硬质合金
硬质合金基础知识
2.2 ISO国际标准
这类分类方法是根据合金的使用范围分类，随着硬 质合金工业的不断发展，各个国家的命名规则不一 致，甚至即使同一国家不同厂家的命名也是各不相 同，为了方便用户，国际标准化组织规定了以下统 一分类方法：
分为三类P类、M类、K类 P类：P01、P05、P10、P15、P20、P25、P30、P40 M类：M10、M20、M30、M40 K类：K05、K10、K20、K30、K40
常见的粘结金属一般是周期表中的铁族元素： Co、Ni、Fe
1.5 碳化物的一些主要性质
碳化物 晶格类型
Cr3C2 Mo2C WC
VC NbC TaC TiC ZrC HfC
斜方晶格 密排六方 简单六方 面心立方 面心立方 面心立方 面心立方 面心立方 面心立方
密度 g/cm3 6.68 9.18 15.7 5.36 7.56 14.48
WC-TiC-Co硬质合金
WC-TiC-Co（YT）类硬质合金适于加工塑性材料如钢材。 钢料由于加工时塑性变形很大，与刀具之间的摩擦剧烈， 因此切削温度高。YT类合金具有较高的硬度，特别是有 较高的耐热性，在高温时的硬度和抗压强度比YG类合金 高，抗氧化性能好。另外，在加工钢材时，YT类合金有 很高的耐磨性。YT类硬质合金的导热性较差，切削时传 入刀具的热量较少，大部分的热量集中在切削中，切削受 强热后会发生软化，因而有利于切屑过程的顺利进行。 YT类硬质合金中含钴量较多、含碳化钛较少时，抗弯强 度较高，较能承受冲击，适于作粗加工用；含钴量较少、 含碳化钛较多时，耐磨性及耐热性较好，适于作精加工用。 但含碳化钛愈高，其磨加工性和焊接性能也愈差，刃磨及 焊接时容易产生裂纹。
其中P类合金（包括金属陶瓷）：为长切屑 合金，主要用来切削钢材。其选择原则是：
《硬质合金-》课件
硬质合金，也称为钨钢，是一种高硬度、高耐磨损的材料，广泛应用于切削 工具、矿山机械、石油钻采工具等领域。
介绍硬质合金的概念和发展历史
1 概念定义和特点
硬质合金是由金属硬质相和结合相组成的复 合材料，具有优异的硬度、耐磨性和耐腐蚀 性。
2 发展历史回顾
硬质合金的历史可以追溯到20世纪初，经过 多年的研发和改进，如今已成为重要的工程 材料。
硬质合金具有优异的硬度、耐磨性、耐腐蚀 性和热稳定性，适用于各种恶劣的工作环境。
硬质合金在高温和高压条件下仍能保持较好 的硬度和强度，适用于高速切削和重载工况。
硬质合金的应用领域和案例分析
制造行业中的应用
硬质合金广泛应用于切削工具、模具、矿山机 械等领域，提高生产效率和降低成本。
典型应用案例分析
以切削工具为例，硬质合金刀具在加工高硬度 材料和复杂形状零件时表现出色，提供了更高 的精度和寿命。
硬质合金的发展趋势和展望
1
未来发展方向
将更多先进材料和制造技术应用于硬质合金，提高硬质合金的性能和适用范围。
2
对未来的展望和分析
硬质合金在工程领域有着广阔的应用前景，随着各行业的需求增加，硬质合金的 市场潜力巨大。
总结与展望
通过本次PPT课件的学习，我们对于硬质合金的概念、组成、性能和应用有了 更深入的了解。在未来，硬质合金将持续发展，为各行业带来更多创新和突 破。
硬质合金的组成和制备式
1 主要成分介绍
硬质合金的主要成分是金属硬质相（钨碳化 物）和结合相（钴、镍等），不同成分比例 会影响其性能。
2 常见制备方式
硬质合金的制备方式包括粉末冶金、溶液法、 化学气相沉积等，每种方式都有其适用的场 景和优劣势。
硬质合金分类
硬质合金分类1. 硬质合金的定义和特点硬质合金，也称为硬质合金材料，是一种由金属粉末和粉末冶金工艺制成的复合材料。
它具有高硬度、高强度、耐磨损、耐高温、抗腐蚀等特点，广泛应用于机械加工、矿山工具、石油钻具、汽车零部件等领域。
硬质合金由两个主要组成部分组成：金属基体和硬质颗粒。
金属基体通常由钴、镍、铁等金属组成，用于提供材料的韧性和强度。
而硬质颗粒则由碳化钨（WC）等高硬度材料组成，用于提供材料的硬度和耐磨性。
