硬质合金作为现代工业的牙齿，作为一种工具材料对世界经济的发展起着重要的推动作用。材料是人类赖以生存和发展的物质基础，是社会进步的里程碑，使人类改造自然的能力不断提高。
      
硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。1923年，德国的施勒特尔往碳化钨粉末中加进10%～20%的钴做粘结剂，发明了碳化钨和钴的新合金，硬度仅次于金刚石，这是世界上人工制成的第一种硬质合金。用这种合金制成的刀具切削钢材时，刀刃会很快磨损，甚至刃口崩裂。1929年美国的施瓦茨科夫在原有成分中加进了一定量的碳化钨和碳化钛的复式碳化物，改善了刀具切削钢材的性能。这是硬质合金发展史上的又一成就。 　　
      
硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度。硬质合金常规用途只以是广泛用作刀具材料，如车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀等，用于切削铸铁、有色金属、塑料、化纤、石墨、玻璃、石材和普通钢材，也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材料。现在新型硬质合金刀具的切削速度等于碳素钢的数百倍。 　　
     
硬质合金用来制作凿岩工具、采掘工具、钻探工具、测量量具、耐磨零件、金属磨具、汽缸衬里、精密轴承、喷嘴、钨钢模具(如拉丝模具、螺栓模具、螺母模具、以及各种紧固件模具，硬质合金的优良性能逐步替代了以前的钢铁模具)。
      
近二十年来，涂层硬质合金也问世了。1969年瑞典研制成功了碳化钛涂层刀具，刀具的基体是钨钛钴硬质合金或钨钴硬质合金，表面碳化钛涂层的厚度不过几微米，但是与同牌号的合金刀具相比，使用寿命延长了3倍，切削速度提高25%～50%。20世纪70年代已出现第四代涂层工具，可用来切削很难加工的材料。
      
硬质合金作为现代超硬材料广泛用于工业生产和制造加工，也用于现代军事武器装备之中，对国民经济和国家军事建设都有着举足轻重的作用。大力发展现代高技术含量硬质合金工业是国家经济建设和国防综合实力的重要保证。


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按烧结发生的顺序，可将硬质合金烧结过程分为3个阶段：

第一阶段：预烧结阶段，通常指1000℃以下的烧结过程。这一阶段的目的是为后续烧结做准备，充分消除烧结障碍，使烧结能顺利进行。

在这一阶段内发生下列主要变化：
1）坯块中残留的应力，随烧结温度升高发生退火而逐渐消除。
2）坯块中粉末或成形剂吸收的水分、气体、残留的溶剂（喷雾或掺胶等过程中）由于温度上升被挥发。
3）坯块中的成形剂发生会发或热裂分解，碳的残留量随升温速度不同会发生变化。
4）在有氢气存在的情况下，由于氢气或坯块中碳的作用，颗粒表面或内部的氧化物被还原，产生的气体被溢出。
5）坯块中粉末颗粒与颗粒间（特别是黏结金属粉末颗粒间），开始表面扩散，出现“焊接”现象。尺寸收缩极微弱，坯块强度有所增加，能满足机械加工的要求。

第二阶段：烧结阶段，温度从1000℃刀烧结温度（烧结温度是指烧结压坯的最高温度）阶段。硬质合金产品，由于牌号、型号不同，烧结温度具有差异。一般WC/Co硬质合金所用的烧结温度在1380~1490℃之间，烧结时间（烧结时间是指压坯在烧结温度下保持的时间）为30~120 min。由于钴（其熔点为1495℃）与WC（熔点为2870℃）能够生成低熔点的共晶体（共晶体熔点1280~1340℃），出现液相是这个阶段的重要特征。由于液相的出现，在这个阶段发生的主要变化有：
1）碳化物不断溶解于液相内，如共晶温度时，WC在钴中的溶解度达到10%（原子分数）。
2）粉末颗粒由于液相表面张力的作用相互靠拢，颗粒间孔隙逐渐被液相填充，坯块密度显著增加。
3）坯块中颗粒与颗粒间，颗粒与液相间接触程度增加，坯块尺寸发生显著收缩，强度显著增加。

