硬质合金简介
《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。
刀具材料硬质合金讲解
刀具材料硬质合金讲解硬质合金，又称硬质合金材料，是一种由钨碳化物（WC）为主体相和金属钴（Co）为粘结相的复合材料。
它的硬度高、耐磨性好，被广泛应用于切削工具、矿山工具、冲压模具以及其他领域。
硬质合金的制备工艺可以分为粉末冶金法和熔化法两种。
粉末冶金法是将金属钴和碳化物粉末按一定的比例混合，通过冷压成型、热压烧结等工艺得到坯体，然后进行加热处理，最终得到硬质合金制品。
熔化法则是将金属钴和碳化物的粉末合并熔化，然后通过流动法或者静态法进行冷却，将熔融液体凝固成坯体，再进行后续的热处理。
硬质合金材料的主要成分是钨碳化物，其具有极高的硬度和耐磨性。
钨碳化物是一种具有立方晶型的化合物，它的硬度仅次于金刚石，可达到1800-2200Hv，比普通的钢材硬度高出几十倍甚至几百倍。
钨碳化物的高硬度是由于其分子中的碳原子与钨原子的电子云结合较强，使得晶体中的键能增加，导致材料硬度提高。
此外，钨碳化物还具有良好的耐磨性和高温稳定性，可以在高温和恶劣条件下保持较好的性能。
金属钴是硬质合金材料的粘结相，其作用是将钨碳化物颗粒固定在一起，增加材料的韧性和机械强度。
金属钴具有较好的塑性和延展性，能够填充在钨碳化物颗粒之间形成胶结，形成一个整体的材料结构。
钴的比重较大，能够增加硬质合金的密度，提高材料的质量和强度。
硬质合金的性能不仅与材料成分有关，还与其微观结构和制备工艺有关。
一般来说，硬质合金的颗粒尺寸越细，颗粒分布均匀，材料的性能越优良。
制备工艺中，烧结温度、冷却速度、固溶处理等因素也会对硬质合金的性能产生影响。
硬质合金的主要应用是制造切削工具。
由于硬质合金具有高硬度和耐磨性，能够在高速、大负荷的切削条件下保持较好的切削性能，所以被广泛应用于钻头、铣刀、切割刀片等工具的制造。
此外，硬质合金还可以用来制造矿山工具，如岩钻、岩头等。
它的硬度使得这些工具能够在岩石或者土壤中进行高效的钻孔和破碎。
硬质合金还可以用于制造冲压模具，在高强度的冲压工艺中具有较好的耐磨性和抗变形性能。
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。
硬质合金的简介
硬质合金一．概述硬质合金是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。
二．特点和用途1.硬质合金被誉为“工业牙齿”，用于制造切削工具、刀具、钴具和耐磨零部件，广泛应用于军工、航天航空、机械加工、冶金、石油钻井、矿山工具、电子通讯、建筑等领域，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）。
2.硬质合金具有很高的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性：硬度高（86～93HRA，相当于69～81HRC）；热硬性好（可达900～1000℃，保持60HRC）；耐磨性好。
硬质合金刀具比高速钢切削速度高4～7倍，刀具寿命高5～80倍。
制造模具、量具，寿命比合金工具钢高20～150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。
三．分类1.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。
一般钨钴类合金主要实用于：硬质合金刀具、模具以及地矿类产品。
硬质合金切削刀具WC刀具2.钨钛钴类硬质合金主要成分是碳化钨、碳化钛（TiC）及钴。
硬质合金基本知识简介
硬质合金基本知识简介硬质合金基本知识简介一、硬质合金的基本知识1、硬质合金的定义：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。
2、硬质合金的特点：具有高硬度、耐磨、强度和韧度性较好、耐热、耐腐等系列优良性能。
3、硬质合金的用途：广泛应用于金属切削、拉伸、耐磨零件、冲压模具、地质矿山、量具、刃具、圆珠笔尖、军事上穿甲弹头。
