硬质合金基础知识及行业应用 ppt
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《硬质合金-》课件
《硬质合金》PPT课件
硬质合金，也称为钨钢，是一种高硬度、高耐磨损的材料，广泛应用于切削 工具、矿山机械、石油钻采工具等领域。
介绍硬质合金的概念和发展历史
1 概念定义和特点
硬质合金是由金属硬质相和结合相组成的复 合材料，具有优异的硬度、耐磨性和耐腐蚀 性。
2 发展历史回顾
硬质合金的历史可以追溯到20世纪初，经过 多年的研发和改进，如今已成为重要的工程 材料。
硬质合金具有优异的硬度、耐磨性、耐腐蚀 性和热稳定性，适用于各种恶劣的工作环境。
硬质合金在高温和高压条件下仍能保持较好 的硬度和强度，适用于高速切削和重载工况。
硬质合金的应用领域和案例分析
制造行业中的应用
硬质合金广泛应用于切削工具、模具、矿山机 械等领域，提高生产效率和降低成本。
典型应用案例分析
以切削工具为例，硬质合金刀具在加工高硬度 材料和复杂形状零件时表现出色，提供了更高 的精度和寿命。
硬质合金的发展趋势和展望
1
未来发展方向
将更多先进材料和制造技术应用于硬质合金，提高硬质合金的性能和适用范围。
2
对未来的展望和分析
硬质合金在工程领域有着广阔的应用前景，随着各行业的需求增加，硬质合金的 市场潜力巨大。
总结与展望
通过本次PPT课件的学习，我们对于硬质合金的概念、组成、性能和应用有了 更深入的了解。在未来，硬质合金将持续发展，为各行业带来更多创新和突 破。
硬质合金的组成和制备式
1 主要成分介绍
硬质合金的主要成分是金属硬质相（钨碳化 物）和结合相（钴、镍等），不同成分比例 会影响其性能。
2 常见制备方式
硬质合金的制备方式包括粉末冶金、溶液法、 化学气相沉积等，每种方式都有其适用的场 景和优劣势。
硬质合金，也称为钨钢，是一种高硬度、高耐磨损的材料，广泛应用于切削 工具、矿山机械、石油钻采工具等领域。
介绍硬质合金的概念和发展历史
1 概念定义和特点
硬质合金是由金属硬质相和结合相组成的复 合材料，具有优异的硬度、耐磨性和耐腐蚀 性。
2 发展历史回顾
硬质合金的历史可以追溯到20世纪初，经过 多年的研发和改进，如今已成为重要的工程 材料。
硬质合金具有优异的硬度、耐磨性、耐腐蚀 性和热稳定性，适用于各种恶劣的工作环境。
硬质合金在高温和高压条件下仍能保持较好 的硬度和强度，适用于高速切削和重载工况。
硬质合金的应用领域和案例分析
制造行业中的应用
硬质合金广泛应用于切削工具、模具、矿山机 械等领域，提高生产效率和降低成本。
典型应用案例分析
以切削工具为例，硬质合金刀具在加工高硬度 材料和复杂形状零件时表现出色，提供了更高 的精度和寿命。
硬质合金的发展趋势和展望
1
未来发展方向
将更多先进材料和制造技术应用于硬质合金，提高硬质合金的性能和适用范围。
2
对未来的展望和分析
硬质合金在工程领域有着广阔的应用前景，随着各行业的需求增加，硬质合金的 市场潜力巨大。
总结与展望
通过本次PPT课件的学习，我们对于硬质合金的概念、组成、性能和应用有了 更深入的了解。在未来，硬质合金将持续发展，为各行业带来更多创新和突 破。
硬质合金的组成和制备式
1 主要成分介绍
硬质合金的主要成分是金属硬质相（钨碳化 物）和结合相（钴、镍等），不同成分比例 会影响其性能。
2 常见制备方式
硬质合金的制备方式包括粉末冶金、溶液法、 化学气相沉积等，每种方式都有其适用的场 景和优劣势。
《硬质合金的生产》PPT课件
多涂层：基体+TiC+TiN+TiCN
基体+TiN+TiC+TiN等
精选ppt
19
6 涂层硬质合金
二、制造工艺 主要有：化学气相沉积法、物理气相沉积法、 等离子体化学气相沉积等。 化学气相沉积（CVD）： 1． 原理：加热合金基体→送入化合物蒸气和 反应气体→反应生成涂层物并沉积
精选ppt
20
6 涂层硬质合金
二、制造工艺 2． 涂层过程： 刀片韧磨强化处理→装网、刀片呈层状放置
→入钟罩炉→在常压或负压下通纯净的碳氢化 →加热至（1000~1050℃） →刀片上形成TiC、TiN等涂层
精选ppt
21
6 涂层硬质合金
二、制造工艺 3．分类：依沉积温度高低分为三类 （1） 低温CVD：一般在650℃ （2）中温CVD：一般在700~900℃ （3） 高温CVD：温度1000~1050℃
一、 湿磨
1． 目的：
2． 方式：一般采用湿磨，防氧化、释热，均匀程
度好，省时
3． 介质：
要求：与物料无作用、 沸点低、 易挥发、 表
面张力小（大影响匀）、 成本低
常用介质：酒精、丙酮、汽油
4． 影响因素：转速、研磨时间、球料比、球径、
球磨体形精选状ppt、装球量
6
2 混合、成形
