硬质合金与钢的焊接
硬质合金切削刀具材料介绍和基本知识
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-TaC（NbC）-Co硬质合金
在WC-TiC-Co硬质合金中加入适当的TaC，可提 高其抗弯强度（显著增加刀刃强度）、疲劳强度 和冲击韧性，提高耐热性、高温硬度、高温强度 和抗氧化能力，提高其耐磨性，增加抗月牙洼磨 损和抗后刀面磨损能力。这类合金兼有WC-TiCCo及WC-TaC-Co合金的大部分最佳性能，它既 可用于加工钢料（主要用途），又可用于加工铸 铁和有色金属，故常被称为通用合金（代号 YW）。这类合金通常用于加工各种高合金钢、 耐热合金和各种合金铸铁、特硬铸铁等难加工材 料。如果适当提高含钴量，这类硬质合金便具有 更高的强度和韧性，可用于对各种难加工材料的 粗加工和断续切削。
几种材料的物理机械性能
材料
熔点 密度 (°C) (g/cm³)
硬度 (HV)
弹性模量 抗高温 (kN/mm²) 氧化性能
TiC
3067 4.93
3200
470
TiN
2950 5.40
2500
590
Al2O3
2047 3.98
2100
400
硬质合金
1400~1800
高速钢 1500 7.8
900
一般 一般 很好
4.9 6.73 12.2
显微硬度 弹性模量 导热率
焊接用焊丝的选用原则方法及选用表
焊接用焊丝的选用详细资料及选用表1 焊丝选用的要点焊丝的选择要根据被焊钢材种类、焊接部件的质量要求、焊接施工条件（板厚、坡口形状、焊接位置、焊接条件、焊后热处理及焊接操作等）、成本等综合考虑。
焊丝选用要考虑的顺序如下。
①根据被焊结构的钢种选择焊丝对于碳钢及低合金金高强钢，主要是按“等强匹配”的原则，选择满足力学性能要求的焊丝。
对于耐热钢和耐候钢，主要是侧重考虑焊缝金属与母材化学成分的一致或相似，以满足对耐热性和耐腐蚀性等方面的要求。
②根据被焊部件的质量要求（特别是冲击韧性）选择焊丝与焊接条件、坡口形状、保护气体混合比等工艺条件有关，要在确保焊接接头性能的前提下，选择达到最大焊接效率及降低焊接成本的焊接材料。
③根据现场焊接位置对应于被焊工件的板厚选择所使用的焊丝直径，确定所使用的电流值，参考各生产厂的产品介绍资料及使用经验，选择适合于焊接位置及使用电流的焊丝牌号。
焊接工艺性能包括电弧稳定性、飞溅颗粒大小及数量、脱渣性、焊缝外观与形状等。
对于碳钢及低合金钢的焊接（特别是半自动焊），主要是根据焊接工艺性能来选择焊接方法及焊接材料。
采用实芯焊丝和药芯焊丝进行气体保护焊的焊接工艺性能的对比见表1。
2实芯焊丝的选用（1）埋弧焊焊丝焊丝和焊剂是埋弧焊的消耗材料，从碳素钢到高镍合金多种金属材料的焊接都可以选用焊丝和焊剂配合进行埋弧焊接。
埋弧焊焊丝的选用既要考虑焊剂成分的影响，又要考虑母材的影响。
为了得到不同的焊缝成分和力学性能，可以采用一种焊剂（主要是熔炼焊剂）与几种焊丝配合，也可以采用一种焊丝与几种焊剂（主要是烧结焊剂）配合。
对于给定的焊接结构，应根据钢种成分、对焊缝性能的要求及焊接工艺参数的变化等进行综合分析之后，再决定所采用的焊丝和焊剂。
1）低碳钢和低合金钢用焊丝低碳钢和低合金钢埋弧焊常用焊丝有如下三类。
①低锰焊丝（如H08A 常配合高锰焊剂用于低碳钢及强度较低的低合金钢焊接。
②中锰焊丝（如H08MnA H10MnS）主要用于低合金钢焊接，也可配合低锰焊剂用于低碳钢焊接。
钎焊
