经过几十年的发展, 硬质合金刀具的硬度已达89 ～93HRA , 在1000 ℃的高温下仍具有较好的红硬性, 其耐用度是高速钢刀具的几十倍。硬质合金刀具材料是由WC 、TiC 、TaC 、NbC 、VC 等难熔金属碳化物以及作为粘结剂的铁族金属用粉末冶金方法制备而成。与高速钢相比, 它具有较高的硬度、耐磨性和红硬性；与超硬材料相比, 它具有较高的韧性。由于硬质合金刀具具有良好的综合性能, 因此在刀具行业得到了广泛应用。 

然而硬质合金刀具在一定情况下会发生扩散磨损。扩散磨损是在高温作用下发生的。硬质合金在 800~900℃切削温度时，W 原子和 C 原子就会向切屑中扩散，切屑中的 Ti 和 Al 原子也会向刀具中扩散，经原子间相互置换后，就会降低刀具中原子间结合强度和耐磨性而形成了扩散磨损。切削钛合金时，由于切削区温度很高，而且表面始终与刚切削出的新鲜表面相互接触，切屑、工件与刀具前、后刀面有较大的化学活性，所以硬质合金刀具材料和钛合金材料接触面的元素会相互扩散到对方去，改变了两者的化学成分，直接影响其性能。




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合格的坯料是钨材生产的关键之一，制好坯料首先要选用合格的钨粉末。粉末的特征（平均粒径、粒度分布、化学成分）、混料、成形和烧结工艺对坯料的成分、密度和微观结构有直接影响，并强烈地影响着产品加工和使用性能。不下垂钨丝中添加的硅、铝、钾元素是在三氧化钨或“蓝钨”（为多种低价氧化钨的混合物）中以氧化物形式添加的，混合料常用含氢氟酸的溶液进行洗涤，以去除粉中杂质。

生产丝和小片材的坯料多在压力机上成形，也可采用等静压制成形。粉坯尺寸一般为12×12×400毫米,也有采用较大尺寸的圆棒、方棒或矩形棒。粉坯首先在氢气气氛中经 1200℃、1小时预烧使之具有一定强度和导电性后，再进行通电自阻烧结。通电自阻烧结俗称“垂熔”，是钨加工中发展起来的方法。原理是将电流直接通过烧结坯,由于坯料本身的电阻而产生焦耳热,利用这种热使坯料烧结,烧结电流通常为熔断电流的90％。所得坯料为自阻烧结条（又称垂熔条）。

可加工成丝材的垂熔条一般标准是控制断面晶粒数为每平方毫米约10000～20000个，密度为17.8～18.6克/厘米3。对于管材、片材或其他大规格产品, 常采用等静压制(压力在2500公斤力/毫米2以上)成形，在2300～2700℃的高温下于真空或氢气保护中烧结。

旋锻是生产钨丝坯料和细棒的常用塑性加工方法，不同尺寸的棒材于氢气气氛中加热到1400～1600℃，在不同型号的旋锻机上进行旋锻。开始道次变形量不宜过大,随后可适当增加变形量。旋锻变形过程中工件和模具间用石墨润滑。加工后的钨棒密度可达18.8～19.2克/厘米3。由于方坯锻成圆坯,各部位变形不同，使组织不均匀,此时应进行再结晶退火。




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由于仲钨酸铵（APT）氢还原制得的金属钨粉的粒度大小在选定的工艺条件下对原始的仲钨酸铵粒度和晶体形貌有依附的“遗传关系”。因此由细颗粒仲钨酸铵通过优化的传统工艺生产超细钨粉是可行的，目前的仲钨酸铵粒度在25～60μm，难以满足生产超细钨粉的要求。所以如何制备微米级细颗粒仲钨酸铵是要解决的关键问题。

