A. 什麼叫硬質合金
硬質合金是以高硬度難熔金屬的碳化物（WC、TiC)微米級粉末為主要成分，以鈷（Co）或鎳（Ni）、鉬（Mo）為粘結劑，在真空爐或氫氣還原爐中燒結而成的粉末冶金製品。
ⅣB、ⅤB、ⅥB族金屬的碳化物、氮化物、硼化物等，由於硬度和熔點特別高，統稱為硬質合金。下面以碳化物為重點來說明硬質含金的結構、特徵和應用。
ⅣA、ⅤA、ⅥA族金屬與碳形成的金屬型碳化物中，由於碳原子半徑小，能填充於金屬品格的空隙中並保留金屬原有的晶格形式，形成間充固溶體。在適當條件下，這類固溶體還能繼續溶解它的組成元素，直到達到飽和為止。因此，它們的組成可以在一定范圍內變動（例如碳化鈦的組成就在TiC0.5～TiC之間變動），化學式不符合化合價規則。當溶解的碳含量超過某個極限時（例如碳化鈦中Ti︰C＝1︰1），晶格型式將發生變化，使原金屬晶格轉變成另一種形式的金屬晶格，這時的間充固溶體叫做間充化合物。
金屬型碳化物，尤其是ⅣB、ⅤB、ⅥB族金屬碳化物的熔點都在3273K以上，其中碳化鉿、碳化鉭分別為4160K和4150K，是當前所知道的物質中熔點最高的。大多數碳化物的硬度很大，它們的顯微硬度大於1800kg�6�1mm2（顯微硬度是硬度表示方法之一，多用於硬質合金和硬質化合物，顯微硬度1800kg�6�1mm2相當於莫氏一金剛石一硬度9）。許多碳化物高溫下不易分解，抗氧化能力比其組分金屬強。碳化鈦在所有碳化物中熱穩定性最好，是一種非常重要的金屬型碳化物。然而，在氧化氣氛中，所有碳化物高溫下都容易被氧化，可以說這是碳化物的一大弱點。
除碳原子外，氮原子、硼原子也能進入金屬晶格的空隙中，形成間充固溶體。它們與間充型碳化物的性質相似，能導電、導熱、熔點高、硬度大，同時脆性也大。
硬質合金的基體由兩部分組成：一部分是硬化相；另一部分是粘結金屬。
硬化相是元素周期表中過渡金屬的碳化物，如碳化鎢、碳化鈦、碳化鉭，它們的硬度很高，熔點都在2000℃以上，有的甚至超過4000℃。另外，過渡金屬的氮化物、硼化物、硅化物也有類似的特性，也可以充當硬質合金中的硬化相。硬化相的存在決定了合金具有極高硬度和耐磨性。
粘結金屬一般是鐵族金屬，常用的是鈷和鎳。
製造硬質合金時，選用的原料粉末粒度在1～2微米之間，且純度很高。原料按規定組成比例進行配料，加進酒精或其他介質在濕式球磨機中濕磨，使它們充分混合、粉碎，經乾燥、過篩後加入蠟或膠等一類的成型劑，再經過乾燥、過篩製得混合料。然後，把混合料制粒、壓型，加熱到接近粘結金屬熔點（1300～1500℃）的時候，硬化相與粘結金屬便形成共晶合金。經過冷卻，硬化相分布在粘結金屬組成的網格里，彼此緊密地聯系在一起，形成一個牢固的整體。硬質合金的硬度取決於硬化相含量和晶粒粒度，即硬化相含量越高、晶粒越細，則硬度也越大。硬質合金的韌性由粘結金屬決定，粘結金屬含量越高，抗彎強度越大。
1923年，德國的施勒特爾往碳化鎢粉末中加進10％～20％的鈷做粘結劑，發明了碳化鎢和鈷的新合金，硬度僅次於金剛石，這是世界上人工製成的第一種硬質合金。用這種合金製成的刀具切削鋼材時，刀刃會很快磨損，甚至刃口崩裂。1929年美國的施瓦茨科夫在原有成分中加進了一定量的碳化鎢和碳化鈦的復式碳化物，改善了刀具切削鋼材的性能。這是硬質合金發展史上的又一成就。
