硬质合金全面解释

硬质合金是以高硬度难熔金属碳化物（Wc、Tic）微米粉末为主要成分，以钴（Co）或镍（N）和钼（Mo）为结合剂，在真空炉或氢还原炉中烧结而成的一种粉未冶金制

品。碳化物、氨化物、硼化物等、在第四、五、六族金属中，Vb因其极高的硬度和熔点而被统称为硬质合金。下面重点说明硬质含金材料的结构、特性和应用。

在由Iva、Va和Via金属和碳形成的金属碳化物中，由于碳原子半径小，它们可以填充金属特征的空隙并保留金属的原始晶格形式，形成间隙固溶体，在适当的条件下，这种固溶体可以继续溶解其组成元素，直至达到饱和，所以它们的成分可以在一定范围内变化（比如碳化钛的成分在Tic 0.5和Tic之间变化），化学式不符合化合价规律，当溶解碳合量超过一定限度（如碳化钛中的T：C=1:1时，点阵图形会发生变化，原来的金属点阵会转变成另一种形式的金属点阵。此时，间隙固溶体称为间隙化合物。

金属碳化物，尤其是Vb族、Vb族和Vib族的熔点都在3273K以上，其中碳化饸和碳化钽分别为4160K和4150K，是已知材料中熔点最高的。大部分碳化物具有较高的硬度，其显微硬度在1800 KGMM2以上（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，1800KGMM2的显微硬度相当于莫氏——金刚石——硬度9）。许多碳化物在高温下难以分解，其抗氧化性比其组成金属更强。碳化钛是所有碳化物中热稳定性最好的，是一种非常重要的金属碳化物。但是在氧化气氛中，所有的碳化物都容易在高温下被氧化，这可以说是碳化物的一大弱点。

除了碳原子，氨原子和硼原子也可以进入金属晶格的间隙，形成间隙固溶体。它们的性质类似于中间碳化物的性质。它们可以导电和导热，具有高熔点、高硬度和脆性。

硬质合金基体由两部分组成：——部分是硬化相；另一部分是粘合金属。

硬化相是元素周期表中过渡金属的碳化物，例如碳化钨、碳化钛和碳化钽，它们的硬度很高，熔点都在2000℃以上，有的甚至超过4000℃。此外，过渡金属的氨化物、硼化物和硅化物具有类似的特性，也可以用作硬质合金中的硬化相，硬化相的存在决定了合金具有极高的硬度和耐磨性。

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，所选原料粉未的粒度为1~2微米，纯度较高，将原料按规定的组成比例混合，然后加入酒精或其他介质在温式球磨机中进行湿式研磨，使其充分混合并粉碎。干燥过筛后，加入蜡或胶等成型剂，然后干燥过筛，制得混合物。然后将混合物造粒、压制、加热至接近粘结金属熔点（1300~1500℃）时，硬化相与粘结金属形成共晶合金。冷却后，硬化相分布在由粘结金属组成的网格中，彼此紧密相连，形成一个坚固的整体。硬质合金的硬度取决于硬化相含量和晶粒尺寸，即硬化相含量越高，晶粒越细，硬度越大。硬质合金的韧性中粘结金属决定。结合金属含量越高，抗弯强度越大。