• 本钎剂有腐蚀性但易溶入水，焊后应用清水冲洗干净。 • 焊铝时一次焊接不成功不能重复施焊，应将焊口熔 化，将零件拿开并打磨干净，使焊口处露出铝层再焊。 • 本钎剂易吸潮，吸潮后影响铝的焊接效果，焊铝时 应尽量避免潮气等水份的混入，应保存在阴凉干燥处。 • 本钎剂含有易燃有机物，运输保管时应注意防火。 • 产品名称 产品型号特性 用途铝焊膏 FB313C 焊铝时 吸潮后失效含氯离子 铝与铝、铝与铜、铝与不锈钢、 铝与钢、钢与钢等 铜铝焊膏 FB316C 焊铝时吸潮后失 效不含氯离子 铝与铝、铝与铜、铝与不锈钢、铝与钢、 钢与钢等 不锈钢焊膏 FB318C 吸潮后不失效 铜与铜、 铜于不锈钢、铜与钢等
FB301S -2
750-1150
铝钎剂
• • • • • 使用范围：配合铝基钎料钎焊铝及铝合金。 物理状态：颗粒度≤150um，白色粉末。密度1.3-14 执行标准：JB/T6045-92《硬钎焊用钎剂》 主要成分：碱金属及碱土金属氯化物、氟化物、活性剂。 焊前准备：焊前应将零件表面的油污及氧化膜清除干净， 可采用在3％-5％的Na2CO3 和2%-4%的601洗涤剂的水 溶液中清洗，再用清水漂净。清洗后应在6-8小时内使用， 切忌用手摸或沾染污物。 • 焊接操作：钎焊时可预先将钎剂、钎料放置于被焊处．与 工件同时加热。手工火焰钎焊时，首先将焊丝加热后蘸上 钎剂．再加热工件到接近钎焊温度．然后手工送进蘸有钎 剂的焊丝到被焊接处。采取使用多孔焊嘴还原性火焰的外 焰均匀加热，避免直接加热钎剂和钎料等措施．防止母材 氧化．使焊接工作得以顺利进行，获得高质量的焊缝。
Cu54 Zn Rem.
Cu57 Mn2 Co2 Zn Rem. P7 Cu Rem. P5 Ag15 Cu Rem. P6 Ag5 Cu Rem. P7 Ag5 Cu Rem. P7 Ag2 Cu Rem. Ag25 Cu40 Zn Rem. Ag45 Cu30 Zn Rem. Ag45 Cu30 Zn Rem.
银钎焊材料
银钎焊材料hl209，含银2%，等同于美标awsbcup-6、国标bcu91pag具有良好的流动性和填充能力，广泛用于空调、冰箱、机电等行业，铜及铜合金的钎焊。
熔点645-790摄氏度。
Hl205含银5%，相当于美国标准awsbcup-3、国家标准bcu88pag和l205。
具有一定的塑性，适用于不能保持紧密配合的铜及其合金接头的焊接。
熔点645-815℃。
Hl301银基电极ag10cu53zn余量；熔点820摄氏度。
用途：主要用于钢及钢合金、钢及硬质合金。
hl204，含银15%hag-15b，含银15%，等同于美标awsbcup-5国标bcu80agp及l204，具有接头塑性好，导电性提高，特别适用间隙不均场合。
可钎焊承受振动载荷的铜及其合金接头的钎焊。
熔点645-800摄氏度。
Hag-18bsn含有18%的银，是银、铜、锌和锡的合金。
它具有略高的熔化范围、良好的润湿性和填充性，并且价格低廉。
可焊接铜、铜合金、钢等材料。
熔点770-810°C。
含20%银的Hag-20bcd是银、铜、锌和镉的合金。
熔融范围适中，润湿性好，填充性好，价格低廉。
可焊接铜、铜合金、钢等大多数材料，熔点620-760℃。
Hl302含银25%，h相当于国家标准bag25cuzn和L302。
它是银、铜、锌和合金，具有良好的润湿性和填充性，但熔点略高。
它可以焊接铜、钢和其他材料。
熔点700-800摄氏度。
Hag-25bsn含有25%的银，相当于美国标准awsbag-37。
它是银、铜、锌和锡的合金。
熔点低于hag-25b，提高了润湿性和填充性。
可焊接铜、钢和其他材料。
熔点680-780°C。
含25%银的Hag-25bcd相当于美国标准awsbag-27和国家标准bag25cuzncd。
它是银、铜、锌和镉的合金。
其熔点比进一步降低，工艺性能进一步提高。