4、硬质合金的分类：1）、WC-CO 2）、WC-CO-添加剂3）、WC-CO-TiC 4）、WC-Ni （无磁合金）5、硬质合金的组成元素：W 、WC、Co 、Ni6、硬质合金介于钢、陶瓷之间，与钢相比有以下特点：1）高的硬度、高的耐磨性，低的抗冲击性（决定了硬质合金的使用范围）2）高的抗压性、低的抗弯强度，易断裂3）热膨胀系数低只有钢的三分之一4）耐腐蚀、耐磨性5）高温稳定性二、硬质合金的几个重要指标（物理性能、化学性能、机械性能）1）、比重：Co上升，D下降 D ( density )2）、硬度：Co上升，HRA下降、粒径上升3）、抗弯强度：Co上升，抗弯强度上升4）、抗压强度：Co上升，抗压强度下降5）、冲击韧性：Co上升，冲击韧性上升；粒径大、韧性上升6）、娇顽磁力：与Co含量，晶粒度有关，娇顽磁力可以用来控制合金组织，是生产厂的一项内控指标7）、磁饱和：与Co含量有关，检测Co 含量或已知成分Co量是否存在非磁性8）、弹性模量：硬质合金的弹性模量大。
Co上升，弹性模量下降；晶粒度对弹性模量影响大9）、导热性：WC-Co有较高的导热性。
Co上升，导热率下降10）、热膨胀系数：Co含量的增大而增大，合金热膨胀系数比钢材低很多三判断硬质合金的缺陷1、制粉：1）混料：a、成分b、粒径；2）孔洞：大于40um孔洞为脏划孔（不合格产品）、小于40um孔洞为孔隙（合格产品）；3）脱碳：表现为银白色亮点；4）渗碳：石墨夹杂，表现为端口发暗，表面发黑2、成型：1）分层2）裂纹3）未压好：棱角尖锐的三角形、四角形孔洞3、烧结：1）起皮2）鼓泡3）孔洞4）组织不均匀5）变形6）裂纹7）黑心8）过烧9）欠烧Roblloy几种原材料的主要用途锻造模具用原材料：制造汽车产业和机械产业等主要产业所需要各种部材的模锻。
什么是“硬质合金”，你了解多少
什么是“硬质合金”，你了解多少硬质合金是以一种或几种难熔碳化物（碳化钨、碳化钛等）的粉末为主要成分，加入作为粘接剂的金属粉末（钴、镍等），经粉末冶金法而制得的合金。
它主要用于制造高速切削刃具和硬、韧材料切削刃具，以及制作冷作模具、量具和不受冲击、振动的高耐磨零件。
▌硬质合金的特点（1）硬度、耐磨性和红硬性高硬质合金常温下硬度可达86~93HRA，相当于69~81HRC。
在900~1000℃能保持高硬度，并有优良的耐磨性。
与高速工具钢相比，切削速度可高4~7倍，寿命长5~80倍，可切削硬度高达50HRC的硬质材料。
（2）强度、弹性模量高硬质合金的抗压强度高达6000MPa，弹性模量为（4~7）×105MPa，都高于高速钢。
但其抗弯强度较低，一般为1000~3000MPa。
（3）耐蚀性、抗氧化性好一般能很好地抗大气、酸、碱等腐蚀，不易氧化。
（4）线膨胀系数小工作时，形状尺寸稳定。
（5）成形制品不再加工、重磨由于硬质合金硬度高并有脆性，所以粉末冶金成形烧结后不再进行切削加工或重磨，特需再加工时，只能采用电火花、线切割、电解磨削等电加工或专门的砂轮磨削。
通常由硬质合金制成的一定规格的制品，采用钎焊、粘接或机械装夹在刀体或模具体上使用。
▌常用硬质合金常用硬质合金按成分和性能特点分为三类：钨钴类、钨钛钴类、钨钛钽（铌）类。
生产中应用最广泛的是钨钴类和钨钛钴类硬质合金。
（1）钨钴类硬质合金主要成分是碳化钨（WC）和钴，牌号用代号YG（“硬”、“钴”两字汉语拼音字首），后加钴含量的百分数值表示。
如YG6表示钴含量为6%的钨钴类硬质合金，碳化钨含量为94%。
（2）钨钛钴类硬质合金主要成分是碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）及钴，牌号用代号YT （“硬”、“钛”两字汉语拼音字首），后加碳化钛含量的百分数值表示。
如YT15表示碳化钛含量15%的钨钛钴类硬质合金。
（3）钨钛钽（铌）类硬质合金这类硬质合金又称通用硬质合金或万能硬质合金，主要成分是碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）、碳化钽（TaC）或碳化铌（NbC）和钴组成。
硬质合金基础知识及行业应用
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25
孔隙的分类
• 硬质合金检验中孔隙分为：
• 1、A类孔隙（孔隙尺寸＜10μm）
A孔隙分为：A02、A04、A06、A08