2. 硬质合金的分类硬质合金可以根据不同的分类标准进行分类，下面将介绍几种常见的分类方法。
2.1 按金属基体分类根据金属基体的不同，硬质合金可以分为钴基硬质合金、镍基硬质合金和铁基硬质合金三大类。
2.1.1 钴基硬质合金钴基硬质合金以钴为主要的金属基体，通常含有10%~30%的碳化钨颗粒。
钴基硬质合金具有高硬度、高强度、耐高温、抗腐蚀等优点，广泛应用于切削工具、冲击工具、矿山工具等领域。
2.1.2 镍基硬质合金镍基硬质合金以镍为主要的金属基体，通常含有10%~25%的碳化钨颗粒。
镍基硬质合金具有高硬度、高强度、耐腐蚀等特点，广泛应用于航空航天、石油化工、电子材料等领域。
2.1.3 铁基硬质合金铁基硬质合金以铁为主要的金属基体，通常含有10%~25%的碳化钨颗粒。
铁基硬质合金具有高硬度、高强度、耐磨损等特点，广泛应用于矿山工具、建筑工具、农业机械等领域。
2.2 按硬质颗粒分类硬质合金也可以根据硬质颗粒的不同进行分类，常见的有碳化钨系列、碳化钛系列和碳化钽系列等。
2.2.1 碳化钨系列碳化钨系列是最常见的硬质合金，其硬质颗粒主要由碳化钨（WC）组成。
碳化钨具有极高的硬度和耐磨性，因此碳化钨系列硬质合金广泛应用于切削工具、钻头、研磨工具等领域。
2.2.2 碳化钛系列碳化钛系列硬质合金的硬质颗粒主要由碳化钛（TiC）组成。
碳化钛具有较高的硬度和耐磨性，同时还具有良好的耐高温性能。
碳化钛系列硬质合金广泛应用于切削工具、模具等领域。
硬质合金
IVB、VB、VIB族金属的碳化物、氮化物、硼化物等，由于硬度和熔点特别高，征和应用。
硬质合金是怎样烧结而成的？
答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27000～28000t-，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，60～70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
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。
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。
常用的硬质合金
常⽤的硬质合⾦常⽤的硬质合⾦①钨钴类硬质合⾦（YG）它由碳化钨和钴构成。
其硬度为89～91.5HRA，耐热性为800～900 ℃，主要⽤于加⼯铸铁、有⾊⾦属及其合⾦，以及⾮⾦属材料和含钛的不锈钢等⼯件材料。
常⽤的牌号有 YG3、YG6、YG8等，G后⾯的数字为 Co 的百分含量。
硬质合⾦中含钴量越多，韧性越好，适合于粗加⼯，含钴量少者⽤于精加⼯。
②钨钛钴类硬质合⾦（YT）它是由碳化钨、碳化钛和钴构成，其硬度为89.5～92.5HRA，耐热性为900～1000 ℃。
常⽤的牌号有 YT5、YT14、YT15、YT30，T后⾯的数字为 TiC 的百分含量。
当TiC的含量较多、Co的含量较少时，硬度和耐磨性提⾼，但抗弯强度有所下降。
主要⽤于加⼯塑性材料，(如A3钢、20号钢、45号钢等)但它不适合加⼯含Ti 元素的不锈钢，因为两者的Ti元素亲和作⽤较强，会发⽣严重的粘结，使⼑具磨损加剧。
③钨钽（铌）钴类硬质合⾦（YA）它是由碳化钨、碳化钽（碳化铌）和钴构成，有较⾼的常温硬度和耐磨性，同时能细化晶粒，也可提⾼⾼温硬度、⾼温强度和抗氧化能⼒。
常⽤的牌号有 YA6，适合于对冷硬铸铁、有⾊⾦属及其合⾦进⾏半精加⼯，也可对⾼锰钢、淬⽕钢等材料进⾏精加⼯和半精加⼯。
④钨钛钽（铌）钴类硬质合⾦YW）它是由碳化钨、碳化钛、钴以及加⼊少量碳化钽或碳化铌构成。
其抗弯强度、韧性、抗氧化能⼒、耐热性和⾼温硬度都有很⼤的提⾼。
是⼀种既能加⼯钢材，⼜能加⼯铸铁、有⾊⾦属及其合⾦，通⽤性能好的⼑具材料，常⽤的牌号有 YW1、YW2。
⑤碳化钛基硬质合⾦（YN）它是由碳化钛、镍和钼构成。
它的硬度⾼（ 92.5HRA），具有较⾼的抗氧化能⼒、较⾼的耐磨性、耐热性（1100 ℃～1300 ℃）和抗⽉⽛洼磨损能⼒。