硬質合金具有硬度高、耐磨、強度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優良性能，特別是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的溫度下也基本保持不變，在1000℃時仍有很高的硬度。硬質合金廣泛用作刀具材料，如車刀、銑刀、刨刀、鑽頭、鏜刀等，用於切削鑄鐵、有色金屬、塑料、化纖、石墨、玻璃、石材和普通鋼材，也可以用來切削耐熱鋼、不銹鋼、高錳鋼、工具鋼等難加工的材料。現在新型硬質合金刀具的切削速度等於碳素鋼的數百倍。
硬質合金還可用來製作鑿岩工具、採掘工具、鑽探工具、測量量具、耐磨零件、金屬磨具、汽缸襯里、精密軸承、噴嘴等。
近二十年來，塗層硬質合金也問世了。1969年瑞典研製成功了碳化鈦塗層刀具，刀具的基體是鎢鈦鈷硬質合金或鎢鈷硬質合金，表面碳化鈦塗層的厚度不過幾微米，但是與同牌號的合金刀具相比，使用壽命延長了3倍，切削速度提高25％～50％。20世紀70年代已出現第四代塗層工具，可用來切削很難加工的材料。
B. 硬質合金都有哪些形狀分類，各有什麼特性
1、球狀體
硬質合金球是以高硬度難熔金屬的碳化物（WC、TiC)微米級粉末為主要成分，常見的硬質合金有YG、YN、YT、YW系列。
常用的硬質合金球主要分：YG6硬質合金球.YG6x硬質合金球.YG8硬質合金球.YG13硬質合金球.YG20硬質合金球.YN6硬質合金球.YN9硬質合金球.YN12硬質合金球.YT5硬質合金球.YT15硬質合金球。
2、棒狀體
硬質合金棒主要特點是具有穩定的機械性能，易於焊接，具有高耐磨性和高耐沖擊性。
優點：1.耐磨性好；2.良好的耐腐蝕性；3.高韌性；4.擠壓法和HIP燒結。
用途：硬質合金棒主要適用於鑽頭，立銑刀，絞刀。它也可用於切割，沖壓和測量工具。它被用於造紙，包裝，印刷，有色金屬加工行業。此外，它還廣泛用於加工高速鋼刀具，硬質合金銑刀，硬質合金刀具，NAS的切削刀具，航空刀具，硬質合金鑽頭，銑刀取芯鑽頭，高速鋼，taperd銑刀，公制銑刀，微型結束銑刀，鉸試點，電子刀具，階梯鑽，金屬切割鋸，雙保證金鑽，槍桿子，角度銑刀，硬質合金旋轉銼等。
硬質合金棒不僅可以用來切割和鑽孔工具（如微米，twiste演習，演習垂直采礦刀具指標），也可以作為輸入針，各種軋輥磨損的零件和結構材料來使用。此外，它可以廣泛應用於許多領域，如機械，化工，石油，冶金，電子和國防工業。
3、板狀體
硬質合金板，具有良好的耐久性和耐沖擊性強，可用於在硬體和標準的沖壓模具。硬質合金板廣泛應用於電子工業，電機轉子，定子，LED引線框架，EI硅鋼片等。所有硬質合金塊必須檢查嚴格和只有那些沒有任何傷害，如孔隙，氣泡，裂縫等才可以運出。
C. 硬質合金材料有什麼性質
硬質合金
是以高硬度
難熔金屬
的
碳化物
（WC、TiC)微米級粉末為主要成分，以鈷（Co）或鎳（Ni）、鉬（Mo）為
粘結劑
，在
真空爐
或氫氣還原爐中燒結而成的
粉末冶金製品
。
ⅣB、ⅤB、ⅥB族金屬的碳化物、
氮化物
、
硼化物