二、干燥 1． 目的：把混合料浆中的液体（温磨介质）分离
精选ppt
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4 硬质合金生产过程中粒度的控制
一、钨粉颗粒尺寸的控制
氢还原过程中颗粒长大影响因素：
1． 温度：
2． 氢气湿度、流量：
3． 推舟速度、装舟量：
4． 原料粉粒度：
5． 杂质：
硬质合金基础知识PPT课件
2021
10
2.2 ISO国际标准
这类分类方法是根据合金的使用范围分类，随着硬 质合金工业的不断发展，各个国家的命名规则不一 致，甚至即使同一国家不同厂家的命名也是各不相 同，为了方便用户，国际标准化组织规定了以下统 一分类方法：
分为三类P类、M类、K类 P类：P01、P05、P10、P15、P20、P25、P30、P40 M类：M10、M20、M30、M40 K类：K05、K10、K20、K30、K40
2021
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晶格结构 转变温度℃ 密度g/cm3 热扩散系数k-1
熔点℃ 热导率Wμm-1k-1
电阻率μΩcm 弹性模量N/mm2
泊松比 硬度HV10
ε-Co 简单六方
α-Co 面心立方
417.25
8.85 12.5× 10-6
8.80 14.2 × 10-6
1492.6
69.21 6.24（室温）
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WC-Co类
WC-Co（YG）类硬质合金主要用于加工铸铁、有色金属和 非金属材料。加工铸铁时，切屑呈崩碎块粒，刀具受冲击很 大，切削力和切削热都集中在刀刃和刀尖附近。YG类合金有 较高的抗弯强度和冲击韧性（与YT类比较），这可减小切削 时的崩刃。同时，YG类合金的导热性较好，有利于切削热从 刀尖散走，降低刀尖温度，避免刀尖过热软化。加工有色金 属及其合金时，由于在熔化温度下有色金属及其合金不会与 WC产生熔解或熔解速度非常慢，即使在熔化温度下也不产生 化学相互作用，因此，YG类合金能成功地加工有色金属及其 合金。YG类合金的磨加工性较好，可以磨出锐利的刃口，因 此适于加工有色金属和纤维复合材料。 YG类硬质合金中含钴 量较多时，其抗弯强度及冲击韧性均较好，特别是提高了疲 劳强度，因此适于在受冲击和振动的条件下作粗加工用；含 钴量较少时，其耐磨性和耐热性较高，适合于作连续切削的 精加工用。当含钴量较少时，合金的硬度较高，耐磨性也较 好。
硬质合金与超硬工具材料PPT课件
➢ Sun Lan, Jia Chengchang, Xian Min，A Research on the Grain Growth of WC-Co Hard Alloy，International Journal of Refractory Metals and Hard Materials， submitted，Submission Confirmation for IJRMHM-D-05-00021R2
混合料的制备
使碳化物与粘结相粉末混合均匀，并进一步磨细。 硬质合金成品的性能，很大程度上取决于混合料 的制备。
球磨机是制备混合料的主要设备。球磨的各项工 艺参数对混合料的质量有明显的影响。工艺参数 的选择包括：转速为接近60%的临界转速；加入 适量的液体介质（酒精、苯、丙酮等）；使用硬 质合金球，球的直径为5～10mm，球料比为2.5： 1～5：1，装球量为40%～60%；球磨时间为24～ 48小时，细晶硬质合金可增加到72小时或更长。
4.2 WC硬质合金 4.2.1 WC与复式碳化物的制造
W+C→WC
TiO2+3C→TiC+2CO WC-TiC 影响粒度的因素：温度、时间、余料粒度 4.2.2 WC基硬质合金的制造工艺与性能 生产工艺
WC + CO or → 湿磨 → 过滤 → 干燥 → 过筛 → 掺胶
WC、TiC+CO （汽油） 喷雾干燥
WC-Co硬质合金
WC-Co硬质合金主要用于加工铸铁、有色金属和非金属材料。加工 铸铁时，切屑呈崩碎块粒，刀具受冲击很大，切削力和切削热都集中 在刀刃和刀尖附近。YG类合金有较高的抗弯强度和冲击韧性(与VT' 类比较)，可减小切削时的崩刃。同时，YG类合金的导热性较好，有 利于切削热从刀尖散走，降低刀尖温度，避免刀尖过热软化。加工有 色金属及其合金时，由于在熔化温度下金属及其合金不会与WC产生 溶解或溶解速率非常慢，因此，YG类合金能成功地加工有色金属及 其合金。YG类合金的磨削性较好，可以磨出锐利的刃口，适于加工 有色金属和纤维复合材料。YG类硬质合金中含钴量较多时，其抗弯 强度及冲击韧性均较好，特别是提高了疲劳强度，因此适于在受冲击 和振动条件下作粗加工用；含钴量较少时，其耐磨性和耐热性较高， 适合于作连续切割的精加工用。当含钴量较少时，合金硬度较高，耐 磨性也较好。