主要⽤于碳钢、合⾦钢、⼯具钢、淬⽕钢等连续切削的精加⼯，常⽤的牌号有YN10。
3）其它⼑具材料①陶瓷陶瓷⼑具材料是以⼈造的化合物为原料，在⾼压下成形和在⾼温下烧结⽽成的，硬度为91～95HRA，耐热性⾼达1200℃以上，化学稳定性好，与⾦属的亲和⼒⼩，与硬质合⾦相⽐切削速度可提⾼ 3～5倍。
硬质合金
1 硬质合金的概念硬质合金是以高硬度、耐高温、耐磨的难熔金属碳化物(WC、TiC、CrZC3等)为主要成分，用抗机械冲击和热冲击好的铁族金属(Co、Mo、Ni等)作粘结剂，经粉末冶金方法烧结而成的一种多相复合材料[1]。
硬质合金也是由难熔金属硬质化合物（硬质相）和粘结金属经粉末冶金方法制成的高硬度材料[2]。
难熔金属硬质化合物通常指元素周期表第IV、V、VI族中过渡元素的碳化物，氮化物，硼化物和硅化物。
硬质合金中广泛使用的是碳化物，主要是碳化钨和碳化钽。
这些碳化物的共同特点是：熔点高，硬度高，化学稳定性好，热稳定性好，常温下与粘结金属的相互溶解作用很小等。
粘结金属应当符合下列要求：硬质合金的工作温度(1000℃)下不会出现液相；能较好的润湿碳化物表面；在烧结温度下不与碳化物发生化学反应；本身的物理力学性能较好等。
铁族金属及其合金能不同程度地满足上述要求。
其中最好的是钴，其次是镍，铁很少单独使用。
钨钴类硬质合金它由WC和Co组成，代号为YG，相当于ISO的K类。
我国常用的牌号有YG3，YG3X，YG6，YG6X，YG8等。
代号后面的数字为该牌号合金含钴量的百分数，X为细晶粒组织，无X为中晶粒组织。
随含钴量增加，材料抗弯强度和冲击韧性增加，但硬度，耐热，耐磨性逐渐下降。
YG类硬质合金主要用于加工硬，脆的铸铁，有色金属和非金属材料。
一般不宜于加工钢料，因为切钢时切削温度比较高，容易产生粘结与扩散磨损而使刀具迅速钝化。
但细晶粒组织的这类合金可用于加工一些特殊硬铸铁，不锈钢，耐热合金，钛合金等材料，因这时切削力大并集中于切削刃附近易崩刃，而YG合金的强度，韧性较好，导热性也不错，能达到良好的效果。
在YG类合金中添加少量的TaC（NbC）时，可明显提高合金的硬度，耐磨性，耐热性而不降低韧性，如YG6A，YG8A，（YG813）等牌号[3]。
至今硬质合金经历了飞速的发展，从普通合金到亚微米级(0.5~1μm)晶粒合金，再到超细级(0.1~0.5μm)，以及至今的纳米级(≤0.1um)硬质合金。
硬质合金牌号
硬质合金牌号硬质合金的概述硬质合金，又称为硬质合金材料或钨钴合金，是一种由钨碳化物（WC）颗粒分散在钴（Co）基体中形成的复合材料。
它具有硬度高、耐磨性好、抗腐蚀性能佳等优点，被广泛用于许多领域，如机械加工、金属切割、矿山开采等。
硬质合金牌号的意义硬质合金牌号是用来区分不同牌号硬质合金材料的标识符号。
不同的硬质合金牌号代表着不同的成分和性能，通过牌号可以选择合适的材料，以满足不同工作条件下的需求。
不同牌号的硬质合金可在硬度、耐磨性、韧性、抗腐蚀性等方面有所差异，因此选择适合的硬质合金牌号对于提高工作效率和延长材料寿命至关重要。
常见的硬质合金牌号及其特点1. YG6•成分：钨碳化物（WC） 94%，钴（Co） 6%•特点：硬度高、耐磨性好、韧性较差、适用于加工铸铁、非铁金属和合金材料。
2. YG8•成分：钨碳化物（WC） 92%，钴（Co） 8%•特点：硬度高、韧性好、耐磨性较好、适用于加工铸铁、非铁金属和合金材料。
3. YG10•成分：钨碳化物（WC） 90%，钴（Co） 10%•特点：硬度高、韧性好、耐磨性极好、适用于加工铸铁、钢和合金材料。
4. YG12•成分：钨碳化物（WC） 88%，钴（Co） 12%•特点：硬度高、韧性较好、耐磨性极好、适用于加工铸铁、钢和合金材料。
5. YG15•成分：钨碳化物（WC） 85%，钴（Co） 15%•特点：硬度极高、韧性较好、耐磨性极好、适用于加工铸铁、钢、合金材料、玻璃等。
