面到内部的硬度分布状况。淬透性的高低与钢的化学成分、纯洁度、晶粒度有关。 根据用于制造不同的工具，对这两种性能各有一定的要求。 （4） 脱碳敏感性工具表面发生脱碳，将使表面层硬度降低，因此要求工具钢的脱碳敏感性低。在相同的加条件下，钢的脱碳敏感性取决于其化学成分。 （5） 热处理变形性工具在热处理时，要求其尺寸和外形稳定。 （6） 耐削性对很制造刀具和量具用钢。要求具有良好的磨削性。钢的磨削性与其化学成分有关，特别是钒含量，如果钒质量分数不小于0.50%则磨削性变坏。 高速工具钢和合金工具钢工艺及参数上的区别高速工具钢也是一种合金工具钢，其中含有C,Mn,Si,Cr,V,W,Mo,Co.而它能用来做高速旋转切割工具，能耐磨，耐高温，就是其中Cr,V,W,Mo得比例比较大（你也是同行，这里就不细讲了），以 W12Cr4V5Co5为例，Cr-3.75%-5%,V-4.5%-5.25%,W-11.75%-13%.其中Cr和V得比例不得低于3%。P和S得含量不得大于0.030%。 合金工具钢的加工方法主要是压力加工钢和切削工具钢。合金工具钢种类和多，有冷作，热作，无磁，塑料模具钢等等，同时Cr和V得比例不能过低。冷作模具工具钢的选择 冷作模具工具钢的选择，在实际用途中工具钢是根据模具主要失效机理进行选择的。选择工具钢仅仅拥有钢材性能方面的知识是远远不够的，还必须考虑生产零件的数量，被加工材料的类型，厚度及其硬度等因素。选择工具钢的一种基本方法是先把除磨损外的其他失效机理全部排除，然后选择具备最适合耐磨损性的工具钢，以满足产品生产量的要求。高速钢高速钢是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢，又称高速工具钢或锋钢。高速钢是美国的F.W.泰勒和M.怀特于1898年创制的。高速钢的工艺性能好，强度和韧性配合好，因此主要用来制造复杂的薄刃和耐冲击的金属切削刀具，也可制造高温轴承和冷挤压模具等。除用熔炼方法生产的高速钢外，20世纪60年代以后又出现了粉末冶金高速钢，它的优点是避免了熔炼法生产所造成的碳化物偏析而引起机械性能降低和热处理变形。展开 高速钢 简介高速钢(High Speed Steels) 又名风钢或锋钢，意思是淬火时即使在空气中冷却也能硬化，并且很锋利。它是一种成分复杂的合金钢，含有钨、钼、铬、钒、钴等碳化物形成元素。合金元素总量达1025%左右。它在高速切削产生高热情况下(约500)仍能保持高的硬度，HRC能在60以上。这就是高速钢最主要的特性红硬性。而碳素工具钢经淬火和低温回火后，在室温下虽有很高的硬度，但当温度高于200时，硬度便急剧下降，在500硬度已降到与退火状态相似的程度，完全丧失了切削金属的能力，这就限制了碳素工具钢制作切削工具用。而高速钢由于红硬性好，弥补了碳素工具钢的致命缺点，可以用来制造切削工具。 高速钢的热处理工艺较为复杂，必须经过退火、淬火、回火等一系列过程。退火的目的是消除应力，降低硬度，使显微组织均匀，便于淬火。退火温度一般为860880。淬火时由于它的导热性差一般分两阶段进行。先在800850预热(以免引起大的热应力)，然后迅速加 热到淬火温度11901290（不同牌号实际使用时温度有区别），后油冷或空冷或充气体冷却。工厂均采用盐炉加热，现真空炉使用也相当广泛。淬火后因内部组织还保留一部分(约30%)残余奥氏体没有转变成马氏体，影响了高速钢的性能。为使残余奥氏体转变，进一步提高硬度和耐磨性，一般要进行23次回火，回火温度560，每次保温1小时。 生产制造方法：通常采用电炉生产，近来曾采用粉末冶金方法生产高速钢，使碳化物呈极细小的颗粒均匀地分布在基体上，提高了使用寿命。 用途：用于制造各种切削工具。如车刀、钻头、滚刀、机用锯条及要求高的模具等。 主要生产厂我国江苏天工、上钢五厂、河冶科技、宝钢是生产高速钢的主要生产厂。 