硬质合金
了解硬质合金
硬质合金是有史以来最成功的合成工程材料之一。
它在强度、硬度和韧性方面的独特结合能很好地满足绝大部分的应用需求。
工程材料
把各常用材料按硬度和韧性进行排列。如图所示，复合晶体金刚石（PCD）硬度最高，其次是立方氮化硼（CBN）和金属陶瓷（AL2O3，SiC，SIALON等）。超硬材料的断裂韧性都较小。在很大范围内，硬质合金兼具良好的硬度和韧性，因此其成为适用性最广的硬质材料，广泛应用于工程和工具产品。
硬质材料
粉料
粉料加工
硬质合金是一系列由粘结剂粘结碳化物颗粒组成的合成材料。碳化物的比例通常占合成物总重量的70%-97%，其晶粒粒度平均在0.2-14 µm之间
硬相碳化钨（WC）与粘结相钴（Co）组成了基本的硬质合金结构，并以此基础开发了其它类别的硬质合金。除了纯碳化钨-钴组成——还包括了碳化钛（TiC）、碳化钽（TaC）、碳化铌（NbC）等按不同比例组合而成的硬质合金。
这些碳化物能够互溶，并含有高比例的碳化钨。同样，以钴作粘结相或完全由其它合金元素如镍（Ni）、铬（Cr）、钼（Mo）、铁（Fe）等替代也可产生硬质合金。
因此，三类相构成了硬质合金。在冶金词表中，碳化钨相被称为α相，粘结相（如钴、镍等）称为β相，其它单独或合成碳化物相（碳化钛、碳化钽、碳化铌等）为Ч相。
除了应用于金属切割，国际上对于硬质合金的应用领域并没有明确地分类。但是，根据硬质合金牌号我们能把它归于以下几类：
- 合成物 如WC-Co系合金，耐蚀合金，立方碳化物和DP合金
- 晶粒粒度
- 应用领域
硬质合金
制造工艺
粉末冶金材料
首先是根据产品要求将各种所需的粉料按一定的比例混合。
粉料被压制成型。
在高温烧结炉中，坯料的碳化物结构在严格的时间控制下以精确的温度塑型。在热处理过程中，坯料体积会收缩约50%。
通过后续的研磨、抛光等工序，制成烧结硬质合金部件的最终成品。
硬质合金
应用范围
钨钴类硬质合金
硬质合金是一系列由粘结剂粘结碳化物颗粒而组成的合成材料。
硬质合金
硬质合金种类
WC-Co牌号
这一组牌号以WC和Co为主要元素，但常增加小组份的其它元素来获得更优的性能。这类牌号因主要含有钴和WC晶粒而被称为“钨钴类”，其抗弯强度和韧性在所有硬质合金类型中变化最广，且具有极佳的耐磨性。此类硬质合金的主要应用范围细分为如下：
纳米，超细晶粒和亚微细晶粒牌号
此类牌号粘合剂含量为3-10%，晶粒粒度不超过1um，拥有极高的硬度和耐压强度，且具有绝佳的耐磨性和可靠性。因其硬度高，耐磨和削切刀刃锋利这些特点，广泛适用于制造耐磨部件、金属切割工具。
这是钢帘线生产所用湿拉模的基础牌号。
细晶粒和中细晶粒牌号
此类牌号粘合剂含量为6-30%，晶粒粒度为1-3um，适用于对硬度和耐震强度有要求的耐磨部件和削切工具。
此类牌号粘合剂含量在6-15%之间，晶粒粒度在3um以上，具有较高的抗冲击力和耐磨性，适用于石油和天然气及矿业应用。
硬质合金
钨钴类硬质合金牌号的机械性能
硬质合金具有极高的抗压强度，这是其最有用的性能之一。
粘结剂含量及晶粒粒度越小，抗压强度越高。WC晶粒粒度小并且粘结剂含量低的牌号其典型的抗压强度接近7.000N/mm2。
与所有工程材料一样，硬质合金的机械强度在高温下会降低。这种下降在温度高于600摄氏度后犹为显著，因此在高温下以使用立方碳化物或合金粘结剂为宜。
硬质合金的主要性能、机械性能是硬度、抗弯强度和断裂韧性。如本页图表所示，随着晶粒粒度及粘结剂含量减小，硬度增加。可惜的是，这始终是以降低韧性为代价。对于实际的研磨产品，硬度可作为一个很好的衡量耐磨性的标准。
耐腐蚀硬质合金
通过改变粘结相来提高硬质合金的耐腐蚀性能，使其耐腐蚀性能超过单以钴为粘合剂的牌号。
主要是运用钴与元素镍（Ni）和铬（Cr），或者完全由另一耐腐蚀合金取代。
腐蚀速率作为PH值的一部分，针对不同种类的硬质合金以缓冲液来测试。这些测试包括滚筒磨光的最终表面磨损处理，用以获得表面磨损区域的真实深度值。
改变粘结相来提高耐腐蚀性
敏感性硬质合金粘结相在湿蚀环境中会产生磨损问题。在磨损过程中，很容易产生腐蚀机理引起的粘结相表面耗尽和碳化物颗粒分离。对这一点的认识是很重要的，由此才能针对特定的应用选择正确的硬质合金。
侵蚀条件下不宜使用钴作粘结相，如图所示，在侵蚀条件下，钨钴类硬质合金牌号的耐腐蚀性可承受度为PH值7，含Ч相（如Tic、TaC和NbC）的WC-Co牌号同样如此，耐腐蚀性最高的是TiC-Ni牌号，可低至PH值1。不过，相较于钨钴类硬质合金牌号，此牌号强度与导热系数低，不易研磨和钎焊，所以只适用于不需要高机械强度和抗 热震性能，但对耐腐蚀性有较高要求的情况下。在绝大多数会产生腐蚀性磨损的情况下，WC-Ni牌号是最佳的选择，其耐腐蚀性能可承受至PH值2-3。这类牌号保留碳化钨作为硬化相，以镍代替钴，因此机械性能和导热性能与WC-Co牌号相近。
在判定环境腐蚀度时，PH值是最重要的参数，但是其它如温度和导电率等因素也会对腐蚀度产生一定影响。后者取绝于离子浓度，即溶液中的溶盐数量。因此，环境腐蚀性的等级是不能确定的，由此可见，一般规则并不适用于所有情况。
我们始终建议：在实际工作条件下检测后再作最终选择。
石油与天然气工业所用的许多设备要在恶劣环境下作业，不仅需要抵抗含沙粒和其他研磨介质的高速流体的侵蚀，还要抵挡住腐蚀损害。综合上述两个因素，石油和天然气工业逐步转向使用更多的硬质合金配件。这些配件的自然属性能抵抗这种磨损机制；磨损（材料硬度）和韧性之间的最佳优化，使多粘结剂材料成功抵抗腐蚀磨损。
