A. 什么叫硬质合金
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。
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，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。
ⅣA、ⅤA、ⅥA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，形成间充固溶体。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TiC0.5～TiC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Ti︰C＝1︰1），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ⅣB、ⅤB、ⅥB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1800kg�6�1mm2（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1800kg�6�1mm2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1～2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（1300～1500℃）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。
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、喷嘴等。
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。
B. 硬质合金都有哪些形状分类，各有什么特性
1、球状体
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，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。
2、棒状体
硬质合金棒主要特点是具有稳定的机械性能，易于焊接，具有高耐磨性和高耐冲击性。
优点：1.耐磨性好；2.良好的耐腐蚀性；3.高韧性；4.挤压法和HIP烧结。
用途：硬质合金棒主要适用于钻头，立铣刀，绞刀。它也可用于切割，冲压和测量工具。它被用于造纸，包装，印刷，有色金属加工行业。此外，它还广泛用于加工高速钢刀具，硬质合金铣刀，硬质合金刀具，NAS的切削刀具，航空刀具，硬质合金钻头，铣刀取芯钻头，高速钢，taperd铣刀，公制铣刀，微型结束铣刀，铰试点，电子刀具，阶梯钻，金属切割锯，双保证金钻，枪杆子，角度铣刀，硬质合金旋转锉等。
硬质合金棒不仅可以用来切割和钻孔工具（如微米，twiste演习，演习垂直采矿刀具指标），也可以作为输入针，各种轧辊磨损的零件和结构材料来使用。此外，它可以广泛应用于许多领域，如机械，化工，石油，冶金，电子和国防工业。
3、板状体
硬质合金板，具有良好的耐久性和耐冲击性强，可用于在硬件和标准的冲压模具。硬质合金板广泛应用于电子工业，电机转子，定子，LED引线框架，EI硅钢片等。所有硬质合金块必须检查严格和只有那些没有任何伤害，如孔隙，气泡，裂缝等才可以运出。
C. 硬质合金材料有什么性质
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
。
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，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。
ⅣB、ⅤB、ⅥB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
金属晶格
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TiC0.5～TiC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Ti︰C=1︰1），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ⅣB、ⅤB、ⅥB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1800kg·mm2（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1800kg·mm2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