主要进口生产国家我国主要从日本、俄罗斯、德国、奥地利、法国、乌克兰、巴西等国进口。 种类高速钢是一种复杂的钢种,含碳量一般在0.701.65%之间。含合金元素量较多，总量可达1025%。按所含合金元素不同可分为：钨系高速钢（含钨 918%）；钨钼系高速钢（含钨512%,含钼26%）；高钼系高速钢（含钨02%,含钼510%）；钒高速钢，按含钒量的不同又分一般含钒量（含钒 12%)和高含钒量(含钒2.55%)的高速钢；钴高速钢（含钴 510%）。按用途不同高速钢又可分为通用型和特殊用途两种。通用型高速钢：主要用于制造切削硬度HB300的金属材料的切削刀具 (如钻头、丝锥、锯条)和精密刀具（如滚刀、插齿刀、拉刀），常用的钢号有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。特殊用途高速钢:包括钴高速钢和超硬型高速钢（硬度HRC6870）,主要用于制造切削难加工金属（如高温合金、钛合金和高强钢等）的刀具，常用的钢号有W12Cr4V5Co5、W2Mo9Cr4VCo8等。 规格和外观质量规格主要有圆钢和方钢、板材。钢材的表面要加工良好，不得有肉眼可见的裂纹、折叠、结疤和发纹。冷拔钢材表面应洁净、光滑、无夹杂和氧化皮等。 化学成分我国国标和日本工业标准中主要钢号的化学成分如表 6726。 物理性能高速钢一般不做抗拉强度检验，而以金相、硬度检验为主。 钨系和钼系高速钢经正确的热处理后，洛氏硬度能达到63以上，钴系高速钢在65以上。钢材的酸浸低倍组织不得有肉眼可见的缩孔 、翻皮。中心疏松，一般疏松应小于1级。 金相检验的内容主要包括脱碳层、显微组织和碳化物不均匀度3个项目。 1.高速钢不应有明显的脱碳。显微组织不得有鱼骨状共晶莱氏体存在。 2.高速钢中碳化物不均匀度对质量影响最大，目前冶金和机械部门对碳化物不均匀度的级别 十分重视。根据钢的不同用途可对碳化物不均匀度提出不同的级别要求，通常情况下应小于3级。 3.用高速钢制造切削工具，除因其具有高硬度、高耐磨性和足够的韧性之外，还有一个重要因素是具有红硬性。（红硬性是指刀具在高速切削时，刀刃在红热状态下抵抗软化的能力。） 一种衡量红硬性的方法是先把钢加热至580650，保温1小时,然后冷却,这样反复4次后测量其硬度值。高速钢的淬火温度一般均接近钢的熔点，如钨系高速钢为12101240，高钼系高速钢为11801210。淬火后一般需在 540560之间回火3次。提高淬火温度可以增加钢的红硬性。为了提高高速钢刀具的使用寿命，可对其表面进行强化处理，如低温氰化、氮化、硫氮共渗等。 包装成捆交货，用铁丝捆扎，并有标牌标明炉号，规格等印记。但对冷轧钢还要涂防锈油，并用防潮纸包裹，对银亮钢还应装箱。 高速钢 检验检验高速钢碳化物不均匀度与试样的腐蚀时间有关。有关标准中只提出腐蚀要适当不能过腐蚀，这一点往往被人们所忽视。实践证实，如果发生了过腐蚀，就会将碳化物染黑，表现出不均匀程度改善的假相，就可能将质量不好的高速钢误判为优质钢，这一点尤为重要。钨钢简介 含钨的钢材 ,比如高速钢和某些热作模具钢，钢材中含钨对钢材硬度和耐热性能有很显著的提高，但是韧性会急剧下降。 硬质合金中主要成分为碳化钨和钴，其占所有成分的99%，1%为其他金属，所以也被称作钨钢。 钨钢属于硬质合金，又称之为钨钛合金。硬度可以达到8995HRA，正因如此，钨钢的产品（常见的有钨钢手表），具有不易被磨损，坚硬不怕退火，但质脆的特性。 常用于高精度机械加工、高精度刀具材料、车床、冲击钻钻头、玻璃刀刀头、瓷砖割刀之上，坚硬不怕退火，但质脆。属于稀有金属之列 。 钨钢（硬质合金）具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500的温度下也基本保持不变，在1000时仍有很高的硬度。