等，由於硬度和熔點特別高，統稱為硬質合金。下面以碳化物為重點來說明硬質含金的結構、特徵和應用。
ⅣB、ⅤB、ⅥB族金屬與碳形成的金屬型碳化物中，由於
碳原子
半徑小，能填充於
金屬晶格
的空隙中並保留金屬原有的晶格形式，形成間隙
固溶體
。在適當條件下，這類固溶體還能繼續溶解它的組成元素，直到達到飽和為止。因此，它們的組成可以在一定范圍內變動（例如
碳化鈦
的組成就在TiC0.5～TiC之間變動），
化學式
不符合
化合價
規則。當溶解的碳含量超過某個極限時（例如碳化鈦中Ti︰C=1︰1），晶格型式將發生變化，使原金屬晶格轉變成另一種形式的金屬晶格，這時的間充固溶體叫做間充化合物。
金屬型碳化物，尤其是ⅣB、ⅤB、ⅥB族
金屬碳化物
的熔點都在3273K以上，其中
碳化鉿
、
碳化鉭
分別為4160K和4150K，是當前所知道的物質中熔點最高的。大多數碳化物的硬度很大，它們的
顯微硬度
大於1800kg·mm2（顯微硬度是硬度表示方法之一，多用於硬質合金和硬質化合物，顯微硬度1800kg·mm2相當於莫氏一金剛石一硬度9）。許多碳化物高溫下不易分解，抗氧化能力比其組分金屬強。碳化鈦在所有碳化物中
熱穩定性
最好，是一種非常重要的金屬型碳化物。然而，在
氧化氣氛
中，所有碳化物高溫下都容易被氧化，可以說這是碳化物的一大弱點。
除碳原子外，氮原子、硼原子也能進入金屬晶格的空隙中，形成
間隙固溶體
。它們與間隙型碳化物的性質相似，能導電、導熱、熔點高、硬度大，同時脆性也大。
硬質合金的基體由兩部分組成：一部分是硬化相；另一部分是粘結金屬。
硬化相是
元素周期表
中
過渡金屬
的碳化物，如
碳化鎢
、碳化鈦、碳化鉭，它們的硬度很高，熔點都在2000℃以上，有的甚至超過4000℃。另外，過渡金屬的氮化物、硼化物、
硅化物
也有類似的特性，也可以充當硬質合金中的硬化相。硬化相的存在決定了合金具有極高硬度和耐磨性。
硬質合金對碳化鎢WC粒度的要求根據不同用途的硬質合金採用不同粒度的WC(碳化鎢)。
硬質合金切削刀具
：比如
切腳機刀片
、
V-CUT刀
等精加工合金採用超細、亞細、細顆粒WC，粗加工合金採用中顆粒WC，重力切削和
重型切削
的合金採用中、
粗顆粒
WC做原料；礦山工具：岩石硬度高，
沖擊負荷
大，採用粗顆粒WC，岩石沖擊小沖擊負荷小採用中顆粒WC做原料；耐磨零件：當強調其耐磨性、抗壓和表面光潔度時，採用超細、亞細、細、中顆粒WC做原料，耐沖擊工具採用中、粗顆粒WC原料為主。
WC理論含碳量為6.128%(原子50%)，當WC含碳量大於理論含碳量，則WC中出現游離碳(WC+C)。游離碳的存在，燒結時使其周圍的WC晶粒長大，致使硬質合金晶粒不均勻。碳化鎢一般要求化合碳高(≥6.07%)，游離碳(≤0.05%)，總碳則決定於硬質合金的生產工藝和使用范圍。
正常情況下，石蠟工藝真空燒結用WC總碳主要決定於燒結前壓塊內的化合氧含量。含一份氧要增加0.75份碳，即WC總碳=6.13%+含氧量%×0.75(假設燒結爐內為中性氣氛，實際上多數真空爐為滲碳氣氛，所用WC總碳小於計算值)。
