隨著我國機械、電子、化工、航太航空工業的飛速發展和科學技術的不斷進步，硬質合金將越來越廣泛地應用於我國生產的各個領域，並將帶來更大的經濟效益。

硬質合金是目前金屬切削加工中最常用的刀具材料之一。它是用具有高耐熱性和高耐磨性的難熔的金屬碳化物（WC、TiC等）粉末作基體，以金屬Co等為粘結劑，經高壓壓制後燒結而成的粉末冶金製品。其特點是：硬度高，耐磨性好，硬度可達到74～82HRC；化學穩定性和熱穩定性好，具有較高的耐熱性，能耐850～1000℃；因而允許使用的切削速度可達100～300m/min，硬質合金的切削性能良好，因此得到廣泛的應用。但硬質合金的抗彎強度低，衝擊韌性不好，工藝性能較差；使用中很少製成整體刀具，一般製成各種形狀的刀片焊接或夾固在刀體上。

硬質合金的分類及應用

鎢鋼斷裂韌性（通指K_IC），抵抗裂紋擴張的能力。即臨界能力擴張係數，系指以材料內部存在的裂紋或缺陷作為斷裂源，當裂紋迅速擴展（即所謂不穩定斷裂）時，材料所反映出的阻力大小。

鎢鋼裂紋擴展公認有三種形式，即沿晶擴展、穿晶擴展、延性擴展。在同一試樣上可以是其中一種擴展，也可以是幾種擴展。低鈷合金多出現沿晶擴展，粗晶合金多出現穿晶擴展，高鈷合金多出現延性擴展。

鎢鋼屬脆性材料，本身就存在缺陷，這些缺陷作為斷裂源，而引起斷裂。鎢鋼斷裂韌性隨合金鈷含量增加而增大，鈷含量相同，斷裂韌性隨合金WC晶粒度、鈷相平均自由程λ增大而增大。

碳含量在二相區上限的合金的斷裂韌性較好，脫碳合金最差；合金中晶粒發育完整、強度大的大晶粒WC能阻止裂紋擴展，因而能提高合金的斷裂韌性；隨合金組織缺陷增加，鎢鋼斷裂韌性降低。
 

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鎢鋼抗蠕變斷裂強度，所謂蠕變，即在一定溫度、一定應力作用下，隨時間延長，合金發生塑性變形的現象。

鎢鋼的抗蠕變斷裂強度，隨鈷含量降低、碳含量降低、WC晶粒度減小而增大。添加TaC，顯著提高合金在高溫下的抗蠕變斷裂強度。

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影響鎢鋼產品的變形與彎曲的原因很多，對某一產品變形和彎曲的原因要具體情況具體分析，有時是一種因素起作用，有時是多種因素起作用，不能一概而論。

鎢鋼產品變形和彎曲的原因可從下列幾個方面進行分析：

1、碳梯度。
2、鈷梯度。
3、溫度梯度。
4、壓制品密度梯度。
5、裝舟不當。
6、收縮係數。

只有在詳細地瞭解影響鎢鋼產品的變形與彎曲的原因，才能進行有的放矢的整改鎢鋼生產工藝，只有這樣才能有效地控制好鎢鋼產品的品質。

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鎢鋼在燒結中，在同一產品上，形成溫度梯度是造成產品變形和彎曲的重要原因之一。

一、在同一產品上形成溫度梯度大致有下列幾種情況:

1、鎢鋼製品在石墨盤中裝舟位置

眾所周知，燒結中的熱傳遞主要通過輻射、傳導和對流來進行。在真空燒結中對流就不存在。熱傳遞的強弱、快慢以及在產品上形成溫度梯度，與熱源的遠近，與被加熱產品的大小、形狀和裝舟方法有關。靠近熱源的產品面先加熱，大產品表面先受熱，扁平長產品先受熱面與裝舟方式關係更大。實際上，真空燒結中的產品存在溫度梯度。鈷加熱熔化後往往向高溫方向流動，即產品溫度高的部位，鈷含量增加。溫度梯度越大，形成鈷分佈的梯度越大，產品變形越嚴重。產品部位離熱源越近，那部位溫度越高，燒結後尺寸越大。

2、升溫速度

升溫速度主要指從預燒溫度到燒結溫度的時間。升溫越快，在產品中形成的溫度梯度越大，特別是細、長產品，變形也越大。

3、保濕時間熱傳遞需要時間，因此，要消除溫度梯度需要有一個保濕時間，保濕時間太短，不利於消除或減弱溫度梯度。

二、減小溫度梯度措施：總原則是使鎢鋼產品均勻受熱。小製品裝舟量均勻，製品間的間隙儘量小。

1、高製品採用石墨罩和石墨襯。1200度左右，輻射和傳導熱能力相等。＞1200度輻射傳熱大於傳導傳熱，高產品頂部上層舟皿輻射加熱溫度較高。為避免這個現象，可在鎢鋼製品上部加石墨罩，在四周加石墨襯，利用石墨良好的熱容性來吸熱，從而達到使溫度均勻化的作用。