硬质合金广泛用作材料，如车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀等，用于切削铸铁、有色金属、塑料、化纤、石墨、玻璃、石材和普通钢材，也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材料。现在新型硬质合金的切削速度等于碳素钢的数百倍。 钨钢（ 硬质合金）还可用来制作凿岩工具、采掘工具、钻探工具、测量量具、耐磨零件、金属磨具、汽缸衬里、精密轴承、喷嘴等。 成分结构钨钢烧结成型就是将粉末压制成坯料，再进烧结炉加热到一定温度（烧结温度），并保持一定的时间（保温时间），然后冷却下来，从而得到所需性能的钨钢材料。 钨钢烧结过程可以分为四个基本阶段： 1：脱除成形剂及预烧阶段，在这个阶段烧结体发生如下变化： 成型剂的脱除，烧结初期随着温度的升高，成型剂逐渐分解或汽化，排除出烧结体，与此同时，成型剂或多或少给烧结体增碳，增碳量将随成型剂的种类、数量以及烧结工艺的不同而改变。 粉末表面氧化物被还原，在烧结温度下，氢可以还原钴和钨的氧化物，若在真空脱除成型剂和烧结时，碳氧反应还不强烈。粉末颗粒间的接触应力逐渐消除，粘结金属粉末开始产生回复和再结晶，表面扩散开始发生，压块强度有所提高。 2：固相烧结阶段（800-共晶温度） 在出现液相以前的温度下，除了继续进行上一阶段所发生的过程外，固相反应和扩散加剧，塑性流动增强，烧结体出现明显的收缩。 3：液相烧结阶段（共晶温度-烧结温度） 当烧结体出现液相以后，收缩很快完成，接着产生结晶转变，形成合金的基本组织和结构。 4：冷却阶段（烧结温度-室温） 在这一阶段，钨钢的组织和相成分随冷却条件的不同而产生某些变化，可以利用这一特点，对钨钢进行热处理以提高其物理机械性能。硬质合金科技名词定义硬质合金 英文名称：hardmetal;cemented carbide 定义：由作为主要组元的难熔金属碳化物和起黏结相作用的金属组成的烧结材料，具有高强度和高耐磨性。 应用学科：机械工程（一级学科）；机械工程(2)粉末冶金（二级学科）；粉末冶金材料与制品（三级学科） 以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500的温度下也基本保持不变，在1000时仍有很高的硬度。硬质合金广泛用作刀具材料，如车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀等，用于切削铸铁、有色金属、塑料、化纤、石墨、玻璃、石材和普通钢材，也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材料。现在新型硬质合金刀具的切削速度等于碳素钢的数百倍。英文：cemented carbide,tungsten carbide,hard metal,hard alloy 性质硬质合金是以高硬度难熔金属的碳化物（WC、TiC)微米级粉末为主要成分，以钴（Co）或镍（Ni）、钼（Mo）为粘结剂，在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品。 B、B、B族金属的碳化物、氮化物、硼化物等，由于硬度和熔点特别高，统称为硬质合金。下面以碳化物为重点来说明硬质含金的结构、特征和应用。 A、A、A族金属与碳形成的金属型碳化物中，由于碳原子半径小，能填充于金属品格的空隙中并保留金属原有的晶格形式，形成间隙固溶体。在适当条件下，这类固溶体还能继续溶解它的组成元素，直到达到饱和为止。因此，它们的组成可以在一定范围内变动（例如碳化钛的组成就在TiC0.5TiC之间变动），化学式不符合化合价规则。当溶解的碳含量超过某个极限时（例如碳化钛中TiC=11），晶格型式将发生变化，使原金属晶格转变成另一种形式的金属晶格，这时的间充固溶体叫做间充化合物。 