（1）不加添加剂的条件下制备超细颗粒仲钨酸铵的最佳条件：蒸发结晶温度45℃，钨酸铵浓度为WO3272g/L，搅拌强度200r/min。

（2）阴离子表面活性剂A和阳离子表面活性剂B都能使APT晶粒细化，但A对晶体细化效果最好。

（3）表面活性剂A加入时间和加入量对APT粒度的影响很大。晶核出现后添加，粒径降低最明显，1000×10-6用量的油酸可使APT粒度降低2.1μm，抑制晶体生长效果显著但粒度不均匀。随A用量增加，APT粒径逐渐降低，增至7000×10-6时则粒度不再下降。在蒸发结晶开始时加入（7000～10000）×10-6。

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在钨行业中的粉末治金过程，为保证钨粉末的均匀性，往往需对仲钨酸钱粒度进行控制。目前国内外仲钨酸钱的制取多采用沸腾蒸发，然而按现有常规蒸发结晶工艺条件所生产的仲钨酸按，其粒度比较粗而不均匀，松装密度一般为2.2、2.5克/米厘3。在蒸发结晶过程中通过控制蒸发结晶温度，搅拌时间，结晶终点等工艺条件，并结合现有工艺设备的特点，充分控制晶粒的形成数目，抑制晶核的成长，使仲钨酸铰的松装密度达到1.65、1.90克/厘米3的中颗粒范围，产品的化学纯度也能够得到充分提高。

由于蒸发结晶终点母液密度的高低，对APT松装密度影响不大，因此在产品质量可以保证的前提下，完全可以相应提高结晶率。即降低蒸发终点母液密度。

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仲钨酸铵(APT)作为粉末冶金工业的原料，是我国重要的出口商品之一，其中杂质的分离是仲钨酸铵生产过程的重要工序，也是一大技术难题。由于溶液中P、Mo、Si等杂质易吸附在晶体生长的活性点上，妨碍晶体生长，这也使得仲钨酸铵晶粒变细，质量变差；由于溶液杂质在蒸发结晶过程中易进入产品，影响产品质量，甚至导致产品不合格，所以在结晶过程中，采取控制结晶率、提高NH4Cl在钨酸铵溶液中的浓度、搅拌洗涤及加试剂洗涤等方法，可达到除杂的目的。通过对仲钨酸铵各种生产工艺的一般流程和杂质的基本性质进行综述，较系统地分析了仲钨酸铵各种生产工艺中杂质分离方法的优点与不足。分析表明：离子交换法除杂质具有工艺流程短、钨的损失小、除杂效果好、操作简单、环境污染小、经济可行等优点，因而具有较好的工业应用前景。

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仲钨酸铵(APT)是钨冶炼过程中的一种中间产物,它主要用来生产蓝钨、三氧化钨,而蓝钨、三氧化钨是生产硬质合金粉末料的原料,在离子交换工艺生产仲钨酸铵(APT),如果控制不好,易使产品中Ca含量超标。这些产品一方面最终影响硬质合金质量,给用户带来经济上的损失,另一方面生产厂家不仅由于产品积累不能取得较好经济效益,而且还会在一定程度上造成宝贵钨资源的浪费,所以必须进行再处理。我厂曾经生产出部分Ca含量严重不合格的仲钨酸铵,如果按传统工艺对这些不合格品进行处理,工艺流程长,消耗大,成本高。

传统处理高钙仲钨酸铵一般是将高钙产品投入经典工艺的净化过程转为钨酸钠溶液,再按后续工艺流程最后得到合格的仲钨酸铵产品。这种处理方法成本高约5000元/tAPT。采用新法处理高钙APT只要在结晶锅内加纯水及添加剂再经过滤、烘干、过筛即可得到合格的仲钨酸铵。

费用估算处理1t高钙仲酸铵需添加剂EDTA20kg,所需费用1200元,考虑到整个过程有所损失,那么处理1t高钙仲酸铵的所有费用在2000元以内。与传统处理高钙仲钨酸铵方法比较,新法比传统方法节约3000元/t以上。

