介紹一下硬質合金的主要成分有哪些？起什么作用？
硬質合金作為一種工具材料，硬質合金對世界經濟的發展起著重要的推動作用。然而，很多人都知道硬質合金具有高硬度和高的抗彎強度，但是真正了解硬質合金的卻不多，要了解硬質合金必須從硬質合金的成分開始，那么硬質合金的主要成分有哪些？下面由三鑫硬質合金小編來分享。

硬質合金的主要成分是一種由難熔金屬化合物和粘結金屬所構成的組合材料。硬質合金中的的難熔金屬化合物通常指的是WC（碳化鎢）、TiC（碳化鈦）、Ta(Nb)C（碳化但）、VC（碳酸亞乙烯酯）等，粘結金屬通常指Co（鈷）、Ni（鈮）、Fe（鐵）等，它們在硬質合金中各自起著十分重要的作用。

碳化鎢（WC）
從百度百科詞條對于碳化鎢（WC）的解釋是這樣的--碳化鎢是一種由鎢和碳組成的化合物，化學式為WC，英文為Tungsten Carbide，也常被簡稱為Carbide。為黑色六方晶體，有金屬光澤，硬度與金剛石相近，為電、熱的良好導體。碳化鎢不溶于水、鹽酸和硫酸，易溶于硝酸－氫氟酸的混合酸中。純的碳化鎢易碎，若摻入少量鈦、鈷等金屬，就能減少脆性。用作鋼材切割工具的碳化鎢，常加入碳化鈦、碳化鉭或它們的混合物，以提高抗爆能力。碳化鎢的化學性質穩定，WC（碳化鎢）合金具有很好的韌性和耐磨性，但在切削鋼材時，易產生刀瘤和月牙洼磨損。同時在高溫下，合金硬度和強度急劇下降。所以，這類鎢鈷合金最適宜使用在有色金屬和低塑性鑄鐵的加工，而不宜用于鋼的切削加工。
硬質合金始于WC（碳化鎢）- Co（鈷）硬質合金，它是成分最簡單，使用范圍最廣泛的一種合金。

鈷（Co）
從百度百科詞條對于鈷（Co）的解釋是這樣的—化學元素符號Co，銀白色鐵磁性金屬，表面拋光后有淡藍光澤，在周期表中位于第4周期、第Ⅷ族，原子序數27，原子量58.9332，密排六方晶體，常見化合價為+2、+3。 鈷是具有光澤的鋼灰色金屬，比較硬而脆，有鐵磁性，加熱到1150℃時磁性消失。鈷的化合價為+2價和+3價。在常溫下不和水作用，在潮濕的空氣中也很穩定。在空氣中加熱至300℃以上時氧化生成Co0，在白熱時燃燒成Co3O4。氫還原法制成的細金屬鈷粉在空氣中能自燃生成氧化鈷。金屬鈷主要用于制取鈷合金。
鈷基合金是鈷和鉻、鎢、鐵、鎳組中的一種或幾種制成的合金的總稱。含有一定量鈷的刀具鋼可以顯著地提高鋼的耐磨性和切削性能。含鈷50%以上的司太立特硬質合金即使加熱到1000℃也不會失去其原有的硬度，如今這種硬質合金已成為含金切削工具和鋁間用的最重要材料。在這種材料中，鈷將合金組成中其它金屬碳化物晶粒結合在一起，使合金具更高的韌性，并減少對沖擊的敏感性能，這種合金熔焊在零件表面，可使零件的壽命提高3～7倍。鈷基合金的耐熱性是因為形成了難熔的碳化物，這些碳化物不易轉為固體溶體，擴散活動性小，在溫度在1038℃以上時，鈷基合金的優越性就顯示無遺。這對于制造 高效率的高溫發動機，鈷基合金就恰到好處。在航空渦輪機的結構材料使用含20%～27%鉻的鈷基合金，可以不要保護覆層就能使材料達高抗氧化性。

碳化鈦（TiC）
從百度百科詞條對于碳化鈦TiC的解釋是這樣的：TiC淺灰色，立方晶系，不溶于水，具有很高的化學穩定性，與鹽酸、硫酸幾乎不起化學反應，但能夠溶解于王水，硝酸，以及氫氟酸中，還溶于堿性氧化物的溶液中。
相對分子質量：59.91
密度4.93g/cm3
熔點3160℃，沸點4820℃
可由骨炭與二氧化鈦在電爐中加熱制得。是硬質合金的重要成分。用作金屬陶瓷，具有高硬度、耐腐蝕、熱穩定性好的特點。還可用來制造切削工具。在煉鋼工業中用作脫氧劑。
碳化鈦是典型的過渡金屬碳化物。它的鍵型是由離子鍵、共價鍵和金屬鍵混合在同一晶體結構中，因此碳化鈦具有許多獨特的性能。晶體的結構決定了碳化鈦具有高硬度、高熔點、耐磨損以及導電性等基本特征。碳化鈦陶瓷是鈦、鋯、鉻過渡金屬碳化物中發展最廣的材料。
為了解決鋼材加工時產生的刀瘤和月牙洼磨損，經研究就開發出了WC-TiC-Co硬質合金。TiC具有耐磨抗氧化和抗月牙洼磨損等特性，但是，TiC及其固溶體比WC脆得多，其合金韌性差。TiC含量超過18%，合金不僅脆，而且難以焊接。