金属型碳化物，尤其是B、B、B族金属碳化物的熔点都在3273K以上，其中碳化铪、碳化钽分别为4160K和4150K，是当前所知道的物质中熔点最高的。大多数碳化物的硬度很大，它们的显微硬度大于1800kgmm2（显微硬度是硬度表示方法之一，多用于硬质合金和硬质化合物，显微硬度1800kgmm2相当于莫氏一金刚石一硬度9）。许多碳化物高温下不易分解，抗氧化能力比其组分金属强。碳化钛在所有碳化物中热稳定性最好，是一种非常重要的金属型碳化物。然而，在氧化气氛中，所有碳化物高温下都容易被氧化，可以说这是碳化物的一大弱点。 除碳原子外，氮原子、硼原子也能进入金属晶格的空隙中，形成间充固溶体。它们与间充型碳化物的性质相似，能导电、导热、熔点高、硬度大，同时脆性也大。 硬质合金的基体由两部分组成：一部分是硬化相；另一部分是粘结金属。 硬化相是元素周期表中过渡金属的碳化物，如碳化钨、碳化钛、碳化钽，它们的硬度很高，熔点都在2000以上，有的甚至超过4000。另外，过渡金属的氮化物、硼化物、硅化物也有类似的特性，也可以充当硬质合金中的硬化相。硬化相的存在决定了合金具有极高硬度和耐磨性。 粘结金属一般是铁族金属，常用的是钴和镍。 制造硬质合金时，选用的原料粉末粒度在12微米之间，且纯度很高。原料按规定组成比例进行配料，加进酒精或其他介质在湿式球磨机中湿磨，使它们充分混合、粉碎，经干燥、过筛后加入蜡或胶等一类的成型剂，再经过干燥、过筛制得混合料。然后，把混合料制粒、压型，加热到接近粘结金属熔点（13001500）的时候，硬化相与粘结金属便形成共晶合金。经过冷却，硬化相分布在粘结金属组成的网格里，彼此紧密地联系在一起，形成一个牢固的整体。硬质合金的硬度取决于硬化相含量和晶粒粒度，即硬化相含量越高、晶粒越细，则硬度也越大。硬质合金的韧性由粘结金属决定，粘结金属含量越高，抗弯强度越大。 用途1923年，德国的施勒特尔往碳化钨粉末中加进10%20%的钴做粘结剂，发明了碳化钨和钴的新合金，硬度仅次于金刚石，这是世界上人工制成的第一种硬质合金。用这种合金制成的刀具切削钢材时，刀刃会很快磨损，甚至刃口崩裂。1929年美国的施瓦茨科夫在原有成分中加进了一定量的碳化钨和碳化钛的复式碳化物，改善了刀具切削钢材的性能。这是硬质合金发展史上的又一成就。 硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500的温度下也基本保持不变，在1000时仍有很高的硬度。硬质合金广泛用作刀具材料，如车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀等，用于切削铸铁、有色金属、塑料、化纤、石墨、玻璃、石材和普通钢材，也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材料。现在新型硬质合金刀具的切削速度等于碳素钢的数百倍。 硬质合金还可用来制作凿岩工具、采掘工具、钻探工具、测量量具、耐磨零件、金属磨具、汽缸衬里、精密轴承、喷嘴、五金模具（如拉丝模具、螺栓模具、螺母模具、以及各种紧固件模具，硬质合金的优良性能逐步替代了以前的钢铁模具）。 近二十年来，涂层硬质合金也问世了。1969年瑞典研制成功了碳化钛涂层刀具，刀具的基体是钨钛钴硬质合金或钨钴硬质合金，表面碳化钛涂层的厚度不过几微米，但是与同牌号的合金刀具相比，使用寿命延长了3倍，切削速度提高25%50%。20世纪70年代已出现第四代涂层工具，可用来切削很难加工的材料。 硬质合金是怎样烧结而成的？ 硬质合金是将这种或多种难熔金属的碳化物和粘接剂金属，用粉末冶金方法制成的金属材料。 主要生产国家世界上有50多个国家生产硬质合金，总产量可达2700028000t-，主要生产国有美国、俄罗斯、瑞典、中国、德国、日本、英国、法国等，世界硬质合金市场基本处于饱和状态，市场竞争十分激烈。