混合料的制备
使碳化物与粘结相粉末混合均匀，并进一步磨细。 硬质合金成品的性能，很大程度上取决于混合料 的制备。
球磨机是制备混合料的主要设备。球磨的各项工 艺参数对混合料的质量有明显的影响。工艺参数 的选择包括：转速为接近60%的临界转速；加入 适量的液体介质（酒精、苯、丙酮等）；使用硬 质合金球，球的直径为5～10mm，球料比为2.5： 1～5：1，装球量为40%～60%；球磨时间为24～ 48小时，细晶硬质合金可增加到72小时或更长。
4.2 WC硬质合金 4.2.1 WC与复式碳化物的制造
W+C→WC
TiO2+3C→TiC+2CO WC-TiC 影响粒度的因素：温度、时间、余料粒度 4.2.2 WC基硬质合金的制造工艺与性能 生产工艺
WC + CO or → 湿磨 → 过滤 → 干燥 → 过筛 → 掺胶
WC、TiC+CO （汽油） 喷雾干燥
WC-Co硬质合金
WC-Co硬质合金主要用于加工铸铁、有色金属和非金属材料。加工 铸铁时，切屑呈崩碎块粒，刀具受冲击很大，切削力和切削热都集中 在刀刃和刀尖附近。YG类合金有较高的抗弯强度和冲击韧性(与VT' 类比较)，可减小切削时的崩刃。同时，YG类合金的导热性较好，有 利于切削热从刀尖散走，降低刀尖温度，避免刀尖过热软化。加工有 色金属及其合金时，由于在熔化温度下金属及其合金不会与WC产生 溶解或溶解速率非常慢，因此，YG类合金能成功地加工有色金属及 其合金。YG类合金的磨削性较好，可以磨出锐利的刃口，适于加工 有色金属和纤维复合材料。YG类硬质合金中含钴量较多时，其抗弯 强度及冲击韧性均较好，特别是提高了疲劳强度，因此适于在受冲击 和振动条件下作粗加工用；含钴量较少时，其耐磨性和耐热性较高， 适合于作连续切割的精加工用。当含钴量较少时，合金硬度较高，耐 磨性也较好。
硬质合金基础知识及行业应用
可编辑ppt
25
孔隙的分类
• 硬质合金检验中孔隙分为：
• 1、A类孔隙（孔隙尺寸＜10μm）
A孔隙分为：A02、A04、A06、A08
2、B类孔隙 （10μm＜孔隙尺寸＜25μm）
B孔隙分为：B00、B02、B04、B06、B08
• 相对应的百分含量为：
• （A00 ）
B00
• A02---0.02
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涂层应用
阶段性成果：可对涂层形貌，厚度进行观察测量以及成分分析；为涂层工艺开发提供依 据
HAC 涂层厚度测量
类金刚石涂层形貌
CVD涂层形貌
可编辑ppt
58
焊接工艺的应用
阶段性成果：通过钎料的分布形貌，可判断焊接时间、 焊接温度的合理性，最终优化焊接工艺
状石墨。
• 石墨的分级：C00、C02、C04、C06、C08
• 相对应的百分含量为：
•
C00
•
C02—0.2（小于）
•
C04—0.5
•
C06—1.0
•
C08—1.5 可编辑ppt
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巢状石墨
100X C04—0.5
可编辑ppt
29
脱碳
• 脱碳也称η相，总的来说η相是由于合金中 碳含量偏低造成的，他的构成和表现形式 比较复杂，其分子式：
可编辑ppt
14
3）、晶粒愈细，晶界便愈多，磁化的阻力也愈大，愈难磁化，磁 力变大。 4）、通常情况下，硬质合金矫顽磁力随着钴含量的增加而降低， 同钴含量的合金，其晶粒度愈细，矫顽磁力越高，合金中若出现η 相则矫顽磁力有一个异常高的值。 C、测量硬质合金矫顽磁力的意义 1）、作为衡量组织结构变化的依据。硬质合金中钴含量增加，矫 顽磁力下降，钴分散度越大，矫顽磁力越高。因此，矫顽磁力可 以作为间接衡量合金中WC晶粒大小的参数。 2）、作为考察工艺变化的依据。湿磨时间长，粉末颗粒细，于是 合金的晶粒度细，矫顽磁力高。合金中出现渗碳，往往矫顽磁力 偏低，合金中出现脱碳，则矫顽磁力偏高。合金欠烧，矫顽磁力 偏高，合金过烧，矫顽磁力偏低。烧结时冷却速度越大，矫顽磁 力愈大。
硬质合金工艺流程培训课件
• 钴含量相同，细晶粒合金的硬度比中晶粒合金大1~1.2HRA。 • 各种不同钴含量的合金，随温度升高硬度降低，在约800oC
时出现拐点，其后虽温度升高硬度降低加快。低钴、细晶 粒合金在高温下保持较高的硬度。
PPT学习交流
8
抗弯强度
• 抗弯强度是合金在弯曲负荷的作用下，试样完全 断裂时的极限强度。
• B级孔隙：10~25μm的孔隙，分B02、B04、B06、 B08四级，未发现B类孔隙称为B00。