可钎焊铜合金、钢等材料，熔点605-720℃。
hag-30b，含银30%，等同于美标awsbag-20，国标bag30cuzn,是银、铜、锌合金，熔点稍高，接头有较好韧性，可钎焊铜、铜合金、钢等材料。
工具钢与硬质合金中的铌
铌在工具钢与硬质合金中的应用Franz Jeglitsch（物理冶金学与材料测试学院，Leoben 大学，奥地利）摘要：铌是一种对碳有极高亲合力的元素，能形成十分稳定的碳化物。
所以，在工具钢和硬质合金的生产中，它很适合作为形成碳化物的合金元素。
这篇论文首先涉及的是冶金学基本原理，比如铌对高速钢凝固过程的影响，凝固行为中MC-碳化物的偏析，凝固速率对一碳化物沉淀的影响，奥氏体中铌的溶解度，铌对二次强化、M 2C 分解的影响，以及在高速钢中获得更高含铌量的方法。
在第二部分，有一些精选的使用实例可用作以下参考，如高速钢的种类、热作模具钢、冷作模具钢以及塑料模具钢。
论文的最后，是铌在硬质合金中的简短摘要。
1引言在元素周期表中，铌是5a 族的元素，像同族元素钒、钽，以及4a 、6a 组的元素那样，它能与小原子元素碳、氮、硼以及硅结合在一起，形成非常稳定的碳化物、氮化物，硼化物以及硅化物，这些是硬质合金。
硬质合金（NbC 也是）主要以金属键结合，具有自由电子。
自由电子有重叠的价键和传导带。
所以硬质合金是电与热的良导体。
硬质合金的高键能使之具有高的弹性模量，以及高熔点。
一般而言，硬质合金只有极少数的滑移系统，位错运动困难；这就是为什么硬质合金硬而脆。
表1是以过渡金属元素的碳化物、氮化物，硼化物、熔点、电阻和硬度为特征（1）。
表1 硬质材料的某些特性4a 5a 6a 4a 5a 6a 4a 5a 6aR 68 H 3200 VC 2830 602950 Cr 3C 2 or 1895 Z 75 2280 TiN Fp 2950 N R 25 H 2450VN 2350 NZ 86 1520 CrN 1500 Z6401090 TiB 2Fp 2900 R 9 H 3480VB 2 2400 38 2080 CrB 2 2200 56 2250 R 42 H 2560 35 2400 133 1950 R 21 H 1520 ~ 2001400 630 R 7 H 200 12 260030 ~ 3000 R 37 H 2700 25 1790 22 2080 R 33 H 1640 128 1060 R 15,8 H 2900212200 21 2700 （□=面心立方；○=密排六方；or=斜方晶系；Fp=熔点 ℃；R=spec.电阻 cm ⋅Ωµ；H=硬度（显微硬度dN/mm 2）；Z=分解；N=高压氮）可以看出，NbC有比较高的熔点和高硬度。
折弯机模具材料可以选择那些
折弯机模具材料可以选择那些？消费折弯机模具的材料多种多样，有钢材、硬质合金、钢结硬质合金、锌基合金、低熔点合金、铝青铜、高分子材料等等。
目前制造冲压折弯机模具的材料绝大部分以钢材为主，常用的折弯机模具工作部件材料的种类有：碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高铬或中铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、基体钢以及硬质合金、钢结硬质合金等等。
下面介绍几种材料知识：第一.碳素工具钢在折弯机模具中应用较多的碳素工具钢为T8A、T10A等，优点为加工性能好，价格廉价。
但淬透性和红硬性差，热处理变形大，承载才能较低。
第二.低合金工具钢低合金工具钢是在碳素工具钢的根底上参加了适量的合金元素。