间隙固溶体
。它们与间隙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。
硬质合金对碳化钨WC粒度的要求根据不同用途的硬质合金采用不同粒度的WC(碳化钨)。
硬质合金切削刀具
：比如
切脚机刀片
、
V-CUT刀
等精加工合金采用超细、亚细、细颗粒WC，粗加工合金采用中颗粒WC，重力切削和
重型切削
的合金采用中、
粗颗粒
WC做原料；矿山工具：岩石硬度高，
冲击负荷
大，采用粗颗粒WC，岩石冲击小冲击负荷小采用中颗粒WC做原料；耐磨零件：当强调其耐磨性、抗压和表面光洁度时，采用超细、亚细、细、中颗粒WC做原料，耐冲击工具采用中、粗颗粒WC原料为主。
WC理论含碳量为6.128%(原子50%)，当WC含碳量大于理论含碳量，则WC中出现游离碳(WC+C)。游离碳的存在，烧结时使其周围的WC晶粒长大，致使硬质合金晶粒不均匀。碳化钨一般要求化合碳高(≥6.07%)，游离碳(≤0.05%)，总碳则决定于硬质合金的生产工艺和使用范围。
正常情况下，石蜡工艺真空烧结用WC总碳主要决定于烧结前压块内的化合氧含量。含一份氧要增加0.75份碳，即WC总碳=6.13%+含氧量%×0.75(假设烧结炉内为中性气氛，实际上多数真空炉为渗碳气氛，所用WC总碳小于计算值)。
目前我国WC的总碳含量大致分为三种：石蜡工艺真空烧结用WC的总碳约为6.18±0.03%(游离碳将增大)。石蜡工艺氢气烧结用WC的总碳含量为6.13±0.03%。橡胶工艺氢气烧结用WC总碳=5.90±0.03%。上述工艺有时交叉进行，因此确定WC总碳要根据具体情况。
不同使用范围、不同Co(钴)含量、不同晶粒度的合金所用WC总碳可做一些小的调整。低钴合金可选用总碳偏高的碳化钨，高钴合金则可选用总碳偏低的碳化钨。总之，硬质合金的具体使用需求不同对碳化钨粒度的要求也不同。
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1～2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（1300～1500℃）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。
D. 硬质合金刀具的特性有哪些
硬质合金是由高硬度、难熔金属化合物粉末（如WC、TiC、TaC、NbC等高温碳化物）和金属粘结剂（Co、Mo、Ni等）烧结而成的粉末冶金制品。由于硬质合金成分中含有大量熔点高、硬度高、化学稳定性好的碳化物，因此，硬质合金的硬度、耐磨性和耐热性都很高。硬质合金的常温硬度一般为89~93HRA,相当于78~82HRC,允许的切削温度高达800℃~1000℃，即使在540℃时其硬度仍保持在77~85HRA,相当于高速钢的常温硬度。
因此，硬质合金的切削性能比高速钢高得多，在相同耐用度情况下，硬质合金允许的切削速度比高速钢高4倍~10倍，切削速度可达100m/min以上，可以切削高速钢刀具切削不了的各类难加工材料如淬硬钢。但由于其抗弯强度较低（约为高速钢的1/2~1/4）、冲击韧性（约为高速钢的（1/8~1/30）和工艺性差，因此，目前硬质合金材料主要用于刃形简单、无冲击性的非断续切削加工刀具制作中。 当硬质合金中碳化物含量较高时，硬度就高，但抗弯强度就相对较低；当粘结剂含量较高时，则抗弯强度较高，硬度较低。 ISO将硬质合金分为P、K和M三大类，该三大类硬质合金的主要成分都是WC,故又统称为WC基硬质合金。
K类相当于我国的钨钴类硬质合金，代号为YG,主要由WC和Co组成。
YG类硬质合金的抗弯强度和冲击韧性均较好，适合于脆性材料的加工，可用于铸铁、有色金属及其合金和非金属材料的加工。YG类硬质合金随含钴量的增加，其硬度降低，而抗弯强度则增大，承受冲击的能力增强，适合于粗加工。反之，则硬度、耐磨性和耐热性增加，适合于精加工。
P类相当于我国的钨钴钛类硬质合金，代号为YT，其成分除了WC和Co外，还含有5%~30%的TiC , 因TiC的硬度和熔点均高于WC，故此类硬质合金的硬度、耐磨性和耐热性均高于YG类，而抗弯强度和冲击韧性则略低。随着TiC含量的增高，材料的硬度、耐热性和耐磨性愈来愈好，而抗弯强度和冲击韧性则降低。
YT类硬质合金一般可以用于钢料的高速切削。
M类相当于我国的钨钛钽（铌）钴类硬质合金，代号为YW类，它是在上述硬质合金成分中加入一定含量的TaC或NbC以提高硬质合金材料的高温硬度、高温强度和耐磨性。