目前我國WC的總碳含量大致分為三種：石蠟工藝真空燒結用WC的總碳約為6.18±0.03%(游離碳將增大)。石蠟工藝氫氣燒結用WC的總碳含量為6.13±0.03%。橡膠工藝氫氣燒結用WC總碳=5.90±0.03%。上述工藝有時交叉進行，因此確定WC總碳要根據具體情況。
不同使用范圍、不同Co(鈷)含量、不同晶粒度的合金所用WC總碳可做一些小的調整。低鈷合金可選用總碳偏高的碳化鎢，高鈷合金則可選用總碳偏低的碳化鎢。總之，硬質合金的具體使用需求不同對碳化鎢粒度的要求也不同。
粘結金屬一般是鐵族金屬，常用的是鈷和鎳。
製造硬質合金時，選用的原料粉末粒度在1～2微米之間，且純度很高。原料按規定組成比例進行配料，加進酒精或其他介質在濕式球磨機中濕磨，使它們充分混合、粉碎，經乾燥、過篩後加入蠟或膠等一類的成型劑，再經過乾燥、過篩製得混合料。然後，把混合料制粒、壓型，加熱到接近粘結金屬熔點（1300～1500℃）的時候，硬化相與粘結金屬便形成共晶合金。經過冷卻，硬化相分布在粘結金屬組成的網格里，彼此緊密地聯系在一起，形成一個牢固的整體。硬質合金的硬度取決於硬化相含量和晶粒粒度，即硬化相含量越高、晶粒越細，則硬度也越大。硬質合金的韌性由粘結金屬決定，粘結金屬含量越高，抗彎強度越大。
D. 硬質合金刀具的特性有哪些
硬質合金是由高硬度、難熔金屬化合物粉末（如WC、TiC、TaC、NbC等高溫碳化物）和金屬粘結劑（Co、Mo、Ni等）燒結而成的粉末冶金製品。由於硬質合金成分中含有大量熔點高、硬度高、化學穩定性好的碳化物，因此，硬質合金的硬度、耐磨性和耐熱性都很高。硬質合金的常溫硬度一般為89~93HRA,相當於78~82HRC,允許的切削溫度高達800℃~1000℃，即使在540℃時其硬度仍保持在77~85HRA,相當於高速鋼的常溫硬度。
因此，硬質合金的切削性能比高速鋼高得多，在相同耐用度情況下，硬質合金允許的切削速度比高速鋼高4倍~10倍，切削速度可達100m/min以上，可以切削高速鋼刀具切削不了的各類難加工材料如淬硬鋼。但由於其抗彎強度較低（約為高速鋼的1/2~1/4）、沖擊韌性（約為高速鋼的（1/8~1/30）和工藝性差，因此，目前硬質合金材料主要用於刃形簡單、無沖擊性的非斷續切削加工刀具製作中。 當硬質合金中碳化物含量較高時，硬度就高，但抗彎強度就相對較低；當粘結劑含量較高時，則抗彎強度較高，硬度較低。 ISO將硬質合金分為P、K和M三大類，該三大類硬質合金的主要成分都是WC,故又統稱為WC基硬質合金。
K類相當於我國的鎢鈷類硬質合金，代號為YG,主要由WC和Co組成。
YG類硬質合金的抗彎強度和沖擊韌性均較好，適合於脆性材料的加工，可用於鑄鐵、有色金屬及其合金和非金屬材料的加工。YG類硬質合金隨含鈷量的增加，其硬度降低，而抗彎強度則增大，承受沖擊的能力增強，適合於粗加工。反之，則硬度、耐磨性和耐熱性增加，適合於精加工。
P類相當於我國的鎢鈷鈦類硬質合金，代號為YT，其成分除了WC和Co外，還含有5%~30%的TiC , 因TiC的硬度和熔點均高於WC，故此類硬質合金的硬度、耐磨性和耐熱性均高於YG類，而抗彎強度和沖擊韌性則略低。隨著TiC含量的增高，材料的硬度、耐熱性和耐磨性愈來愈好，而抗彎強度和沖擊韌性則降低。
YT類硬質合金一般可以用於鋼料的高速切削。