2、B类孔隙 （10μm＜孔隙尺寸＜25μm）
B孔隙分为：B00、B02、B04、B06、B08
• 相对应的百分含量为：
• （A00 ）
B00
• A02---0.02
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涂层应用
阶段性成果：可对涂层形貌，厚度进行观察测量以及成分分析；为涂层工艺开发提供依 据
HAC 涂层厚度测量
类金刚石涂层形貌
CVD涂层形貌
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焊接工艺的应用
阶段性成果：通过钎料的分布形貌，可判断焊接时间、 焊接温度的合理性，最终优化焊接工艺
状石墨。
• 石墨的分级：C00、C02、C04、C06、C08
• 相对应的百分含量为：
•
C00
•
C02—0.2（小于）
•
C04—0.5
•
C06—1.0
•
C08—1.5 可编辑ppt
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巢状石墨
100X C04—0.5
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脱碳
• 脱碳也称η相，总的来说η相是由于合金中 碳含量偏低造成的，他的构成和表现形式 比较复杂，其分子式：
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14
3）、晶粒愈细，晶界便愈多，磁化的阻力也愈大，愈难磁化，磁 力变大。 4）、通常情况下，硬质合金矫顽磁力随着钴含量的增加而降低， 同钴含量的合金，其晶粒度愈细，矫顽磁力越高，合金中若出现η 相则矫顽磁力有一个异常高的值。 C、测量硬质合金矫顽磁力的意义 1）、作为衡量组织结构变化的依据。硬质合金中钴含量增加，矫 顽磁力下降，钴分散度越大，矫顽磁力越高。因此，矫顽磁力可 以作为间接衡量合金中WC晶粒大小的参数。 2）、作为考察工艺变化的依据。湿磨时间长，粉末颗粒细，于是 合金的晶粒度细，矫顽磁力高。合金中出现渗碳，往往矫顽磁力 偏低，合金中出现脱碳，则矫顽磁力偏高。合金欠烧，矫顽磁力 偏高，合金过烧，矫顽磁力偏低。烧结时冷却速度越大，矫顽磁 力愈大。
硬质合金发展简史
硬质合金发展简史硬质合金（也称为硬质合金）是一种由钨钴粉末和其他金属粉末通过粉末冶金工艺制成的材料。
它由于其优异的硬度、强度和耐磨性，被广泛应用于各个领域，例如机械切削工具、矿山工具、钻石工具、汽车零部件等。
本文将对硬质合金的发展历史进行简要介绍。
硬质合金最早的起源可以追溯到19世纪末的德国。
当时，德国的工程师发现一种由钨碳化物和钴组成的材料具有出色的硬度和耐热性。
这种材料被命名为"硬质金属"，成为硬质合金的前身。
然而，在这个时期，由于相关技术受限和材料制备困难，硬质金属的应用范围较小。
20世纪20年代，德国的工程师Fritz Wittenmeier首次提出了通过硬质钢粉末和钴粉末的高温合成方法，制备出块状硬质钢材料。
这种制备方法大大提高了硬质合金的可制备性和效率，也促进了硬质合金的进一步研究和发展。
德国工程师Johannes Wilhelm August Nollet实现了将这种合金压制成切削刀片。
这标志着硬质合金开始在机械切削工具领域得到应用。
此后，硬质合金的应用范围不断扩大，涉及到矿山工具、冲压工具、钻石工具以及其他需要高硬度和耐磨性的领域。
20世纪40年代后期，由于冷压烧结技术的出现，硬质合金的研究和生产得到进一步推动。
冷压烧结技术使得硬质合金的制备更加快捷和可控，并且可以得到更高的致密度和更好的机械性能。
这使得硬质合金的应用得到了更大的发展空间。
在20世纪60年代后期，日本的工程师进一步改进了硬质合金的制备方法，通过向钨钴基体中添加其他微量金属，例如钛和钛碳化物，进一步提升了硬质合金的性能。
这种改进使得硬质合金能够在更具挑战性的切削条件下工作，提高了切削效率和刀具寿命。
随着电子技术的高速发展，21世纪初，硬质合金也迎来了新的发展机遇。
例如，利用钨钴合金制备出的薄膜硬质合金可以应用于石墨烯生长和光纤领域。
此外，通过纳米颗粒添加和纳米结构的设计，进一步优化硬质合金的力学性能和耐磨性。