中国硬质合金工业是50年代末期开始形成的，6070年代中国硬质合金工业得到了迅速发展，90年代初中国硬质合金总生产能力达6000t，硬质合金总产量达5000t，仅次于俄罗斯和美国，居世界第3位。 硬质合金球硬质合金球是以高硬度难熔金属的碳化物（WC、TiC)微米级粉末为主要成分，以钴（Co）或镍（Ni）、钼（Mo）为粘结剂，在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品，现目前常见的硬质合金有YG、YN、YT、YW系列。 常用的硬质合金球主要分：YG6硬质合金球. YG6x硬质合金球. YG8硬质合金球. YG13硬质合金球.YG20硬质合金球. YN6硬质合金球.YN9硬质合金球.YN12硬质合金球.YT5硬质合金球.YT15硬质合金球。 分类与牌号 WC刀具钨钴类硬质合金 主要成分是碳化钨（WC）和粘结剂钴（Co）。 其牌号是由“YG”（“硬、钴”两字汉语拼音字首）和平均含钴量的百分数组成。 例如，YG8，表示平均WCo=8%，其余为碳化钨的钨钴类硬质合金。 TIC刀具钨钛钴类硬质合金 主要成分是碳化钨、碳化钛（TiC）及钴。 其牌号由“YT”（“硬、钛”两字汉语拼音字首）和碳化钛平均含量组成。 例如，YT15，表示平均WTi=15%，其余为碳化钨和钴含量的钨钛钴类硬质合金。 钨钛钽刀具钨钛钽（铌）类硬质合金 主要成分是碳化钨、碳化钛、碳化钽（或碳化铌）及钴。这类硬质合金又称通用硬质合金或万能硬质合金。 其牌号由“YW”（“硬”、“万”两字汉语拼音字首）加顺序号组成，如 YW1。 性能特点 硬质合金焊接刀片硬度高（8693HRA，相当于6981HRC）； 热硬性好（可达9001000，保持60HRC）； 耐磨性好。 硬质合金刀具比高速钢切削速度高47倍，刀具寿命高580倍。制造模具、量具，寿命比合金工具钢高 20150倍。可切削50HRC左右的硬质材料。 但硬质合金脆性大，不能进行切削加工，难以制成形状复杂的整体刀具，因而常制成不同形状的刀片，采用焊接、粘接、机械夹持等方法安装在刀体或模具体上使用。 异型棒材 烧结成型硬质合金烧结成型就是将粉末压制成坯料，再进烧结炉加热到一定温度（烧结温度），并保持一定的时间（保温时间），然后冷却下来，从而得到所需性能的硬质合金材料。 硬质合金烧结过程可以分为四个基本阶段： 1：脱除成形剂及预烧阶段，在这个阶段烧结体发生如下变化： 成型剂的脱除，烧结初期随着温度的升高，成型剂逐渐分解或汽化，排除出烧结体，与此同时，成型剂或多或少给烧结体增碳，增碳量将随成型剂的种类、数量以及烧结工艺的不同而改变。 粉末表面氧化物被还原，在烧结温度下，氢可以还原钴和钨的氧化物，若在真空脱除成型剂和烧结时，碳氧反应还不强烈。粉末颗粒间的接触应力逐渐消除，粘结金属粉末开始产生回复和再结晶，表面扩散开始发生，压块强度有所提高。 2：固相烧结阶段（800-共晶温度） 在出现液相以前的温度下，除了继续进行上一阶段所发生的过程外，固相反应和扩散加剧，塑性流动增强，烧结体出现明显的收缩。 3：液相烧结阶段（共晶温度-烧结温度） 当烧结体出现液相以后，收缩很快完成，接着产生结晶转变，形成合金的基本组织和结构。 4：冷却阶段（烧结温度-室温） 在这一阶段，合金的组织和相成分随冷却条件的不同而产生某些变化，可以利用这一特点，对硬质合金进行热处理以提高其物理机械性能。 硬质合金牌号性能、应用推荐及牌号对照 合金 牌号物理机械性能推荐用途相当于 ISO相当于 国内密度g/cm2抗弯强度不 低于N/cm2硬度不低于 HRAYG3X14.6-15.2132092适于铸铁、有色金属及合金淬火钢合金钢小切削断面高速精加工。K01YG3XYG6A14.6-15.0137091.5适于硬铸铁，有色金属及其合金的半精加工，亦适于高锰钢、淬火钢、合金钢的半精加工及精加工。