高钙仲钨酸铵采用EDTA络合再处理效果好,处理每吨高钙仲钨酸比传统再处理方法节约费用3000元人民币以上,节约成本60%左右,具有一定经济实用价值,值得推广。

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硬质合金由难熔金属硬质化合物和金属粘结剂经粉末冶金方法而制成,其硬度(HRA)为89~94,远远高于高速钢；在540℃时硬度(HRA)为82~87,与高速钢常温时的硬度(HRA83~86)相当,同时还具有化学稳定性好、耐热性高等优点。目前供使用的刀具材料品种虽然很多,新型的刀具材料也不断出现,但硬质合金仍是很受欢迎的一种刀具材料。

在切削钛合金时，当硬质合金刀具的切削温度达到 700~800℃时，硬质合金刀具材料中的 WC、TiC、和 Co 与空气中氧起化合作用，形成了硬度和强度较低的氧化膜。由于空气不易进入切削区，所以容易在硬质合金刀具后刀面位置形成氧化膜。在切削时受工件表面中氧化皮、冷硬层和硬杂质点对氧化膜连续摩擦，造成了后刀面的氧化磨损，也叫边界磨损。当磨损量大时，就会形成氧化磨损沟槽。硬质合金刀具氧化磨损主要表现为刀具的后刀面以及副后刀面都出现了氧化磨损的现象。而且这种现象在高速切削时更加明显。




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粘结是指硬质合金刀具与工件材料接触到原子间距离时所产生的结合现象。在高速切削钛合金 TC4 时，由于切削温度高，接触压力大，而且刀面上存在微观不平度，导致硬质合金硬度降低与工件材料粘结以及工件与刀具元素间亲和。当粘结部位强度够高时，粘结部位之外的地方受到剪切。剪切发生在刀具内部时，刀具的一部分会被切屑带走，小规模发生的叫粘结磨损，大规模发生的叫崩刃。

硬质合金材料的弹性模量小，工件表面易发生回弹，所以在切削过程中径向力很大，刀具和工件实际接触面积会增加，切屑沿着刀具后刀面移动，破坏了硬质合金刀具后刀面表层的氧化层，导致刀具后刀面发生粘结磨损。随着切削的进行，粘结物脱落最终造成后刀面的磨损。目前国际上一般都以后刀面的磨损作为衡量刀具耐用度的主要标准，后刀面的剧烈磨损会减低已加工表面质量和尺寸精度。所以控制后刀面的磨损是提高硬质合金刀具耐用度的重要途径。




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磨损是伴随摩擦而产生的一个现象，是彼此接触中的两个表面，在相互摩擦的过程中，自身体积逐渐减小的现象。硬质合金刀具磨损形态和磨损机理与很多因素相关，例如摩擦副的化学、物理以及机械性能等。硬质合金刀具磨损的主要磨损机理有：磨粒磨损、相变磨损、粘结磨损、扩散磨损、氧化磨损等。

硬质合金刀具与工件在摩擦过程中的磨损现象并不是相互独立的，而是多种磨损机理共同作用的结果。刀具的磨损分为正常磨损和非正常磨损。非正常磨损主要是由于刀具的韧性或硬度太低、刀具的结构或几何角度不合理；使切削刃受力过大造成崩刃；切削用量选取的不合理，造成切削力太大或者切削温太高；还有可能是操作不当等原因使切削刃受到突然的冲击导致崩刃。硬质合金刀具的正常磨损是指刀具的磨损量随切削时间增长而均匀地增加。刀具正常磨损的原因有机械磨损、磨粒磨损、粘结磨损、扩散磨损、相变磨损、氧化磨损、热电磨损、热塑性变形等。




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钨质硬且对缺口敏感,切削加工困难,要求使用硬质合金刀具。为防止产生切削裂纹，常把工件加热到塑性-脆性转变温度以上进行切削,并要严格控制切削操作程序。

钨的研磨需要用特定型号的砂轮轻磨，且需要冷却，否则会产生龟裂。厚度在 0.2毫米以上的钨片材进行冲压和剪切前要预先加热，超过一定厚度的板材，不能剪切，往往需要用砂轮切割。




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