与碳素工具钢相比，减少了淬火变形和开裂倾向，进步了钢的淬透性，耐磨性亦较好。
用于制造折弯机模具的低合金钢有CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV代号CH-1)、6CrNiSiMnMoV(代号GD)等。
第三. 高碳高铬工具钢<常用的高碳高铬工具钢有Cr12和Cr12MoV、Cr12Mo1V1〔代号D2〕，它们具有较好的淬透性、淬硬性和耐磨性，热处理变形很小，为高耐磨微变形折弯机模具钢，承载才能仅次于高速钢。
但碳化物偏析严重，必须进展反复镦拔〔轴向镦、径向拔〕改锻，以降低碳化物的不均匀性，进步使用性能。
第四. 高碳中铬工具钢用于折弯机模具的高碳中铬工具钢有Cr4W2MoV、Cr6WV、Cr5MoV等，它们的含铬量较低，共晶碳化物少，碳化物分布均匀，热处理变形小，具有良好的淬透性和尺寸稳定性。
与碳化物偏析相对较严重的高碳高铬钢相比，性能有所改善。
第五.高速钢高速钢具有折弯机模具钢中最高的的硬度、耐磨性和抗压强度，承载才能很高。
折弯机模具中常用的有W18Cr4V〔代号8-4-1〕和含钨量较少的W6Mo5 Cr4V2〔代号6-5-4-2，美国牌号为M2〕以及为进步韧性开发的降碳降钒高速钢 6W6Mo5 Cr4V 〔代号6W6或称低碳M2〕。
硬 质 合 金 基 本 知 识 介 绍
在制造钛钨钴合金时，碳化钛通常是以TiC-WC固 溶体（复式碳化物）的形式加入的，其原因是：工 业碳化钛一般均含有较多的氧（还有氮），并且 TiC与TiO的晶格类型相同，晶格常数相近，因而很 容易形成连续固溶体。如果碳化钛直接加入合金混 合料中，则在合金烧结时形成TiC-WC固溶体，这 时由于碳原子置换TiC晶格中的氧原子和氮原子而 析出CO和N2气体。这样，就阻碍了合金的正常收 缩，使合金的孔隙度增加。但是，在TiC-WC复式 碳化物形成的过程中，可以在很大程度上排除TiC 晶格中的氧和氮。因此，将碳化钛预先制成复式碳 化物加入合金中，将有利于合金的烧结，保证合金 的质量。
混合料的制备
制备混合料的目的，在于使碳化物和粘结金
属粉末混合均匀，并且使它们进一步磨细。 硬质合金成品的性能，在很大程度上取决于 混合料的制备方法。
精密全自动压力机
硬质合金的烧结原理
烧结是粉末冶金制品生产中重要的工序之一，
其目的是使制品强化，以达到最终要求的物 理机械性能，硬质合金的烧结是典型的液相 烧结过程，它的烧结过程可分为三个阶段：
二、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。
硬质合金钢板钻的开发
图 ２ 硬质合金钢板钻 （ 快换柄 ）三维图
数控 车加工成形 。②按预先设计好 的螺旋槽 、刀片槽和 排屑槽等刀体上 的各部槽形进行 铣削加工 ，确保 所需 的 焊接空 间及切 削所需 的容屑空 间；达 到要求后进 行热处
造 、铁路和船舶等行业得到 了广泛应用 。
①选 用 易 加 工 、淬 透 性 高 、热处 理 变形 率 很 低 、
１ 硬质合金钢板钻的结构形成 ．
硬质合金钢板钻由高强度合 金钢刀体和 硬质合金 刀
片 ，将二者焊接而成 （ 图 １ 。 见 ）
刃 倾 角
中温下保持 良好 的综合性 能且 经济适用 的合金钢为
参蔼 。 加 工 冷 工
ｗ ｗ ｗ ｅｔ １ ｏｒ ｎｇ１ ５０ ｃｏｒ ｍ ａ ｗ ｋｉ ９ ． ｎ
２１年 期 ● ０１第３ ｉ
ｌ 圈
刃 的 形状 。
昱 卫 － ｊ
形状
— —
排屑方向。③采用先进刀具设计原理 ，优化设 计其切削
设计时 ，采用最先进的刀具切削刃设计制 造技术 多刃分段切削法 ，硬质合金钢板钻一般设计 成多刃