K05YG6AYG6X14.6-15.0142091经生产使用证明，该合金加工冷硬合金铸铁与耐热合金钢可获得良好的效果，也适于普通铸铁的精加工。K10YG6XYK1514.2-14.6210091适于加工整体合金钻、铣、铰等刀具。具有较高的耐磨性及韧性。K15 K20YK15YG614.5-14.9138089适于用铸铁、有色金属及合金非金属材料中等切削速度下半精加工。K20YG6YG6X-114.6-15.0150090适于铸铁，有色金属及其合金非金属材料连续切削时的精车，间断切削时的半精车、精车、小断面精车、粗车螺纹、连续断面的半精铣与精铣，孔的粗扩与精扩。K20YG6X-1YG8N14.5-14.8200090适于铸铁、白口铸铁、球墨铸铁以及铬、镍不锈钢等合金材料的高速切削。K30YG8NYG814.5-14.9160089.5适于铸铁、有色金属及其合金与非金属材料加工中，不平整断面和间断切削时的粗车、粗刨、粗铣，一般孔和深孔的钻孔、扩孔。K30YG8YG10X14.3-14.7220089.5适于制造细径微钻、立铣刀、旋转锉刀等。K35YG10XYS2T14.4-14.6220091.5属超细颗粒合金，适于低速粗车，铣削耐热合金及钛合金，作切断刀及丝锥、锯片铣刀尤佳。K30YS2TYL10.114.9190091.5具有较好的耐磨性和抗弯强度，主要用为生产挤压棒材，适合做一般钻头、刀具等耐磨件。K15-K25YL10.1YL10.214.5220091.5具有很好的耐磨性和抗弯强度，主要用来生产挤压棒材，制作小直径微型钻头、钟表加工用刀具，整体铰刀等其它刃具和耐磨零件。K25-K35YL10.2YG1513.9-14.2210087适于高压缩率下钢棒和钢管拉伸，在较大应力下工作的顶锻、穿孔及冲压工具。YG15YG2013.4-13.7250085适于制作冲压模具，如冲压手表零件、乐器弹簧片等；冲制电池壳、牙膏皮的模具；小尺寸钢球、螺钉、螺帽等的冲压模具；热轧麻花钻头的压板。YG20YG20C13.4-13.7220082适于制作标准件、轴承、工具等行业用的冷镦、冷冲、冷压模具；弹头对弹壳的冲压模具。YG20CYT1511.0-11.7115091适用于碳素钢与合金钢加工中，连续切削时的粗车、半精车及精车，间断切削时的小断面精车，连续面的半精铣与精铣，孔的粗扩与精扩。P10YT15YT1411.2-12.0127090.5适于在碳素钢与合金钢加工中，不平整断面和连续切削时的粗车，间断切削时的半精车与精车，连续断面粗铣，铸孔的扩钻与粗扩。P20YT14YT512.5-13.2143089.5适于碳素钢与合金钢（包括钢锻件，冲压件及铸件的表皮）加工不平整断面与间断切削时的粗车、粗刨、半精刨，非连续面的粗铣及钻孔。P30YT5YS2512.8-13.2200091适应于碳素钢、铸钢、高锰钢、高强度钢及合金钢的粗车、铣削和刨削。P20、P40YS25YS3012.45180091属超细颗粒合金，适于大走刀高效率铣削各种钢材，尤其是合金钢的铣削。P25 P30YS30YW112.6-13.5118091.5适于耐热钢、高锰钢、不锈钢等难加工钢材及普通钢和铸铁的加工。M10YW1YW212.4-13.5135090.5适于耐热钢、高锰钢、不锈钢及高级合金钢等特殊难加工钢材的精加工，半精加工。普通钢材和铸铁的加工。M20YW2YT1511.0-11.7115091适用于碳素钢与合金钢加工中，连续切削时的粗车、半精车及精车，间断切削时的小断面精车，连续面的半精铣与精铣，孔的粗扩与精扩。P10YT1411.2-12.0120090.0适于在碳素钢合金钢加工中， 不平整断面和连续切削时的粗车，间断切削时的半精车与精车，连续断面粗铣，铸孔的扩钻与粗扩。P20YT512.5-13.2140089.5适于碳素钢与合金钢（包括钢锻件，冲压件及铸件的表皮）加工不平整断面与间断切削时的粗车、粗刨、半精刨，非连续面的粗铣及钻孔。