第三阶段：冷却阶段，温度从烧结温度下降刀室温的阶段。这一阶段发生的主要变化有：
1）随温度下降，液相中的碳化物溶解度降低，部分碳化物从液相中析出，或沉积在周围的碳化物表面，或生成新的碳化物颗粒。
2）随着温度下降，液相逐渐凝固，当温度降到共晶点以下时，合金凝成固体，产品形状基本固定，冷却继续进行，形成合金的最终组织结构。
3）冷却速度不同，合金中残留的热应力不同，黏结相中的碳化物含量也不同。


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硬质合金以其优异的性能被称为“工业的牙齿”，硬质合金刀片更是现在生产制造业强有力的切削利器。硬质合金产品工作的常用磨损我们来简单探讨下。
     
摩擦磨损是硬质合金的重要服役行为，该性能也是决定硬质合金应用场合的关键指标。通常摩擦磨损可分为两大类，第一类是由于摩擦副之间的机械作用而产生的；第二类是由于摩擦副之间的化学反应，如氧化、摩擦化学反应所导致的。
     
机械磨损又可分为摩蚀、侵蚀、粘着、和表面疲劳磨损等。硬质合金在应用过程中主要是摩蚀破坏形式，也称为磨粒磨损。减少晶粒尺寸总的来说有利于提高硬质合金的耐磨损能力。例如超细晶粒硬质合金的抗磨损性能是普通硬质合金的两倍。但是，具体的摩擦磨损机理需要视摩擦对耦合硬质合金本身的组织结构而定。
     
在金刚石作为对偶时，塑性变形和表面破碎是主要作用；而在ZrO2、SiC、SiO2等软质材料对偶时，WC(碳化钨)晶粒的脱出和Co(钴)相的磨损是主要机制。通常粗晶在磨损时表现出更多的脆性，而细晶粒材料则表现出更多的塑性。但是，在采用细的磨料，如1~10μm的金刚石、Al2O3、SiC时，硬质合金的耐磨损性却随着WC晶粒度尺寸的减少而降低。该现象可能与磨损时WC晶粒的拔出有关，碳化钨WC晶粒度越大，与Co的接触面积越多，深度越大，拔出的难度越大，因而越耐磨。


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金属切削刀具是现代生产制造业必不可少加工利器，以硬质合金刀具、硬质合金刀片为主的超硬刀具更是对切削市场其着重要的推动作用。

伴随经济社会的发展和生产制造业的具体使用情况，硬质合金刀具的服务要求越来越明显，与机床设备相似，客户购买切削刀具，并不只是需要刀具本身，更需要达 到完美切削的要求，尤其是以硬质合金刀具为主的高端切削刀具市场。因此，对于像我们这样的株洲硬质合金刀具制造企业而言，销售刀具就不能只是描述简单刀具 本身的性能指标和物理参数，更需要研究客户要加工工件的材质，结合其生产成本，提出一个系统的解决方案。
      
以目前的经济形式而言，刀具使用客户要求成本要有一定比例的下降，但对于服务的要求却总是在提高。而对于硬质合金刀具生产企业而言，材料成本的增加和人力 成本的上升迫切需要提升价格来维持运作，这就是很矛盾的事情。硬质合金刀具的服务要求也是发展的主流要求。
      
随着新型制造行业的产生以及客户对生产效率越来越高的要求，国际刀具制造企业都在细分自己的技术团队。从研发到技术服务团队，已经拥有了模具工业组、汽车 工业组、航空工业组、MTB组，还有新增加的能源工业组、医疗产业组等。我国“十二五”规划发展要求也是刀具市场的机遇和挑战。金属切削刀具属于消费类工业品，价格就是竞争市场的武器。对于生产企业来说，规模化销售摊平成本，做专做精都是企业获得相应利润的重要途径。


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