屑呈银 白色 ，同 时切 削液 能充 分 润滑 切 屑使 其排 出顺 畅；切削刃一般设计制造成多刃分段切 削形状 ，合理 地 分配切削刃负荷的大小 、受力状况 ，从 而提 高 了刀具 寿
硬质合金与高速钢相 比，它的常温硬 度高 、耐熔性 好 ，能承受 很高 的切 削 温度 ，允许 采 用较 高 的切 削速 度。但是它的可加工性差且 较脆 ，承受 冲击 和抗 弯能力
（ ）设计合理的硬质合 金钢板钻的几何角度 硬质 １ 合金钢板钻前角 （ 螺旋角 ）所取大小会影响切屑的变形 程度，从而使切削力发生变化 ；同时 ，也会使刀尖 强度
硬质材料之硬质合金与硬质合金涂层
第一节 硬质合金
• “碳化钨”是非常硬的硬质合金颗粒，特别是碳 化钨在富铁基质的出现使得高速钢具有优异的加 工能力。早期的硬质合金在用于工业用途时过于 脆弱，但是不久发现将碳化钨粉末与大约10%的 金属，如铁、镍或钴，允许压坯在大约1500℃下 烧结，在这个过程中生成的产品具有低孔隙率、 非常高的硬度，而且相当大的强度。这些性质的 组合使得材料理想的适合用来作为切削金属的加 工刀具。
可惜得是，碳化钛和TiC基固溶体非常脆而且不如碳化钨耐 磨。因此尽可能地将TiC的含量保持在最低水平。
在极限配方中碳化物是不含钨的并且完全是基于TiC基础之 上的，但一般的TiC成分不能超过18%。如果超过这个数值， 碳化物变得过脆并且非常难于铜焊。
一般情况下 WC/TiC/Co的成分具有两种显著的碳化物相， 几乎纯净的WC角晶体和磨圆的TiC/Co 混合晶体。在发展的 制造业中尽管WC/TiC/Co硬金属应用非常广泛，在某些重要 的考虑中是禁止使用的，它们在许多应用中被具有更高强度 以及抗麻坑优势的WC/TiC/Ta(Nb)C/C9系列所替代。TiC， TiN以及其他在硬基质上的涂敷也已经减少了高速加工钢和铁 合金对高TiC成分的吸引力。
焊接用焊丝的选用原则方法及选用表(详细资料)..
焊接用焊丝的选用详细资料及选用表1 焊丝选用的要点焊丝的选择要根据被焊钢材种类、焊接部件的质量要求、焊接施工条件（板厚、坡口形状、焊接位置、焊接条件、焊后热处理及焊接操作等）、成本等综合考虑。
焊丝选用要考虑的顺序如下.①根据被焊结构的钢种选择焊丝对于碳钢及低合金金高强钢，主要是按“等强匹配”的原则,选择满足力学性能要求的焊丝.对于耐热钢和耐候钢,主要是侧重考虑焊缝金属与母材化学成分的一致或相似,以满足对耐热性和耐腐蚀性等方面的要求。
②根据被焊部件的质量要求(特别是冲击韧性）选择焊丝与焊接条件、坡口形状、保护气体混合比等工艺条件有关,要在确保焊接接头性能的前提下，选择达到最大焊接效率及降低焊接成本的焊接材料。
③根据现场焊接位置对应于被焊工件的板厚选择所使用的焊丝直径,确定所使用的电流值,参考各生产厂的产品介绍资料及使用经验，选择适合于焊接位置及使用电流的焊丝牌号。
焊接工艺性能包括电弧稳定性、飞溅颗粒大小及数量、脱渣性、焊缝外观与形状等.对于碳钢及低合金钢的焊接（特别是半自动焊)，主要是根据焊接工艺性能来选择焊接方法及焊接材料。
采用实芯焊丝和药芯焊丝进行气体保护焊的焊接工艺性能的对比见表1。
表1 实芯焊丝和药芯焊丝气体保护焊的焊接工艺性能的对比2 实芯焊丝的选用(1）埋弧焊焊丝焊丝和焊剂是埋弧焊的消耗材料,从碳素钢到高镍合金多种金属材料的焊接都可以选用焊丝和焊剂配合进行埋弧焊接。
埋弧焊焊丝的选用既要考虑焊剂成分的影响,又要考虑母材的影响。
为了得到不同的焊缝成分和力学性能，可以采用一种焊剂（主要是熔炼焊剂)与几种焊丝配合，也可以采用一种焊丝与几种焊剂（主要是烧结焊剂）配合。
对于给定的焊接结构，应根据钢种成分、对焊缝性能的要求及焊接工艺参数的变化等进行综合分析之后，再决定所采用的焊丝和焊剂。