P30YS3012.45180091.0属超细颗粒合金，适于大走刀高效率铣削各种钢材，尤其是合金钢的铣削。P25 P30YS2512.8-13.2200091.0适应于碳素钢、铸钢、高锰钢、高强度钢及合金钢的粗车、铣削和刨削。M20、M30P20、P40YS2T14.4-14.6220091.5属超细颗粒合金，适于低速粗车，铣削耐热合金及钛合金，作切断刀及丝锥、锯片铣刀尤佳。K30 M30YW112.6-13.5120091.5适于耐热、高锰钢、不锈钢等难加工钢材及普通钢材和铸铁的加工。M10YW212.4-13.5135090.5适于耐热钢、高锰钢、不锈钢及高级合金钢等特殊难加工钢材的精加工，并精加工。普通钢材和铸铁的加工。M20YW312.7-13.3130092适于合金钢、高强度钢、低合金、超强度钢的精加工和半精加工。亦可在冲击力小的情况下精加工。M10 M20YG6A14.6-15.0140091.5适于硬铸铁，有色金属及其合金的半精加工，亦适于高锰钢、淬火钢、合金钢的半精加工及精加工。K10YG6X14.6-15.0140091经生产使用证明，该合金加工冷硬合金铸铁与耐热合金钢可获得良好的效果，也适于普通铸铁的精加工。K10YG614.6-15.0145089.5适于铸铁，有色金属及其合金非金属材料连续切削时的精车，间断切削时的半精车、精车、小断面精车、粗车螺纹、连续断面的半精铣与精铣，孔的粗扩与精扩。K20YG814.5-14.9150089适于铸铁、有色金属及其合金与非金属材料加工中，不平整断面和间断切削时的粗车、粗刨、粗铣，一般孔和深孔的钻孔、扩孔。K30YK1514.2-14.6210091适于加工整体合金钻、铣、铰等刀具。具有较高的耐磨性及韧性。K15 K20YG1513.9-14.2210087适于高压缩率下钢棒和钢管拉伸，在较大应力下工作的顶锻、穿孔及冲压工具。YG2013.4-13.7250085适于制作冲压模具，如冲压手表零件、乐器弹簧片等；冲制电池壳、牙膏皮的模具；小尺寸钢球、螺钉、螺帽等的冲压模具；热轧麻花钻头的压板。YG20C13.4-13.7220082适于制作标准件、轴承、工具等行业用的冷镦、冷冲、冷压模具；弹头对弹壳的冲压模具。YL10.114.9190091.5具有较好的耐磨性和抗弯度，主要用为生产挤压棒材，适合做一般钻头、刀具等耐磨件。K12-K25 M10-M30YL10.214.5220091.5具有很好的耐磨性和抗弯度，主要用来生产挤压棒材，制作小直径微型钻头、钟表加工用刀具，整体铰刀等其它刃具和耐磨零件。K25-K35 M25-M40发展趋势韩国YesTool公司推出的“KRUZ”硬质合金机夹孔加工刀具，采用了硬质相晶粒分别为0.2+0.5+0.8m的混合型高钴(13%)超细晶粒度基体，使刀具基体材料的强度和硬度都有较大的提高，配以接近整体型钻头强度的机夹刀片几何结构和夹紧方式以及独创的钻尖设计和高性能的氮化钛(TiN)与氮铝化钛(TiAlN)纳米物理涂层(PVD)，不仅适用于加工软质到硬质工件，甚至对极难加工的特殊材料工件，都能体现出优秀的切削性能。 瑞典山特维克可乐满公司(SandvikCoromant)新推出的钢材车削牌号GC4225、GC4235，采用了超细晶粒的梯度硬质合金基体，配以氮碳化钛中温化学涂层(MT-CVD)和细晶柱状a-Al2O3化学涂层，表面则采用消除表面应力的后处理工艺，即通过喷丸处理去掉前刀面CVD涂层的拉应力表层(TiN)，使露出表面的Al2O3的拉应力下降40%，内层涂层的应力下降20%，显著改善了刀片的抗微崩刃性能和抗剥落能力，在提高刀刃完整性和可靠性的同时还提高了涂层表面的光洁度，降低了刀片与切屑之间的粘结性。GC4225可覆盖从粗加工到精加工80%的应用领域，与一般的P25刀片比较刀具寿命可提高60%，生产效率提高33%，为钢件加工的首选牌号。