YW类的特点是：综合性能好，适用范围广，可用于各类铸铁、钢料、不锈钢和高温合金等的加工。
随着各种超细晶粒硬质合金以及涂层硬质合金材料的不断涌现，硬质合金材料的性能得到了极大地改善，硬质合金的抗弯强度、冲击韧性和耐磨性都得到了极大的提高，硬质合金在复杂刀具领域也开始大量应用，如钻头、铰刀、丝锥、铣刀、滚刀和拉刀等都开始大量采用硬质合金材料制造。
E. 什么是钢结硬质合金有何特点
钢结硬质合金是以钢为粘结相，以碳化物（主要是碳化钛、碳化钨）做硬质相，用粉末冶金方法生产的复合材料。其微观组织是细小的硬质相，弥散均匀分布于钢的基体中（用于模具的钢结硬质合金，基体主要采用含铬、钼、钒的中高碳合金工具
钢或高速钢）。钢结硬质合金是介于钢和硬质合金之间的一种材料，具有以下特点：
工艺性能好具有可加工性和可热处理性，在退火状态下，可以可以采用普通切削加工设备和刀具进行车、铣、刨、磨、钻等机械加工。还可以锻造、焊接。与硬质合金相比，成本低，适用范围更广。良好的物理、力学性能
钢结硬质合金在淬硬状态具有很高的硬度。由于含有大量弥散分布的高硬度硬质相，其耐磨性可以与高钴硬质合金接近。与高合金模具钢相比，具有较高的弹性模量、耐磨性、抗压强度和抗弯强度。与硬质合金相比，具有较好的韧性。
具有良好的自润滑性、较低的摩擦系数、优良的化学稳定性。
F. 硬质合金都有什么优点
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。
硬质合金具有很高的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性，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，伴随下游产业的发展，硬质合金市场需求不断加大。并且未来高新技术武器装备制造、尖端科学技术的进步以及核能源的快速发展，将大力提高对高技术含量和高质量稳定性的硬质合金产品的需求。
G. 硬质合金有哪些主要特性
硬质合金性能特点：
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。
H. 硬质合金刀具的性能特点有哪些
硬质合金是由难熔金属碳化物(如WC、TiC、TaC、NbC等)和金属粘结剂(如Co、Ni等)粉末经粉末冶金的方法制成。
由于硬质合金中都含有大量的金属碳化物，这些碳化物都有熔点高、硬度高、化学稳定好、热稳定性好等特点，因此，硬质合金材料的硬度、耐磨性、耐热性都很高。常用硬质合金的硬度为89～93HRA，比高速钢的硬度(83～86.6HRA)高，在800～1000℃时尚能进行切削。在540℃时，硬质合金的硬度为82～87HRA，在760℃时，硬度仍能保持77～85HRA。因此，硬质合金的切削性能比高速钢高得多，刀具耐用度可提高几倍到几十倍，在耐用度相同时，切削速度可提高4～10倍。
I. 硬质合金有什么性能特点
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。
1、硬度高（86～93HRA，相当于69～81HRC）；
2、热硬性好（可达900～1000℃，保持60HRC）；
3、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。
J. 硬质合金的主要性能与应用
(一)硬质合金性能
工程地质钻探常用钨钴类硬质合金及其主要性能如表2-5所示。
表2-5 工程地质钻探常用钨钴类硬质合金及主要性能
注:硬质合金牌号中的附加字母“C”表示粗颗粒合金,“X”表示细颗粒合金,未有附加字母的为一般颗粒合金。
从表中看出,对YG类硬质合金,钴的含量对其物理机械性质的影响很大,随着含钴量的增加,抗弯强度增高,韧性增大,硬度和耐磨性降低;含钴量减少,则抗弯强度降低,韧性变小,硬度增高碳化钨粉末的粗细,对硬质合金的机械性能也有影响。粉末愈粗,硬质合金抗弯强度增加,硬度下降;粉末愈细,硬度增高,抗弯强度降低。
表中所列各种牌号,YG代表钨钴合金。Y表示碳化钨,G表示钴。其右下角的数字表示含钴的百分数,数字后的符号“C”代表粗粒合金。“X”代表细粒合金,“A”表示加有碳化铌,“N”表示加有碳化钽。例如,YG8表示钴含量为8%的钨钴合金;YG6X表示含钴量为6%的细粒钨钴合;YG4C表示含钴量为4%的粗粒钨钴合金。在钨钴合金中加入少量的碳化铌、碳化钽,可使合金硬度、强度、热硬性得到提高。含碳化铌和碳化钽的钨钴合金新品种出现,为扩大硬质合金的应用范围和提高钻进效率提供了良好条件。
(二)硬质合金的应用
硬质合金在国民经济建设的各个工程领域、特别是钻探工程施工中得到了广泛应用。