• 大于25μm的孔隙分25~75μm、75~125μm、 125~150μm和大于150μm四档。
• 牌号不同，用途不同，对孔隙度的要求也不同。
PPT学习交流
13
孔隙度和非化合碳
（二）引起孔隙度的原因 1、引起A级孔隙的大致原因 • 湿磨时间过长和细晶粒合金，在钴相中出现许多
现在高碳侧。含钴高的合金（如YG20），抗弯强 度的最大值出现在低碳侧。因此，YG10合金可选 用碳量偏高的WC做原料，而YG20合金则可采用含 碳量偏低的WC做原料。 • 碳的微小过量，只要分布均匀，并不严重影响合 金的强度，但过量过多，在合金中产生片状石墨 夹杂，则合金强度下降。
PPT学习交流
11
8.9 7.86 2.25 19.35
PPT学习交流
4
密度
（二）密度与孔隙的关系
• 由于孔隙存在，实际密度小于理论密度，渗碳、欠烧、脏 化、未压好等都会使密度降低。
• 孔隙度与密度的关系可通过下列公式计算：
P 1 d do
• 式中：P—孔隙度，体积%；do—理论密度；d—实际密度。
标准孔隙度 A02 A04 A06 A08 B02 B04 B06 B08 C02 C04 C06 C08
时出现拐点，其后虽温度升高硬度降低加快。低钴、细晶 粒合金在高温下保持较高的硬度。
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抗弯强度
• 抗弯强度是合金在弯曲负荷的作用下，试样完全 断裂时的极限强度。
• B级孔隙：10~25μm的孔隙，分B02、B04、B06、 B08四级，未发现B类孔隙称为B00。
• 大于25μm的孔隙分25~75μm、75~125μm、 125~150μm和大于150μm四档。
• 牌号不同，用途不同，对孔隙度的要求也不同。
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孔隙度和非化合碳
（二）引起孔隙度的原因 1、引起A级孔隙的大致原因 • 湿磨时间过长和细晶粒合金，在钴相中出现许多
现在高碳侧。含钴高的合金（如YG20），抗弯强 度的最大值出现在低碳侧。因此，YG10合金可选 用碳量偏高的WC做原料，而YG20合金则可采用含 碳量偏低的WC做原料。 • 碳的微小过量，只要分布均匀，并不严重影响合 金的强度，但过量过多，在合金中产生片状石墨 夹杂，则合金强度下降。
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4
密度
（二）密度与孔隙的关系
• 由于孔隙存在，实际密度小于理论密度，渗碳、欠烧、脏 化、未压好等都会使密度降低。
• 孔隙度与密度的关系可通过下列公式计算：
P 1 d do
• 式中：P—孔隙度，体积%；do—理论密度；d—实际密度。
标准孔隙度 A02 A04 A06 A08 B02 B04 B06 B08 C02 C04 C06 C08
硬质合金基础知识ppt
高性能产品需求增长
随着科技的进步，各行业对高性能硬质合金产品的需求不断增加。例如，用于航空航天、 汽车、电子等领域的硬质合金产品需要具备更高的强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
技术挑战
01
新材料的研发
为了满足各行业对高性能硬质合金的需求，需要不断研发新的硬质合
金材料。这需要对合金成分、制备工艺和热处理制度等进行深入研究
钴粉
粘结剂，提高合金的韧性 。
其他添加剂
如碳化钛、碳化钽等，改 善合金的硬度和耐磨性。
混合制粒
将原料粉末按一定比例混合，使用球磨或搅拌等方法制备均 匀的混合料。
加入适量的润滑剂，如石墨或硬脂酸，提高压制成型时的流 动性。
压制成型
将混合料放入模具中，施加高压，使其成为具有一定形状和尺寸的生坯。 根据产品形状和尺寸选择合适的压制工艺和模具。
它具有高硬度、高耐磨性和耐腐蚀性，广泛用于制造切削工 具、耐磨零件和高温合金等。
硬质合金的组成
硬质合金主要由硬质金属（如钨、钛、钽等）和金属碳化 物（如碳化钨、碳化钛等）组成。
此外，还含有少量其他元素，如钴、铬等，用于改善硬质 合金的性能。
硬质合金的性能特点
高硬度
硬质合金的硬度可达到HRA85~93，仅次 于金刚石。
客户需求变化
随着市场的变化，客户对硬质合金产品的需求也在不断变化。为了满足客户的需求，需要 加强市场调研、了解客户需求变化、及时调整产品策略和服务模式。
05
硬质合金的未来展望
技术创新方向
研发高强度、高韧性硬质合金材料
01
通过优化合金成分、改进生产工艺，提高硬质合金的综合性能
，满足更加严苛的工程应用需求。
低导电性
与金属相比，硬质合金的导电性较低。
