硬质合金
《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。
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。
硬质合金基础知识ppt
随着科技的进步，各行业对高性能硬质合金产品的需求不断增加。例如，用于航空航天、 汽车、电子等领域的硬质合金产品需要具备更高的强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
技术挑战
01
新材料的研发
为了满足各行业对高性能硬质合金的需求，需要不断研发新的硬质合
金材料。这需要对合金成分、制备工艺和热处理制度等进行深入研究
钴粉
粘结剂，提高合金的韧性 。
其他添加剂
如碳化钛、碳化钽等，改 善合金的硬度和耐磨性。
混合制粒
将原料粉末按一定比例混合，使用球磨或搅拌等方法制备均 匀的混合料。
加入适量的润滑剂，如石墨或硬脂酸，提高压制成型时的流 动性。
压制成型
将混合料放入模具中，施加高压，使其成为具有一定形状和尺寸的生坯。 根据产品形状和尺寸选择合适的压制工艺和模具。
它具有高硬度、高耐磨性和耐腐蚀性，广泛用于制造切削工 具、耐磨零件和高温合金等。
硬质合金的组成
硬质合金主要由硬质金属（如钨、钛、钽等）和金属碳化 物（如碳化钨、碳化钛等）组成。
此外，还含有少量其他元素，如钴、铬等，用于改善硬质 合金的性能。
硬质合金的性能特点
高硬度
硬质合金的硬度可达到HRA85~93，仅次 于金刚石。
客户需求变化
随着市场的变化，客户对硬质合金产品的需求也在不断变化。为了满足客户的需求，需要 加强市场调研、了解客户需求变化、及时调整产品策略和服务模式。
05
硬质合金的未来展望
技术创新方向
研发高强度、高韧性硬质合金材料
01
通过优化合金成分、改进生产工艺，提高硬质合金的综合性能
，满足更加严苛的工程应用需求。
低导电性
与金属相比，硬质合金的导电性较低。
硬质合金名词解释
硬质合金名词解释硬质合金是一种高性能材料，由金属粉末和一定量的碳化物粉末混合而成。
它具有高硬度、高强度、高耐磨性、高耐腐蚀性和高耐高温性等优异性能，被广泛应用于机械加工、矿山开采、石油钻探、航空航天等领域。
下面按类别对硬质合金进行解释。
一、按成分划分1. WC-Co硬质合金WC-Co硬质合金是由钨碳化物和钴粉末混合而成的。
它具有高硬度、高强度、高耐磨性和高耐腐蚀性等优异性能，被广泛应用于切削工具、矿山工具、石油钻头等领域。
2. TiC-Co硬质合金TiC-Co硬质合金是由钛碳化物和钴粉末混合而成的。
它具有高硬度、高强度、高耐磨性和高耐腐蚀性等优异性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子器件等领域。
3. TaC-Co硬质合金TaC-Co硬质合金是由钽碳化物和钴粉末混合而成的。
它具有高硬度、高强度、高耐磨性和高耐腐蚀性等优异性能，被广泛应用于航空航天、船舶制造、化工设备等领域。
二、按制备工艺划分1. 粉末冶金法制备的硬质合金粉末冶金法制备的硬质合金是将金属粉末和碳化物粉末混合后，在高温高压下烧结而成的。
它具有均匀的组织结构、高硬度、高强度和高耐磨性等优异性能，被广泛应用于机械加工、矿山开采、石油钻探等领域。
2. 化学气相沉积法制备的硬质合金化学气相沉积法制备的硬质合金是将金属有机化合物和碳源在高温下分解，生成金属和碳化物的气体，然后在基体表面沉积而成的。
它具有均匀的组织结构、高硬度、高强度和高耐磨性等优异性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子器件等领域。
三、按应用领域划分1. 切削工具用硬质合金切削工具用硬质合金是将硬质合金制成刀片、钻头、铰刀等切削工具，用于机械加工领域。
它具有高硬度、高强度、高耐磨性和高耐腐蚀性等优异性能，能够提高加工效率和加工质量。
2. 矿山工具用硬质合金矿山工具用硬质合金是将硬质合金制成钎头、钻头、锤头等工具，用于矿山开采领域。
它具有高硬度、高强度、高耐磨性和高耐腐蚀性等优异性能，能够提高采矿效率和降低成本。
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硬质合金
由于切削速度不断提高，不少刀具的刃部工作温度已超过700℃，这时一般高速钢已不再适应，就要采用硬质合金了。
硬质合金是将一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。
即将难熔的高硬度的WC，TiC，TaC（碳化钽）和钴、镍等金属（粘接剂）粉末经混合、压制成形，再在高温下烧结制成。
一、硬质合金的性能特点
1.硬度高、热硬性高、耐磨性好。
硬质合金在室温下的硬度可达86HRA～
93HRA，在900～1000℃温度下仍然有较高的硬度，故硬质合金刀具在
使用时，其切削速度、耐磨性及寿命均比高速钢显著提高。
2.抗压强度比高速钢高，但抗弯强度只有高速钢的1/3～1/2左右，韧性差
（约为淬火钢的30%～50%）
二、常用的硬质合金
按成分与性能特点不同，常用的硬质合金有三类：
1.钨钴类硬质合金
它的主要成分为碳化钨及钴。
其代号用“硬”“钴”两字的汉语拼音字母字头“YG”加数字表示，数字表示钴的百分数。
例如YG8，表示钨钴类硬质合金，含钴量为8%。
2.钨钴钛类硬质合金
它的主要成分为碳化钨、碳化钛及钴。
其代号用“硬”“钛”两字的汉语拼音字母字头“YT”加数字表示，数字表示碳化钛的百分数。
例如YT5，表示钨钴钛类硬质合金，含碳化钛5%。
硬质合金中，碳化物含量越多，钴含量越少，则合金的硬度、热硬性及耐磨性越高，合金的强度和韧性越低。
含钴量相同时，YT类硬质合金由于碳化钛的加入，合金具有较高的硬度及耐磨性，同时，合金的表面会形成一层氧化薄膜，切削不易粘刀，具有较高的热硬性；但其强度和韧性比YG类硬质合金低。
因此YG类硬质合金刀具挞合加工脆性材料（如铸铁），而YT类硬质合金刀具适合加工塑性材料（如钢等）。
3.通用硬质合金
它是以碳化钽或碳化铌取代YT类硬质合金中的一部分碳化钛钛制成的。
由于加入碳化钽（碳化铌），显著提高了合金的热硬性，常用来加工不锈钢、耐热钢、高锰钢等难加工的材料。
所以也称其为“万能硬质合金”。
万能硬质合金代号用“硬”“万”两字汉语拼音字母字头“YW”加顺序号表示。
如YW1，YW2等。
上述硬质合金，硬度高，脆性大，除除磨削外，不能进行切削加工，一般不能制成形状复杂的整体刀具，故一般将硬质合金制成一定规格的刀片，使用前将其紧固（用焊接、粘接或机械紧固）在刀体或模具上。
近年来，又开发了一种钢结硬质合金，它与上述硬质合金的不同点在于其粘接剂为合金粉末（不锈钢或高速钢），从而使其与钢一样可以进行锻造、切削、热处理及焊接，可以制成各种形状复杂的刀具、模具及耐磨零件等。
例如高速钢结硬质合金可以制成滚刀、圆锯片等刀具。
注：牌号中“X”代表该合金是细颗粒，“C”代表该合金是粗颗粒，不标字母的为一般颗粒合金。
“A”代表在原合金金基础上，还含有少量TaC或NbC的合金。