鋼結硬質合金

鋼結硬質合金由於含有大量的鋼基體，因而具有可熱處理性和可機加工（機械加工）性。鋼結硬質合金最早出現在美國，1955年格策爾（C．G．Goetze）等研製了高速鋼鋼結TiC基合金；同一時期，美國鉻公司用熔浸法和液相燒結法制取鋼結硬質合金，並以Ferro%26mdash；Tic為商標投放市場。70年代發展緩慢，直到80年代中期，鋼結硬質合金又重新活躍起來。中國自60年代初研製成功TiC基鋼結硬質合金，70年代研製成功WC基鋼結硬質合金。70年代前蘇聯、美國、日本、前聯邦德國、荷蘭等國不斷研究開發新的鋼結硬質合金產品。鋼結硬質合金的硬質相向多樣化方向發展。除TiC外，已開發出許多新型硬質相如WC、TiN、TiCN、wC%26mdash；Co等；鋼結硬質合金粘結相的鋼種不斷擴大，如各種成分碳鋼、合金鋼、工具鋼、高速鋼、高錳鋼、耐熱鋼和不鏽鋼等。

鋼結硬質合金的成分範圍不斷拓寬，以往合金中鋼基體含量一般為50%～75%（質量分數），正向兩頭延伸，一頭向硬質合金領域延伸，提高硬質相含量，最高可達92%；另一頭向高速鋼領域延伸，提高鋼基體含量，最高可達90%。由於鋼結硬質合金的綜合性能優異，使其應用範圍不斷擴大。通過選擇不同鋼種和成分作粘結劑，可製取具有特定性能的合金，以適應各種不同應用領域的要求 ^[1]  。

鋼結硬質合金按其硬質相材質可分為：TiC基、TiN基、TiCN基、WC基和WC%26mdash；Co基5類。目前開發的仍以TiC基鋼結硬質合金為主。

工藝性能好具有可機加工性和可熱處理性，在退火狀態下，可以可以採用普通切削加工設備和刀具進行車、銑、刨、磨、鑽等機械加工。還可以鍛造、焊接。與硬質合金相比，成本低，適用範圍更廣。良好的物理、力學性能。鋼結硬質合金在淬硬狀態具有很高的硬度。由於含有大量彌散分佈的高硬度硬質相，其耐磨性可以與高鈷硬質合金接近。與高合金模具鋼相比，具有較高的彈性模量、耐磨性、抗壓強度和抗彎強度。與硬質合金相比，具有較好的韌性。具有良好的自潤滑性、較低的摩擦係數、優良的化學穩定性。

其基本特點主要有如下：

1.鋼結硬質合金的硬質相（WC或碳化鈦）一般佔合金總質量的30%-50%，其餘部分為鋼基體。由於鋼基體所佔比例較大，鋼的性質較為明顯，因而可進行鍛造和熱處理等加工。經過粉末混合、壓制成型、燒結、鍛造、切削加工、特處理等工序後，可得到各種規格、形狀的鋼結硬質合金製品。其韌性指標較普通硬質合金有較大程度的改善，硬度（HRC）可達到60-70，經過鍛造、切削加工和熱處理等工藝處理後，可製作各種複雜的模具，其應用範圍將更加廣泛。

2.鋼結硬質合金製品可根據需要進行各種熱處理操作，以滿足不同模具在使用性能上的要求，特別是經過淬火和回火後，可獲得回火馬氏體+合金碳化物+均勻分佈的硬質相典型組織，保證了模具材料的強度、硬度、韌性等使用性能要求，同時形成了有效的耐磨面，提高了鋼結硬質合金模具的耐磨性。

3.鋼結硬質合金的成分可根據模具的使用性能要求和工藝性能要求進行靈活調整。作為鋼結硬質合金基體和黏結相的鋼種可以根據需要進行大範圍的改變。

4.鋼結硬質合金模具與合金模具相比，雖然價格較高，但模具的使用壽命可提高十幾倍到幾十倍，可以減少模具用量以及更換模具所需的時間，可以採用鑲嵌的方式在模具的關鍵部位使用，提高產品的加工質量和加工精度。

5.對於有特殊要求的模具和耐磨件，如在要求耐磨的同時又要求耐腐蝕、耐熱、導熱、抗氧化等性能時，可通過調整黏結相的基本類型，使其具有不鏽鋼、耐磨鋼、高速鋼等特性，以滿足不同場合的使用要求 ^[2]  。

鋼結硬質合金可採用普通粉末冶金法、熔滲法、熱壓法和熱等靜壓法生產。鋼結硬質合金的性能不僅取決於合金的成分，而且取決於合金的製造工藝，特別是燒結和熱處理工藝。根據性能要求設計鋼結硬質合金成分時，選擇適當的鋼基體的鋼種和成分是重要環節。

美國生產的鋼結硬質合金有兩種類型：第1類鋼結硬質合金的硬度是通過淬火來保證的；第Ⅱ類鋼結硬質合金的最高硬度是通過彌散強化或馬氏體時效來達到的。這兩類鋼結硬質合金的成分和性能見表 ^[1]  。