随着科技的进步，各行业对高性能硬质合金产品的需求不断增加。例如，用于航空航天、 汽车、电子等领域的硬质合金产品需要具备更高的强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
技术挑战
01
新材料的研发
为了满足各行业对高性能硬质合金的需求，需要不断研发新的硬质合
金材料。这需要对合金成分、制备工艺和热处理制度等进行深入研究
钴粉
粘结剂，提高合金的韧性 。
其他添加剂
如碳化钛、碳化钽等，改 善合金的硬度和耐磨性。
混合制粒
将原料粉末按一定比例混合，使用球磨或搅拌等方法制备均 匀的混合料。
加入适量的润滑剂，如石墨或硬脂酸，提高压制成型时的流 动性。
压制成型
将混合料放入模具中，施加高压，使其成为具有一定形状和尺寸的生坯。 根据产品形状和尺寸选择合适的压制工艺和模具。
它具有高硬度、高耐磨性和耐腐蚀性，广泛用于制造切削工 具、耐磨零件和高温合金等。
硬质合金的组成
硬质合金主要由硬质金属（如钨、钛、钽等）和金属碳化 物（如碳化钨、碳化钛等）组成。
此外，还含有少量其他元素，如钴、铬等，用于改善硬质 合金的性能。
硬质合金的性能特点
高硬度
硬质合金的硬度可达到HRA85~93，仅次 于金刚石。
客户需求变化
随着市场的变化，客户对硬质合金产品的需求也在不断变化。为了满足客户的需求，需要 加强市场调研、了解客户需求变化、及时调整产品策略和服务模式。
05
硬质合金的未来展望
技术创新方向
研发高强度、高韧性硬质合金材料
01
通过优化合金成分、改进生产工艺，提高硬质合金的综合性能
，满足更加严苛的工程应用需求。
低导电性
与金属相比，硬质合金的导电性较低。
《硬质合金钻头》课件
和安全性非常重要。
抗冲击性的提高可以通过改变硬 质合金的成分、优化制造工艺和
使用特殊热处理方法来实现。
耐热性
耐热性是指硬质合金钻头在高温下保持其性能稳定的能力。
在高速切削或深孔钻削过程中，钻头会受到高温的影响，耐热性好的钻 头能够更好地保持其切削性能和硬度。
耐热性与硬质合金的成分、制造工艺和热处理过程有关，通过选用高耐 热性的硬质合金材料和使用适当的热处理工艺可以提高钻头的耐热性。
耐磨性好的钻头能够更好地保 持切削刃的锋利，延长钻头的 使用寿命，提高切削效率。
硬质合金钻头的耐磨性与其成 分、制造工艺和热处理过程有 关，通过优化这些因素可以提 高钻头的耐磨性。
抗冲击性
抗冲击性是指硬质合金钻头在受 到外力冲击时不易发生脆断或破
损的能力。
在钻孔过程中，钻头可能会遇到 各种硬度的材料和不同的孔径， 因此抗冲击性对于保证钻孔质量
将混合好的粉末制成颗粒状，以 便于压制成型。
压制成型
将制好的颗粒放入模具中，通过压制 成型机施加压力，使颗粒紧密结合在 一起，形成硬质合金钻头的雏形。
成型后的钻头坯需要进行脱模、清理 等处理，以便进行下一步的烧结。
烧结
将压制好的钻头坯放入烧结炉中进行高温烧结，使粘结剂挥发或分解，同时使硬 质合金粉末颗粒之间形成金属间化合物，提高钻头的硬度和耐磨性。
硬质合金钻头的特点
高硬度、高耐磨性
硬质合金钻头采用硬质合金材料 制成，具有高硬度和高耐磨性， 能够在高速旋转和强力切削下保
持钻孔精度和延长使用寿命。
高耐热性
硬质合金钻头具有较强的耐热性 ，能够在高温环境下保持较好的
切削性能，提高钻孔效率。
加工精度高
由于硬质合金钻头具有高硬度和 高耐磨性，能够保证钻孔精度和 减小孔径误差，提高加工质量。
抗冲击性的提高可以通过改变硬 质合金的成分、优化制造工艺和
使用特殊热处理方法来实现。
耐热性
耐热性是指硬质合金钻头在高温下保持其性能稳定的能力。
在高速切削或深孔钻削过程中，钻头会受到高温的影响，耐热性好的钻 头能够更好地保持其切削性能和硬度。
耐热性与硬质合金的成分、制造工艺和热处理过程有关，通过选用高耐 热性的硬质合金材料和使用适当的热处理工艺可以提高钻头的耐热性。
耐磨性好的钻头能够更好地保 持切削刃的锋利，延长钻头的 使用寿命，提高切削效率。
硬质合金钻头的耐磨性与其成 分、制造工艺和热处理过程有 关，通过优化这些因素可以提 高钻头的耐磨性。
抗冲击性
抗冲击性是指硬质合金钻头在受 到外力冲击时不易发生脆断或破
损的能力。
在钻孔过程中，钻头可能会遇到 各种硬度的材料和不同的孔径， 因此抗冲击性对于保证钻孔质量
将混合好的粉末制成颗粒状，以 便于压制成型。
压制成型
将制好的颗粒放入模具中，通过压制 成型机施加压力，使颗粒紧密结合在 一起，形成硬质合金钻头的雏形。
成型后的钻头坯需要进行脱模、清理 等处理，以便进行下一步的烧结。
烧结
将压制好的钻头坯放入烧结炉中进行高温烧结，使粘结剂挥发或分解，同时使硬 质合金粉末颗粒之间形成金属间化合物，提高钻头的硬度和耐磨性。
硬质合金钻头的特点
高硬度、高耐磨性