1)低碳钢和低合金钢用焊丝低碳钢和低合金钢埋弧焊常用焊丝有如下三类.①低锰焊丝（如H08A）常配合高锰焊剂用于低碳钢及强度较低的低合金钢焊接。
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硬质合金与钢的焊接硬质合金是种高生产率的工具材料，是将高熔点、高硬度的金属碳化物粉末与黏结剂混合，用粉末冶金法压制成各种所需形状的工件。
硬质合金与钢的焊接主要用于机械加工的刀具、刃具、模具、采掘工具和以耐磨作为主要性能的各种零部件，特点是可以节省大量的贵重金属，降低生产成本，提高零部件的使用寿命。
硬质合金工具在各工业部门已经得到广泛的应用，并收到了显著的效果。
1. 硬质合金的分类、用途及性能硬质合金是金属碳化物粉末与钴的混合物，常用的金属碳化物是碳化钨、碳化钛、碳化铌和碳化钒等，均可使硬质合金具有高硬度和高耐磨性。
硬质合金的黏结剂主要是金属钴或金属镍等，能保证硬质合金具有一定的强度和韧性。
1.1 硬质合金的分类及用途（1）常用硬质合金的分类、成分及用途我国常用硬质合金的分类、化学成分、使用性能及用途见表1。
我国生产的硬质合金分为YT和YG两大类。
YT类是由碳化钛、碳化钨和钴等组成，主要成分为WC、TiC和Co，多用于制作切削钢材的刀具。
YG类是碳化钨和钴的合金，主要成分是WC和Co，多用于制造切削铸铁件、淬火钢、不锈钢等的刀具，以及用于制造各种硬质合金量具、模具、地质采矿和石油钻井用的采掘工具等。
此外，还有YW类加入少量碳化钽或碳化铌等贵重金属碳化物的钛钨钴类硬质合金，用做切削特殊耐热合金材料的刀具。
表1 常用硬质合金的分类、化学成分使用性能及用途（2）用于各类工具的硬质合金另一种分类方法是将用于切削、采掘等用途的各类硬质合金分为金属陶瓷硬质合金和钢结硬质合金两类。
① 金属陶瓷硬质合金将难熔的金属碳化物粉末（如WC、TiC等）和黏结剂（如Co、Ni等）混合，加压成形，经烧结而成的粉末冶金材料。
例如生产中应用最广泛的钨钴类硬质合金（YG3、YG6、YG8等）和钨钴钛类硬质合金（YT5、YT15、YT30等）。
这类硬质合金的刀具耐高温、耐磨损，广泛用于制造量具、模具，也用于制造钎头、钻头等。
② 钢结硬质合金以一种或几种碳化物（如TiC、WC等）为硬化相，以合金钢（如高速钢、铬钼钢等）粉末为黏结剂，经配料、混料、压制和烧结而成的粉末冶金材料。
这是一种新型的工具材料，可分为如下两种。
a.高速钢结硬质合金含TiC为35%，含高速钢的质量分数为65%，经淬火－回火后的硬度为HRC69～73。
b.铬钼钢结硬质合金含WC为50%，含铬钼钢的质量分数为50%。
钢结硬质合金广泛用于制造各种形状复杂的刀具，如机械加工中常用的麻花钻头、铣刀等，也用于制造高温工作的各种模具、工具和耐磨零件等。
1.2 硬质合金的性能常用硬质合金的力学性能和物理性能见表2。
表2 常用硬质合金的力学性能和物理性能硬质合金的力学性能和物理性能与化学成分之间有以下的变化规律。
① 硬度硬质合金的硬度一般在HRA86～93之间，并随着硬质合金中含钴量的增加而降低。
在YT类硬质合金中，硬度随碳化钛含量的增加而提高。
硬质合金的红硬性比较好，只有当使用温度高于500℃时，硬质才开始降低。
但是在1000～1100℃的高温下，硬度仍可高达HRA73～76。
② 抗弯强度常温时硬质合金的抗弯强度在90～150MPa之间，并且含钴量越高抗弯强度越高。
③ 冲击韧性硬质合金的脆性很高，且几乎与温度无关。
在高温时，钢的冲击韧性比硬质合金大数百倍。
在镶焊硬质合金工具时，不允许对硬质合金刀片做冲击性的压紧。