株洲钻石切削刀具股份有限公司继两年前推出用于铸铁加工的YBD系列黑金刚牌号后，新推出的用于钢材加工的第二代黑金刚系列牌号YBC152和 YBC252也采用了表面富钴的梯度硬质合金基体材料，配以厚层的纤维状TiCN和细晶粒Al2O3的CVD涂层，具有极强的抗塑性变形能力和刃口强度，特别适合钢材的高速加工。新一代黑金刚牌号刀片在相同切削条件下，可提高切削速度25%以上；在同样切削速度下，刀具寿命可提高30%以上。在本次展会上推出表面富钴梯度硬质合金基体材料新牌号的还有：美国Kennametal公司的通用材质牌号KU30T、Valenite公司的加工不锈钢牌号VP5535、以色列ISCAR公司的适用于高速加工的改进型Al2O3MT-CVD复合涂层“a-TEC”系列(如：IC9150、IC9250、IC9350)牌号等。 在硬质合金中添加少量的元素可强化材料的硬质相和粘结相、净化晶界并显著提高材料的抗弯强度和冲击韧性。日本住友电工硬质合金株式会社推出的ACE系列涂层牌号(AC700G、AC2000、AC3000)，采用了加锆(Zr)的硬质合金基体材料，使新牌号基体材料的红硬性大幅度提高。日立工具技术株式会社新推出的HG系列涂层新牌号(HG8010、HG8025)则采用了所谓“三重锆效果”的CVD涂层新技术，其“第一重锆效果”就是在硬质合金基体材质中添加了锆(Zr)元素，以提高基体的抗高温变形能力；“第二重锆效果”则是用细晶柱状的锆(Zr)涂层取代通常的MT-TiCN涂层，从而提高了涂层的抗氧化性；“第三重锆效果”则是在涂层表面涂覆一层白色的锆(Zr)涂层，以提高刀具表面的润滑性、耐热性和抗剥落性。这种新型涂层牌号刀片具有良好的耐热性，特别适用于高效加工，与传统刀片相比，可提高加工效率150%，降低加工成本2030%。 超细晶粒硬质合金得到了越来越广泛的采用。除上述几家公司的新牌号采用了超细晶粒硬质合金基体外，Kennametal公司推出的新牌号KC5525、KC5510也采用了晶粒细化的高钴硬质合金基体，拥有钴含量达10%的超级细化晶粒的硬质合金基体，配以高铝含量的TiAlNPVD涂层，使刀具在断续切削时具有很高的刃口韧性的同时，又具有极强的抗热变形能力。ISCAR公司推出的用于整体硬质合金立铣刀的“AL-TEC”涂层系列(如：IC900、IC903、IC908、IC910等)牌号，同样采用了超细晶粒硬质合金基体，配以高铝含量TiAlN(PVD)涂层，使其在铣削加工硬度高达6062HRC的淬硬钢时，与原有的IC903牌号相比，刀具寿命提高150%。Valenite公司的用于铸铁高速车削加工的VP1595牌号，也是在超细晶粒硬质合金基体上，采用MT-CVD涂覆18m厚的TiCN/Al2O3/TiC涂层，后刀面则涂覆了一层灰色的TiC，以便于观察刀具刃口的磨损情况和刀片转位，该牌号在粗加工球墨铸铁时，加工效率比其它K05K10牌号提高50%。 从上述新牌号可以看出，伴随着基体材料性能的改进和提高，刀具涂层技术取得了更为迅猛的发展，中温化学涂层、柱状a-Al2O3化学涂层、高性能物理涂层、新型原子涂层、纳米结构涂层、黄色三氧化二铝化学涂层、白色锆涂层、高铝含量TiAlN涂层、TiSiN涂层、CrSiN涂层、AlCrSiN涂层、TiBON涂层等大量新型涂层呈现多样化和系列化的趋势，使硬质合金材料新牌号层出不穷，大大提高了硬质合金刀具的切削加工性能。 瑞典山高(SECO)公司继两年前推出TP1000、TP2000、TP3000三个高性能ISO-P类硬质合金涂层牌号后，新推出了号称“新行业标准”的TP2500通用型ISO-P类硬质合金涂层新牌号，它是在山高公司新一代Triple-Zero基体材质上，采用了被称为DurAtomic的涂层技术而形成的全新的硬质合金涂层牌号。DurAtomic涂层的a-Al2