硬质合金钻头采用硬质合金材料 制成，具有高硬度和高耐磨性， 能够在高速旋转和强力切削下保
持钻孔精度和延长使用寿命。
高耐热性
硬质合金钻头具有较强的耐热性 ，能够在高温环境下保持较好的
切削性能，提高钻孔效率。
加工精度高
由于硬质合金钻头具有高硬度和 高耐磨性，能够保证钻孔精度和 减小孔径误差，提高加工质量。
硬质合金-0536页PPT
美国Li Tungstun公司的钨粉分为5级，碳化钨粉分为6级(均按Fsss粒度)； 欧洲钨公司的钨粉按Fsss粒度分为8级；日本东芝公司的钨粉也分为8级；
而东京钨公司则将钨粉分为10级。 我国现在也研制了钨粉水力连续分级的技术和工艺，能按需要将工业钨粉分为 5-8个粒级，下限为0.5—2微米。
School of Materials Science and Engineering
三、改进或选用新的硬质相及粘结相
➢硬质相： 常见的硬质相是碳化钨，但由于世界上钨资源短缺。发展了以TiC，TaC，Cr3C2
等敞硬质相的合金。此外还研究了添加不同量的ZrC。HfC、Cr3C2、VC、MO2C和 NbC等碳化物以细化合金组织的改善性能。其中较为有效的是HfC、TaC、VC，
其他碳化物来说，由于粘结金属对它们的润湿性能不佳，故未能取得大的进展。
(2) 扩散障壁作用。涂层能阻止工件材料扩散到工具材料中去，因而能减少刀具与工 件之间的粘接，焊接和刀瘤的形成，减少月牙洼磨损。
( 3) 抗氧化作用。据试验，如在700℃的空气中加热10小时非涂层刀片的氧化速度比 涂层刀片要快8-10陪。所以涂层刀片的抗氧化的抗化学磨损能力显著提高。
(4) 润滑作用。涂层刀片在切削时形成的Ti20 3润滑膜可以降低刀片与工件之间的摩 擦系数，因为可降低切割力。据可乐满厂试验，切削力可降低10-25%；赛可厂试验， 切削力可降低10～15%，切削温度可降低65℃（V切削=50米／分时)和115℃(V切削 =200米／分时)。
二、改善合金的组织结构
➢ 超细晶粒合金： 碳化物晶粒度小于1μm，能同时具有较高的硬度和韧性。
➢非均质结构合金： 非均匀结构合金是将二种不同成分或不同粒度的混合料混和在一起制成的在显
而东京钨公司则将钨粉分为10级。 我国现在也研制了钨粉水力连续分级的技术和工艺，能按需要将工业钨粉分为 5-8个粒级，下限为0.5—2微米。
School of Materials Science and Engineering
三、改进或选用新的硬质相及粘结相
➢硬质相： 常见的硬质相是碳化钨，但由于世界上钨资源短缺。发展了以TiC，TaC，Cr3C2
等敞硬质相的合金。此外还研究了添加不同量的ZrC。HfC、Cr3C2、VC、MO2C和 NbC等碳化物以细化合金组织的改善性能。其中较为有效的是HfC、TaC、VC，
其他碳化物来说，由于粘结金属对它们的润湿性能不佳，故未能取得大的进展。
(2) 扩散障壁作用。涂层能阻止工件材料扩散到工具材料中去，因而能减少刀具与工 件之间的粘接，焊接和刀瘤的形成，减少月牙洼磨损。
( 3) 抗氧化作用。据试验，如在700℃的空气中加热10小时非涂层刀片的氧化速度比 涂层刀片要快8-10陪。所以涂层刀片的抗氧化的抗化学磨损能力显著提高。
(4) 润滑作用。涂层刀片在切削时形成的Ti20 3润滑膜可以降低刀片与工件之间的摩 擦系数，因为可降低切割力。据可乐满厂试验，切削力可降低10-25%；赛可厂试验， 切削力可降低10～15%，切削温度可降低65℃（V切削=50米／分时)和115℃(V切削 =200米／分时)。
二、改善合金的组织结构
➢ 超细晶粒合金： 碳化物晶粒度小于1μm，能同时具有较高的硬度和韧性。
➢非均质结构合金： 非均匀结构合金是将二种不同成分或不同粒度的混合料混和在一起制成的在显
硬质合金基础知识及行业应用
精品
1、混合料生产设备及工艺
酒精湿磨 90 h
搅拌球磨机及磨球与混合料之间的作用
精品
2、制粉工艺及设备
图6 喷雾干燥塔
精品 图7 喷雾干燥塔自动控制系统
3、压制
85-90 KN
精品
4、烧结工艺及生产设备
图10 真精品空烧结炉
烧结
1450°C 60bar
精品
整个烧结过程大致可分为四个阶段： （1） 脱蜡预烧阶段（＜ 800℃ ） （2） 固相烧结阶段（800℃ ~共晶温度——1340℃ ） （3）液相烧结阶段（共晶温度~烧结温度——1400℃ ） （4）冷却阶段（烧结温度~室温）
• 性能特点：硬度高、耐磨性高；抗压强度高 （可达6000MPa）； 稳定性好；脆性较大。 与工具钢相比，硬质合金可提高工具寿命、 提高了切削速度和劳动效率、改善工件的精 度和光洁度。
精品
硬质合金生产流程
碳化处理
硬质合金生产过程
涂层加工
精品
压制 烧结
Co粉的形貌 X1,0000
WC粉的形貌 X5,000