M類相當於我國的鎢鈦鉭（鈮）鈷類硬質合金，代號為YW類，它是在上述硬質合金成分中加入一定含量的TaC或NbC以提高硬質合金材料的高溫硬度、高溫強度和耐磨性。
YW類的特點是：綜合性能好，適用范圍廣，可用於各類鑄鐵、鋼料、不銹鋼和高溫合金等的加工。
隨著各種超細晶粒硬質合金以及塗層硬質合金材料的不斷涌現，硬質合金材料的性能得到了極大地改善，硬質合金的抗彎強度、沖擊韌性和耐磨性都得到了極大的提高，硬質合金在復雜刀具領域也開始大量應用，如鑽頭、鉸刀、絲錐、銑刀、滾刀和拉刀等都開始大量採用硬質合金材料製造。
E. 什麼是鋼結硬質合金有何特點
鋼結硬質合金是以鋼為粘結相，以碳化物（主要是碳化鈦、碳化鎢）做硬質相，用粉末冶金方法生產的復合材料。其微觀組織是細小的硬質相，彌散均勻分布於鋼的基體中（用於模具的鋼結硬質合金，基體主要採用含鉻、鉬、釩的中高碳合金工具
鋼或高速鋼）。鋼結硬質合金是介於鋼和硬質合金之間的一種材料，具有以下特點：
工藝性能好具有可加工性和可熱處理性，在退火狀態下，可以可以採用普通切削加工設備和刀具進行車、銑、刨、磨、鑽等機械加工。還可以鍛造、焊接。與硬質合金相比，成本低，適用范圍更廣。良好的物理、力學性能
鋼結硬質合金在淬硬狀態具有很高的硬度。由於含有大量彌散分布的高硬度硬質相，其耐磨性可以與高鈷硬質合金接近。與高合金模具鋼相比，具有較高的彈性模量、耐磨性、抗壓強度和抗彎強度。與硬質合金相比，具有較好的韌性。
具有良好的自潤滑性、較低的摩擦系數、優良的化學穩定性。
F. 硬質合金都有什麼優點
硬質合金是由難熔金屬的硬質化合物和粘結金屬通過粉末冶金工藝製成的一種合金材料。
硬質合金具有硬度高、耐磨、強度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優良性能，特別是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的溫度下也基本保持不變，在1000℃時仍有很高的硬度。
硬質合金廣泛用作刀具材料，如車刀、銑刀、刨刀、鑽頭、鏜刀等，用於切削鑄鐵、有色金屬、塑料、化纖、石墨、玻璃、石材和普通鋼材，也可以用來切削耐熱鋼、不銹鋼、高錳鋼、工具鋼等難加工的材料。
硬質合金具有很高的硬度、強度、耐磨性和耐腐蝕性，被譽為「工業牙齒」，用於製造切削工具、刀具、鈷具和耐磨零部件，廣泛應用於軍工、航天航空、機械加工、冶金、石油鑽井、礦山工具、電子通訊、建築等領域，伴隨下游產業的發展，硬質合金市場需求不斷加大。並且未來高新技術武器裝備製造、尖端科學技術的進步以及核能源的快速發展，將大力提高對高技術含量和高質量穩定性的硬質合金產品的需求。
G. 硬質合金有哪些主要特性
硬質合金性能特點：
硬度高（86～93HRA，相當於69～81HRC）；
熱硬性好（可達900～1000℃，保持60HRC）
耐磨性好。
硬質合金刀具比高速鋼切削速度高4～7倍，刀具壽命高5～80倍。製造模具、量具，壽命比合金工具鋼高 20～150倍。可切削50HRC左右的硬質材料。
但硬質合金脆性大，不能進行切削加工，難以製成形狀復雜的整體刀具，因而常製成不同形狀的刀片，採用焊接、粘接、機械夾持等方法安裝在刀體或模具體上使用。