选择合适的硬质合金牌号的注意事项1.工作条件：根据工作环境的温度、压力、湿度等因素选择合适的硬质合金牌号。
2.加工材料：根据加工材料的硬度、韧性、耐磨性等特点选择合适的硬质合金牌号。
3.加工方式：根据加工方式的不同（如铣削、钻孔、切割等），选择适合该加工方式的硬质合金牌号。
4.加工精度：根据加工要求的精度和表面光洁度选择合适的硬质合金牌号。
硬质合金牌号的应用领域硬质合金材料广泛应用于各个领域，如：•机械加工：用于铣削、钻孔、切割等加工工艺，提高加工精度和效率。
硬质合金标准
硬质合金标准摘要：一、硬质合金概述二、硬质合金标准的重要性三、硬质合金标准的分类与内容四、我国硬质合金标准的发展五、硬质合金标准的应用与实践六、展望硬质合金标准的发展趋势正文：硬质合金是一种由钨、钴、碳等元素组成的粉末冶金材料，以其高硬度、高韧性、高熔点等优异性能在工业领域得到广泛应用。
硬质合金标准对于规范硬质合金的生产、研发、检测和应用具有重要意义。
一、硬质合金概述硬质合金是一种重要的金属材料，其主要成分是钨、钴、碳等元素。
通过粉末冶金技术，将这些元素混合、压制、烧结而成。
硬质合金具有高硬度、高韧性、高熔点、高热稳定性等优异性能，因此在工业领域具有广泛的应用，如切削工具、矿山工具、耐磨零件等。
二、硬质合金标准的重要性硬质合金标准是对硬质合金产品质量、性能、检测等方面的规范。
它对于保证硬质合金产品的可靠性和稳定性，提高我国硬质合金产业的国际竞争力具有重要意义。
三、硬质合金标准的分类与内容硬质合金标准主要包括以下几类：1.产品标准：规定硬质合金产品的分类、命名、性能、尺寸、形状、允许偏差等。
2.试验方法标准：规定硬质合金的试验方法，包括化学分析、物理性能、力学性能、金相检验等。
3.检验规则标准：规定硬质合金产品的检验程序、检验方法、判定规则等。
4.安全、卫生、环保标准：规定硬质合金生产过程中的安全、卫生、环保要求。
四、我国硬质合金标准的发展近年来，我国硬质合金标准不断完善，逐步形成了具有中国特色的硬质合金标准体系。
在与国际先进标准的对比中，我国硬质合金标准在技术要求、试验方法等方面与国际先进水平相当。
五、硬质合金标准的应用与实践硬质合金标准在硬质合金生产、研发、检测、应用等环节具有重要作用。
通过贯彻实施硬质合金标准，可以提高产品质量，降低生产成本，促进产业升级，满足市场需求。
六、展望硬质合金标准的发展趋势随着硬质合金产业的不断发展，硬质合金标准也将不断更新、完善。
未来的发展趋势主要包括：1.加强硬质合金标准的制定和修订，提高标准的科学性、实用性和前瞻性。
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硬质合金牌号通常可分为三类：①YG类(WC—Co类)：该类硬质合金制造的刀具具有较好的韧性、耐磨性、导热性等，主要用于加工铸铁、有色金属和非金属。
②YT类(WC—TiC—Co 类)：由于材料中加人了TiC，使材料的硬度和耐磨性有所提高，但抗弯刚度有所降低。
该类硬质合金具有高硬度和高耐热性，抗粘结、抗氧化能力较好，适用于加工钢材，切削时刀具磨损小，耐用度较高。
③YW类(WC—TiC—TaC—Co类)：在YT材料中加人TaC是为了提高刀具的强度、韧性和红硬性。
该类硬质合金材料具有很高的高温硬度、高温强度和较强的抗氧化能力，特别适于加工各种高合金钢、耐热合金和各种合金铸铁。
高密度钨合金一般是指W- Ni-Fe、W- Ni-Cu、W-Cu合金体系，其含钨量为85%~90% ，这些合金的共同特点是密度高(16.5%~19%)、热膨胀系数小、抗蚀性和抗氧化性能好、导电导热性能好，而且有的合金还具有强度高、延性好、抗冲击韧性好等其他诸多优异性能，因此该类钨合金在尖端科学领域、国防工业和民用工业都得到了非常广泛的应用，如用于陀螺转子及飞机上的配重和减震材料、穿甲弹弹芯和子母弹、防射线屏蔽材料、手机上的高密度合金振子、电热镦粗砧块和电极材料
碳化钨生产流程图
硬质合金刀具、钻具产品
硬质合金刀具、钻具产品生产流程图
高密度钨合金产品
高密度钨合金产品生产流程图。