精品
Hale Waihona Puke 孔隙的分类• 硬质合金检验中孔隙分为：
• 1、A类孔隙（孔隙尺寸＜10μm）
A孔隙分为：A02、A04、A06、A08
精品
硬质合金检测手段及常见缺陷
精品
1、硬质合金密度的测定
密度的概念：即单位体积物体的质量,符号用ρ表示，单位 为：g/cm3。硬质合金密度测定结果准确到0.01 g/cm3。 计算公式ρ＝m/v。
测量密度的意义 硬质合金密度是在已知牌号的情况下，通过测量其
密度，主要考察其成份和组织是否变化，内部是否有孔 隙、夹杂和石墨等缺陷。 如：合金中出现石墨或较大孔隙和夹杂，密度会低于正 常值；合金出现η相时，则密度会大于正常值。
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孔隙产生的原因（一）
• 在硬质合金生产中一些其他原因也可能造成产 品孔隙大增，例如：严重过烧、欠烧、为压好等。 严重过烧时，一般产生10-20μm的B类孔隙且大 部分分布在样品的表面，过烧时，试样的晶粒会 长大，欠烧时，孔隙一般比较细小，且集中在试 样的中心部位，欠烧时，试样的晶粒成型不是很 好，我们通常不能仅仅只通过孔隙的大小来判断 样品是过烧还是欠烧，必须通过其他性能指标进 行综合判断。 未压好造成的孔隙，一般成了三角形、飞鸟型 或菱形，一般集中在压力达不到的刃口或尖角处
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4、硬质合金抗弯强度测定
1)、抗弯强度是试样在弯曲断裂前所承受的最大正应 力。单位：MPa(N/mm2)。
2）、硬质合金强度影响因素
A、合金中若碳过量时，将产生游离碳，碳不足时将产
生η相，都引起合金强度降低。
B、随着钴含量的增加，其强- 度随之增加。
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C、晶粒度的影响。增大WC晶粒，可显著改善合金的 强度和韧性，晶粒度分布宽的合金其强度低于晶粒度分 布窄的合金。
D、显微相缺陷的影响
在合金内部缺陷的周围引起应力的集中，会加速裂纹 的形成，从而使合金强度降低。 η相使合金变脆，钴分 布不均匀，造成钴集中的现象等，都使强度降低。
不同牌号的料互相掺杂，降低强度。
合金内部气孔、环状结构、针状WC或杆状WC都 会在受力下产生裂纹而破坏，使强度降低。
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5、硬质合金的金相显微分析
（4）冷却阶段（烧结温度~室温）
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硬质合金检测手段及常见缺陷
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1、硬质合金密度的测定
密度的概念：即单位体积物体的质量,符号用ρ表示，单位 为：g/cm3。硬质合金密度测定结果准确到0.01 g/cm3。 计算公式ρ＝m/v。
测量密度的意义 硬质合金密度是在已知牌号的情况下，通过测量其
密度，主要考察其成份和组织是否变化，内部是否有孔 隙、夹杂和石墨等缺陷。 如：合金中出现石墨或较大孔隙和夹杂，密度会低于正 常值；合金出现η相时，则密度会大于正常值。
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1、混合料生产设备及工艺
酒精湿磨 90 h
搅拌球磨机及磨球与混合料之间的作用
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2、制粉工艺及设备
图6 喷雾干燥塔
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图7 喷雾干燥塔自动控制系统7
3、压制
85-90 KN
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4、烧结工艺及生产设备
图10 真-空烧结炉
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烧结
1450°C 60bar
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整个烧结过程大致可分为四个阶段： （1） 脱蜡预烧阶段（＜ 800℃ ） （2） 固相烧结阶段（800℃ ~共晶温度——1340℃ ） （3）液相烧结阶段（共晶温度~烧结温度——1400℃ ）
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硬质合金金相分析的内容