H. 硬質合金刀具的性能特點有哪些
硬質合金是由難熔金屬碳化物(如WC、TiC、TaC、NbC等)和金屬粘結劑(如Co、Ni等)粉末經粉末冶金的方法製成。
由於硬質合金中都含有大量的金屬碳化物，這些碳化物都有熔點高、硬度高、化學穩定好、熱穩定性好等特點，因此，硬質合金材料的硬度、耐磨性、耐熱性都很高。常用硬質合金的硬度為89～93HRA，比高速鋼的硬度(83～86.6HRA)高，在800～1000℃時尚能進行切削。在540℃時，硬質合金的硬度為82～87HRA，在760℃時，硬度仍能保持77～85HRA。因此，硬質合金的切削性能比高速鋼高得多，刀具耐用度可提高幾倍到幾十倍，在耐用度相同時，切削速度可提高4～10倍。
I. 硬質合金有什麼性能特點
硬質合金具有硬度高、耐磨、強度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優良性能，特別是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的溫度下也基本保持不變，在1000℃時仍有很高的硬度。
硬質合金廣泛用作刀具材料，如車刀、銑刀、刨刀、鑽頭、鏜刀等，用於切削鑄鐵、有色金屬、塑料、化纖、石墨、玻璃、石材和普通鋼材，也可以用來切削耐熱鋼、不銹鋼、高錳鋼、工具鋼等難加工的材料。
1、硬度高（86～93HRA，相當於69～81HRC）；
2、熱硬性好（可達900～1000℃，保持60HRC）；
3、耐磨性好。
硬質合金刀具比高速鋼切削速度高4～7倍，刀具壽命高5～80倍。製造模具、量具，壽命比合金工具鋼高20～150倍。可切削50HRC左右的硬質材料。
但硬質合金脆性大，不能進行切削加工，難以製成形狀復雜的整體刀具，因而常製成不同形狀的刀片，採用焊接、粘接、機械夾持等方法安裝在刀體或模具體上使用。
J. 硬質合金的主要性能與應用
(一)硬質合金性能
工程地質鑽探常用鎢鈷類硬質合金及其主要性能如表2-5所示。
表2-5 工程地質鑽探常用鎢鈷類硬質合金及主要性能
注:硬質合金牌號中的附加字母「C」表示粗顆粒合金,「X」表示細顆粒合金,未有附加字母的為一般顆粒合金。
從表中看出,對YG類硬質合金,鈷的含量對其物理機械性質的影響很大,隨著含鈷量的增加,抗彎強度增高,韌性增大,硬度和耐磨性降低;含鈷量減少,則抗彎強度降低,韌性變小,硬度增高碳化鎢粉末的粗細,對硬質合金的機械性能也有影響。粉末愈粗,硬質合金抗彎強度增加,硬度下降;粉末愈細,硬度增高,抗彎強度降低。
表中所列各種牌號,YG代表鎢鈷合金。Y表示碳化鎢,G表示鈷。其右下角的數字表示含鈷的百分數,數字後的符號「C」代表粗粒合金。「X」代表細粒合金,「A」表示加有碳化鈮,「N」表示加有碳化鉭。例如,YG8表示鈷含量為8%的鎢鈷合金;YG6X表示含鈷量為6%的細粒鎢鈷合;YG4C表示含鈷量為4%的粗粒鎢鈷合金。在鎢鈷合金中加入少量的碳化鈮、碳化鉭,可使合金硬度、強度、熱硬性得到提高。含碳化鈮和碳化鉭的鎢鈷合金新品種出現,為擴大硬質合金的應用范圍和提高鑽進效率提供了良好條件。
(二)硬質合金的應用
硬質合金在國民經濟建設的各個工程領域、特別是鑽探工程施工中得到了廣泛應用。