硬质合金的冲击韧性与合金中含钴量有关。
含钴量越高，冲击韧性也越高。
④ 热导率钨钴合金的热导率为0.58～0.88J/cm.s.℃，比高速钢约高1倍，而钨钛钴合金的热导率仅为0.17～0.21J/cm.s.℃，比高速钢低。
硬质合金的热导率随钴含量增加而增加，而钨钛钴合金的热导率随碳化钛的含量增加而降低。
⑤ 线膨胀系数硬质合金的线膨胀系数低于高速钢、碳素钢和铜的线膨胀系数。
钨钴合金的线膨胀系数比较小，并且随含钴量增加而增加；钨钛钴合金的线膨胀系数比钨钴合金高，且随碳化钛增加而略增。
YT类合金与YG类合金相比有更高的硬度、热硬性、抗氧化性、抗腐蚀性，但在抗弯强度、抗压强度和热导率方面，YG类则更好些。
在硬质合金中加入TiC对强度影响不太显著，但明显提高了合金的热硬性，在900～1000℃时超过YT类合金。
2. 硬质合金的焊接特点硬质合金主要用于制造刀具、量具、模具、采掘工具以及整体刀具等双金属结构。
切削部分为硬质合金，基体为碳素钢或低合金钢，通常为中碳钢。
这类工件在工作时受到相当大的应力作用，特别是压缩弯曲、冲击或交变载荷，要求接头强度高、质量可靠。
硬质合金具有高硬度和耐磨性好的特点，但也存在脆性高、韧性差等缺点。
大部分硬质合金工具是用焊接的办法镶嵌在中碳钢或低合金钢基体上使用，焊接工艺与硬质合金的使用性能密切相关，焊接性能的好坏直接影响到硬质合金的使用效果。
2.1 一般焊接性特点硬质合金含有较高含量的碳化物和合金元素，虽然可以进行焊接加工，但焊接时容易出现淬硬组织和裂纹。
必须采取有效的工艺措施，才能获得满意的焊接接头。
目前生产中硬质合金与钢焊接常用的焊接方法有氧－乙炔火焰钎焊、真空钎焊、电弧焊、惰性气体保护焊、摩擦焊、等离子弧焊、真空扩散焊和电子束焊等。
硬质合金与钢焊接时有如下的特点。
① 线膨胀系数与钎焊裂纹的关系硬质合金的尺寸比较小，一般是固定在一个比较厚大的钢支撑材料上使用。
钎焊是把硬质合金和基体金属连接在一起的有效焊接方法。
硬质合金的线膨胀系数（4.1～7.0×10-6/℃）与普通钢的线膨胀系数（12×10－6℃－1）相比差别很大，硬质合金只有钢的1/3～1/2左右。
加热时硬质合金和钢都自由膨胀，但冷却时钢的收缩量比硬质合金大得多。
此时焊缝处于受压力状态，而在硬质合金表面上则承受拉应力。
如果残余应力大于硬质合金的抗拉强度时，硬质合金的表面就可能产生裂纹。
这是硬质合金钎焊时产生裂纹的最主要原因之一。
② 硬度与裂纹敏感性的关系硬质合金的硬度与耐磨性和焊接裂纹敏感性成正比，硬质合金的硬度越高，钎焊时产生裂纹的可能性越大。
而且，一般精加工或超精加工所用的硬质合金，在钎焊时容易发生裂纹。
根据不同牌号的硬质合金的硬度和强度大小可以判断硬质合金的焊接裂纹敏感性，由差到好的排列顺序如下。
YG类 YG3X，YG3，YG4，YG6X，YG6，YG8，YG11，YG15YT类 YT60，YT30，YW1，YT15（YW2），YT14，YT5以上两类硬质合金，从左至右表明硬度和耐磨性逐渐降低，而强度和韧性增加，钎焊裂纹发生的可能性减小。
③ 焊接残余应力的影响焊接区域的残余应力是一种潜在的危害，尽管焊接后硬质合金工件上不一定能马上发现裂纹，但在随后的刃磨、保管或使用过程中却容易产生裂纹，造成工具报废。
当硬质合金的钎焊面积越大时，产生的焊接残余应力越大，发生裂纹的可能性也越大。
在焊接硬质合金工具时，必须使焊接残余应力尽量减小。
焊接时必须采取措施减小钎焊应力，可采取降低钎焊温度、焊前预热及缓冷、选用塑性好的钎料、加补偿垫片、改进接头结构等措施。
钎焊大面积硬质合金时，无论强度高低，均应采取特殊措施，以减小焊接应力和防止裂纹的产生。