• 一、缺陷
1、孔隙
2、石墨
3、宏观孔洞
4、其他（为压好、裂纹、分层）
二、组织
1、晶粒度的测定（晶粒的分布）
2、脱碳
3、钴层厚度（钴池）
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孔隙度
孔隙度是指某一视场内孔隙所占面积的百 分比，即
x=a/b×100% 式中：x---孔隙度
a---视场内孔隙面积的总和 b---视场的总面积
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3、硬质合金钴磁的测定
硬质合金的钴磁是指合金中能产生磁性钴的百分含量。 意义：1）钴磁与合金的成份有关，但与晶粒度无关。钴
磁能准确地反映合金内部微观组织结构的变化，并能以准 确的量的关系表达出来。 2）、能简单快速测量出合金中的百分钴含量。 3）、合金中的钴磁随着碳含量的减少而降低。 4）、根据钴磁值能分辨合金η相多少的程度。 5）、合金的钴磁高，它的抗弯强度也高。
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孔隙的分类
• 硬质合金检验中孔隙分为：
• 1、A类孔隙（孔隙尺寸＜10μm）
A孔隙分为：A02、A04、A06、A08- Nhomakorabea14
3）、晶粒愈细，晶界便愈多，磁化的阻力也愈大，愈难磁化，磁 力变大。 4）、通常情况下，硬质合金矫顽磁力随着钴含量的增加而降低， 同钴含量的合金，其晶粒度愈细，矫顽磁力越高，合金中若出现η 相则矫顽磁力有一个异常高的值。 C、测量硬质合金矫顽磁力的意义 1）、作为衡量组织结构变化的依据。硬质合金中钴含量增加，矫 顽磁力下降，钴分散度越大，矫顽磁力越高。因此，矫顽磁力可 以作为间接衡量合金中WC晶粒大小的参数。 2）、作为考察工艺变化的依据。湿磨时间长，粉末颗粒细，于是 合金的晶粒度细，矫顽磁力高。合金中出现渗碳，往往矫顽磁力 偏低，合金中出现脱碳，则矫顽磁力偏高。合金欠烧，矫顽磁力 偏高，合金过烧，矫顽磁力偏低。烧结时冷却速度越大，矫顽磁 力愈大。
硬质合金基础知识及行业应用
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1、硬质合金基础知识介绍 2、硬质合金棒料生产流程 3、硬质合金检测手段及应用
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硬质合金的基础知识
• 定义：硬质合金是由一种或多种难熔金属的 碳化物（如碳化钨WC）作为硬质相，用金 属粘结剂钴（Co）、镍（Ni）、铁（Fe）作 为粘结相，经粉末冶金方法烧结而成的一种 硬度高、耐磨性高、抗压强度高的复合材料。
• 性能特点：硬度高、耐磨性高；抗压强度高 （可达6000MPa）； 稳定性好；脆性较大。 与工具钢相比，硬质合金可提高工具寿命、 提高了切削速度和劳动效率、改善工件的精 度和光洁度。
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3
硬质合金生产流程
碳化处理
硬质合金生产过程
涂层加工
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压制
烧结
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Co粉的形貌 X1,0000
WC粉的形貌 X5,000
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• 金相分析目的
众所周知,硬质合金是以粉末冶金方法制得的, 是一种固相转变过程。因此这些合金制品内部和 表面存在各种具有工艺特征的缺陷,如孔隙、石墨、 污垢、 η 相等。对这些缺陷进行定性、定量，是 确定制品质量的重要环节。而对这些合金内部的 各种组织进行鉴别又是很重要的，它可以揭示工 艺（包括混料、压制、烧结）过程的各个环节的 正确与否.
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2、硬质合金矫顽磁力测定
A、硬质合金矫顽磁力定义及测试原理 铁磁材料在磁场中其磁化强度随磁场强度的增加
而增大，当被磁化达到饱和状态时，称为饱和磁化 强度。撤去磁场后，铁磁材料中仍保留一定的磁化 强度叫剩磁强度。使这种剩磁强度为零时，所需反 向磁场强度的量值，叫做矫顽磁力。用HCJ表示， 单位为A/m或kA/m。 B、硬质合金矫顽磁力的影响因素 1）、矫顽磁力随温度的升高而下降。 2）、应力和形变使磁化发生困难，矫顽磁力增加。