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硬质合金
通常所称的硬质合金，是指由难熔金属硬质化合物和粘结金属所组成的，通过制粉、成型、烧结工艺生产的一类合金。
难容金属化合物常用的有碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）、碳化钽（TaC）等。
粘结金属主要是钴，还有镍及少量的其他金属。
硬质合金是由难熔金属硬质化合物和粘结金属组成的复合材料,难熔金属碳
化物通常是指元素周期表中第Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ族的钨、钛、钽、钒、铪等元素的碳化物,在硬质合金中用得最广的是WC、TiC、TaC等,这些碳化物中的一种或者一种以上与粘结金属钻组成的合金常叫做硬质合金,这类合金普遍具有硬度高、耐磨性能好、红硬性好、化学热稳定性高、抗压强度高和耐腐蚀等特点。
硬质合金的用途
硬质合金具有一系列优良性能，用途十分广泛，随着时间推移用途还在不断扩大，主要用途分述如下：
切削工具：硬质合金可用作各种各样的切削工具。
我国切削工具的硬质合金用量约占整个硬质合金产量的三分之一，其中用于焊接刀具的占78%左右，用于可
转位刀具的占22%左右。
而数控刀具用硬质合金仅占可转位刀具用硬质合金的20%左右，此外还有整体硬质合金钻头，整体硬质合金小园锯片，硬质合金微钻等切削工具。
地质矿山工具：地质矿山工具同样是硬质合金的一大用途。
我国地矿用硬质合金约占硬质合金生产总量的25%，主要用于冲击凿岩用钎头，地质勘探用钻头、
矿山油田用潜孔钻、牙轮钻以及截煤机截齿、建材工业冲击钻等。
模具：用作各类模具的硬质合金约占硬质合金生产总量的8%，有拉丝模、冷镦模、冷挤压模、热挤压模、热锻模、成形冲模以及拉拔管芯棒，如长芯棒、球状蕊棒、浮动蕊棒等，近十几年轧制线材用各类硬质合金轧辊用量增速很快，我国轧辊用硬质合金已占硬质合金生产总量的3%。
结构零件：硬质合金用来作结构零件的制品很多，如旋转密封环、压缩机活塞、车床夹头、磨床心轴、轴承轴颈等。
耐磨零件：用硬质合金制成的耐磨零件有喷嘴、导轨、柱塞、球、轮胎防滑钉、铲雪机板等举不胜举。
耐高压高温用腔体：最重要的用途就是生产合成金刚石用的顶锤、压缸等制品，顶锤、压缸用硬质合金已占我国硬质合金生产总量的9%。
其他用途：硬质合金用途越来越广，近几年已在民用领域不断扩展，如表链、表壳、高级箱包的拉链头、硬质合金商标等。
硬质合金的分类
碳化钨基硬质合金：包括WC—Co、WC—TaC—Co、WC—TiC—Co、WC—TiC—TaC—Co、WC—Ti—TaC—NbC—Co等合金，这些合金均以碳化钨为主成份。
碳化钛基或碳氮化钛基硬质合金：通常以TiC或Ti（C、N）为基础成份，以Ni—Mo作粘结剂而组成的一种硬质合金。
这类硬质合金近几年又有许多新的进展，如含Ta、W等重金属元素的多元复式碳化物固溶体加入研制高性能Ti（C、N）基金属陶瓷等。
碳化铬基硬质合金：以Cr3C2为基，以Ni或Ni—W等作粘结剂而组成的硬质合金，通常用来作耐磨耐腐蚀零件，近几年还大量用于装饰品部件如表链等。
钢结硬质合金：以TiC或WC为基，钢作粘结剂而组成的一种硬质合金，是一种可进行机加工和热处理的合金，是介于传统硬质合金与合金钢之间的一种工程材料。
涂层硬质合金：通常指在韧性的碳化钨基硬质合金基体上通过化学气相沉积或物理涂层方法，涂上几微米厚的TiC、TiN、Ti（C、N）、Al2O3之类的硬质化合物而生产的。
硬质合金的历史
1923年，德国人施勒特尔发明硬质合金
1926年，德国克虏伯公司进行硬质合金（钨钴类）的工业化生产
1929年，德国克虏伯公司开始生产钨钴钛类硬质合金
1965年，德国克虏伯公司研制涂层硬质合金
1970年以后，超细硬质合金、热等静压、喷雾干燥、表面处理、添加稀土等1984年，双高合金（日本住友电气公司）
1989年，低压热等静压设备（美国超高压公司）
1990年以来，超细、超粗、涂层、梯度合金、热处理、表面处理成为发展趋势二十世纪九十年代以来，生产越来越集中，逐步向三大家（山特维克、肯纳、伊斯卡）集中，还有部分特色厂家（森拉天时、日本东芝、住友、三菱、黛杰等）。