2、對於“扁、平、長”製品，裝入小舟皿，舟皿設計成近熱源處舟皿壁加厚（吸熱多），遠熱源處舟皿壁減薄。從預燒溫度到燒結溫度採用長時間緩緩升溫（4～5）小時。

3、擠壓條採用鋸齒舟皿，瞭解並掌控鎢鋼製品的溫度梯度變化規律是鎢鋼生產及品質控制環節的關鍵環節之一。

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鎢鋼壓制過程中，由於力量衰減，裝料不均勻，混合料松裝密度不均，製品形狀複雜等原因，在鎢鋼製品內形成壓制品密度梯度，密度大的部位收縮小，密度小的部位收縮多，是影響產品變形和彎曲的重要原因之一。

正如前所述，影響製品密度的原因很多，主要是：

1、壓力衰減：由於混合料與模壁的摩擦，混合料之間的摩擦等原因，使壓制力衰減，使鎢鋼製品各部位受壓不同，致使密度不同。壓模表面的粗糙度越好，混合料的滑潤性越好，壓制品密度不均勻程度減小，使製品部位受壓不同，致使密度不同。

2、壓制裝料不均，壓制壓力不垂直，壓制面不平，都會造成製品密度不均。

3、混合料粗細不均勻，製品形狀複雜，造成壓制品密度不均。

4、裝舟不當，當液相出現後，由於重力的作用，而使製品發生彎曲、變形。

5、同一鎢鋼產品，由於收縮係數不同，密度不同，密度小的比密度大的易變形。

綜上所述，掌握鎢鋼壓制品密度梯度形成的規律對於鎢鋼生產廠家來說至關重要，因為鎢鋼壓制品密度梯度是決定鎢鋼品質的重要因素之一。

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1：脫除成形劑及預燒階段，在這個階段燒結體發生如下變化：
成型劑的脫除，燒結初期隨著溫度的升高，成型劑逐漸分解或汽化，排除出燒結體，與此同時，成型劑或多或少給燒結體增碳，增碳量將隨成型劑的種類、數量以及燒結工藝的不同而改變。粉末表面氧化物被還原，在燒結溫度下，氫可以還原鈷和鎢的氧化物，若在真空脫除成型劑和燒結時，碳氧反應還不強烈。粉末顆粒間的接觸應力逐漸消除，粘結金屬粉末開始產生回復和再結晶，表面擴散開始發生，壓塊強度有所提高。

2：固相燒結階段（800℃--共晶溫度）
在出現液相以前的溫度下，除了繼續進行上一階段所發生的過程外，固相反應和擴散加劇，塑性流動增強，燒結體出現明顯的收縮。

3：液相燒結階段（共晶溫度--燒結溫度）
當燒結體出現液相以後，收縮很快完成，接著產生結晶轉變，形成合金的基本組織和結構。

4：冷卻階段（燒結溫度--室溫）
在這一階段，合金的組織和相成分隨冷卻條件的不同而產生某些變化，可以利用這一特點，對硬質合金進行熱處理以提高其物理機械性能。


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鎢鋼模具品質的上下，將直接影響到產品的品質、產量、本錢、新產品投產及老產品更新換代的週期、企業產品構造調整速度與市場競爭力，因而經濟形勢對模具的品質提出了越來越高的請求。
模具品質包括以下幾個方面：

⑴制品質量：製品尺寸的穩定性、契合性，製品外表的光亮度、製品資料的應用率等等；

⑵運用壽命：在確保制品質量的前提下，模具所能完成的工作迴圈次數或消費的製件數量；

⑶模具的運用維護：能否屬最便當運用、脫模容易、消費輔助時間盡可能的短；

⑷維修本錢、維修週期性等等。

進步鎢鋼模具品質的根本途徑：

YW1 紅硬性較好，能承受一定的衝擊負荷，是通用性較好的合金，適於耐熱鋼高猛鋼不銹鋼等難加工鋼材的加工，也適於普通鋼和鑄鐵的加工。

YG6  耐磨性較高，抗衝擊和震動較好。適於鑄鐵，有色金屬及合金，非金屬材料中等切削速度的半精加工和精加工。

YG8 使用強度高，抗衝擊，抗震性較YG6好，但耐磨性和允許的切削速度較低。適於鑄鐵，有色金屬及合金，非金屬材料低速粗加工。


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製造刀具的材料必須具有很高的高溫硬度和耐磨性，必要的抗彎強度、衝擊韌性和化學惰性，良好的工藝性通常當材料硬度高時，耐磨性也高；抗彎強度高時，衝擊韌性也高。但材料硬度越高，其抗彎強度和衝擊韌性就越低。硬質合金是應用廣泛的刀具材料。硬質合金可轉位元刀片現在都已用化學氣相沉積法塗覆碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁硬層或複合硬層。正在發展的物理氣相沉積法可用於硬質合金刀具。硬質塗層作為阻礙化學擴散和熱傳導的障壁，使刀具在切削時的磨損速度減慢，塗層刀片的壽命與不塗層的相比大約提高1~3倍以上。


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