④ 氧化问题硬质合金在空气中加热到800℃以上时，硬质合金的表面开始氧化，生成疏松的氧化物层，同时伴随有脱碳现象。
当加热至950～1100℃时，表面层会发生急剧的氧化，形成的氧化薄膜使硬质合金变脆，降低力学性能。
表面氧化层的存在，也降低了焊缝的强度、硬度。
在焊接时采取措施尽量减少硬质合金焊接部位的氧化现象，是提高焊接质量的重要措施。
2.2 基体材料的选择和槽形设计（1）基体材料的选择硬质合金通常与基体材料连接在一起使用，基体材料的选择主要考虑硬质合金使用时所受载荷的大小。
一般载荷的刀具基体材料可用45钢或40Cr钢。
需要淬硬的刀体可选用9SiCr钢，因为9SiCr钢焊后淬火用的冷却介质温度比40Cr高，对硬质合金有利。
9SiCr钢做小刀体时还可采用空冷或压缩空气气冷的冷却方式，也能使刀杆达到一定硬度。
一些受力、受冲击和切削热量大的硬质合金刀具的基体材料，如大龙门刨的刀杆，可用50钢或55钢。
高精度硬质合金刀具可用W18Cr4V高速钢做基体材料，焊后采用空冷。
由于高速钢的线膨胀系数与硬质合金较接近，焊接应力也较小，刀具寿命也比较高。
表3是常用的硬质合金工具刀体材料。
表3 硬质合金刀体所用的材料硬质合金模具的基体材料只承受轻微载荷时可用45钢制造，受冲击载荷的可用50钢或55钢，冲击较强时可用40Cr或9SiCr。
受强烈冲击或反复热振动的模具要用9SiCr，条件特别恶劣或尺寸较大时也可用W18Cr4V，以提高模具的热稳定性和减少钎焊应力。
（2）槽形设计钢与硬质合金刀具钎焊质量的好坏还决定于刀槽形状的设计是否合理。
硬质合金槽形设计的原则如下。
① 尽量减少钎焊面，避免采用封闭和半封闭槽形结构，以减少钎焊应力，防止产生裂纹，尽可能采用自由焊槽形，以使钎焊应力降低到最低限度。
② 焊接前装配硬质合金时应尽量靠硬质合金的自重或靠基体上的凸台、凹槽等部位定位，尽量避免使用夹具固定硬质合金。
③ 设计槽形时应考虑在钎焊过程中便于排渣，避免因焊缝中夹渣而使焊缝强度降低或发生脱焊现象。
④ 钎焊后刀头部分不应黏附过多的焊料，以免刃磨困难，尤其是在设计硬质合金多刃刀具时应特别加以注意。
封闭和半封闭刀槽的设计如图1所示。
这种刀槽形状增加了焊接面，使硬质合金刀片的焊接应力大大增加，并使应力分布复杂化，容易使硬质合金刀片发生裂纹，降低刀具的使用寿命。
较为合理的开口槽的槽形设计如图2所示。
这种设计使硬质合金刀片在钎焊时仅受到两个钎焊面的应力，在钎焊时发生裂纹的可能性比封闭或半封闭槽的刀具要小，刀具的使用寿命也较长。
硬质合金自由焊刀具的槽形设计如图3所示。
这种设计可以减少钎焊面的槽形设计，既能减小应力，避免裂纹产生，又不增加刀槽的加工工序。
这种设计使硬质合金刀片与钢质刀体的焊接面减少至一个，而在侧面焊缝处仅留下刀片厚度的30%～40%，起到刀片的定位作用。
自由焊槽形的设计能使钎焊应力降低到最低限度，可大大减少和防止钎焊裂纹的产生，提高刀具使用寿命10%～30%。
一些大钎焊面的硬质合金刀具、量具或模具的槽形设计，可以采取开工艺沟的办法使一个大的焊接面分割或几个小块，以减少钎焊应力和避免产生裂纹（见图4）。
同时工艺沟还能起到排渣的作用，保证焊缝有足够的强度。
工艺沟的宽度和深度可在1.5～2mm左右，工艺沟的数量可以根据钎焊面的大小确定。
硬质合金刀片立焊可以成倍增加硬质合金刀片切削部分的厚度，而且硬质合金的抗压强度无论在常温或高温下都要比钢高得多，能够承受较大的切削力和切削热，能避免产生裂纹或发生崩坍现象。
双重刀片叠焊法还可以将两种不同牌号的硬质合金刀片叠焊在一起，如下层焊YG8刀片，上层焊YT15、YT30、YG3X、YG6X 等刀片。