钨钢(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。

钨钢,又称为硬质合金,是指至少含有一种金属碳化物组成的烧结复合材料。碳化钨,碳化钴,碳化铌、碳化钛,碳化钽是钨钢的常见组份。碳化物组份(或相)的晶粒尺寸通常在0.2-10微米之间,碳化物晶粒使用金属粘结剂结合在一起。粘结剂通常是指金属钴(Co),但对一些特别的用途,镍(Ni),铁(Fe),或其它金属及合金也可使用。对于一个待定的碳化物和粘结相的成份组合称之为“牌号”。

钨钢的分类根据ISO标准进行。这种分类的依据是工件的材料种别(如P,M,K,N,S,H牌号)。粘结相成份主要是利用其强度和耐蚀性。

钨钢的基体由两部分组成:一部分是硬化相;另一部分是粘结金属。粘结金属一般是铁族金属,常用的是钴、镍。因此就有了钨钴合金、钨镍合金及钨钛钴合金。

含钨的钢材,比如高速钢和某些热作模具钢,钢材中含钨对钢材硬度和耐热性能有很显著的提高,但是韧性会急剧下降。

钨资源的主要应用也是硬质合金,也就是钨钢。硬质合金,被称为现代工业的牙齿,钨钢制品的使用程度 广泛。

成分结构:

烧结过程

钨钢烧结成型就是将粉末压制成坯料,再进烧结炉加热到一定温度(烧结温度),并保持一定的时间(保温时间),然后冷却下来,从而得到所需性能的钨钢材料。

钨钢烧结过程的四个基本阶段:

1、脱除成形剂及预烧阶段,在这个阶段烧结体发生如下变化:

成型剂的脱除,烧结初期随着温度的升高,成型剂逐渐分解或汽化,排除出烧结体,与此同时,成型剂或多或少给烧结体增碳,增碳量将随成型剂的种类、数量以及烧结工艺的不同而改变。

粉末表面氧化物被还原,在烧结温度下,氢可以还原钴和钨的氧化物,若在真空脱除成型剂和烧结时,碳氧反应还不强烈。粉末颗粒间的接触应力逐渐消除,粘结金属粉末开始产生回复和再结晶,表面扩散开始发生,压块强度有所提高。

2、固相烧结阶段(800℃——共晶温度)

在出现液相以前的温度下,除了继续进行上一阶段所发生的过程外,固相反应和扩散加剧,塑性流动增强,烧结体出现明显的收缩。

3、液相烧结阶段(共晶温度——烧结温度)

当烧结体出现液相以后,收缩很快完成,接着产生结晶转变,形成合金的基本组织和结构。

4、冷却阶段(烧结温度——室温)

在这一阶段,钨钢的组织和相成分随冷却条件的不同而产生某些变化,可以利用这一特点,对钨钢进行热处理以提高其物理机械性能。