Ta(Nb)C碳化但
從百度百科詞條對于碳化鎢的解釋是這樣的：分子式：TaC；沸點：5500℃。
性質：分子量：192.956。淺棕色金屬狀立方結晶粉末，屬氯化鈉型立方晶系。不溶于水，難溶于無機酸，能溶于氫氟酸和硝酸的混合酸中并可分解?？寡趸芰姡妆唤沽蛩徕浫廴诓⒎纸?。導電性大，室溫時電阻為30Ω，顯示超導性質。
用途：用于粉末冶金、切削工具、精細陶瓷、化學氣相沉積、硬質耐磨合金刀具、工具、模具和耐磨耐蝕結構部件添加劑，提高合金的韌性。碳化鉭的燒結體顯示金黃色，可作手表裝飾品。
目前也用碳化鉭做硬質合金燒結晶粒長大抑制劑用，對抑制晶粒長大有明顯效果，密度為14.3g/cm3。

為了獲得既能抗刀瘤和抗月牙洼磨損，同時又具有較好的耐磨性和韌性的合金，經研究就又出現WC-TaC-Co硬質合金。TaC使合金具有較好的耐磨性、韌性、抗月洼磨損（比TiC差）和耐高溫性能（改善高溫強度、高溫硬度和抗氧化性）。添加TaC有助于降低摩擦系數，從而降低刀具溫度。其合金能在高切削刃溫度下承受大的沖擊負荷。然而由于TaC極為昂貴，無法大量使用。常用于切除熱焊瘤。

為獲得兼備WC-TiC-Co和WC-TaC-Co兩類合金所具有的最佳性能的合金，研究產生了WC-TiC-TaC-Co硬質合金。它可以切削鋼，也可以切削加工鑄鐵和有色金屬，特別適用于加工高合金鋼、耐熱合金和合金鑄鐵。它一出現，就得到很快的發展，幾乎取代了WC-TiC-Co合金。影響其大勢發展的是涂層合金的出現。
涂層合金的基體采用具有高韌性的合金，其表面涂層TiC、Ti(CN)、TiN、AI2O3......，則具有很好的耐磨性和抗月牙洼磨損，因此，涂層合金既具有高韌性、高耐磨性又能抗月牙洼磨損，其壽命成十倍提高。TaC、NbC、VC、Cr3C2...等在合金中除做主體成分外，還常以添加物成分加入合金中，其主要作用是：降低合金性能對燒結溫度和時間的敏感性，或者說，使合金磁力（Hc）和硬度（HRA）合格的燒結溫度和時間的范圍增大，抑制燒結時碳化物晶粒長大；改變相組成，提高合金耐熱性，添加劑能使WC-Co合金二相區變寬，減小碳對合金性能影響的敏感性；提高合金月牙洼磨損，減少刀瘤，改善斷屑性能等。

VC
從百度百科詞條對于碳酸亞乙烯酯（VC）的解釋是這樣的： 碳酸亞乙烯酯，VC分子量：86.05；分子式：C3 H 2 O 3；；熔 點： 19 -22 ℃；沸 點： 165 ℃；硬度：HV2900。
VC在硬質合金中的應用：VC是一種難熔金屬化合物，在硬質合金的粉末冶金生產時適量添加可使材料的韌性提高。
VC加入鋰離子電解液中，可改善負極SEI膜的成膜特性，改善電池循環性能。
VVC的主要作用：VC在合金中除做主體成分外，還常以添加物成分加入合金中，其主要作用是：降低合金性能對燒結溫度和時間的敏感性，或者說，使合金磁力（Hc）和硬度（HRA）合格的燒結溫度和時間的范圍增大，抑制燒結時碳化物晶粒長大；改變相組成，提高合金耐熱性，添加劑能使WC-Co合金二相區變寬，減小碳對合金性能影響的敏感性；提高合金月牙洼磨損，減少刀瘤，改善斷屑性能等。
VC在合金中以添加劑物成分加入時，其添加的量的多少應因不同基體合金成分的不同而不同，由于VC的存在可導致合金粉末的壓縮性能下降，隨VC含量的增大，壓坯密度下降的幅度有下降的趨勢。
VC在硬質合金粉末中的存在能明顯地影響粉末的壓制過程，加入VC后會使密度降低，由于VC的密度（HV2900）比WC（hv2350)高，VC溶入WC后形成復式碳化物的硬度也比WC的高，加入VC后的密度下降現象說明：經長時間高能球磨后VC溶入WC的顆粒內或成極薄層均勻分布于WC顆粒周圍，使顆粒表面硬度升高，從而影響粉末壓縮性能下降。粉末壓縮性能的下降取決于VC的含量，當VC含量下降到一定范圍內變動時，壓坯密度的下降幅度非常接近，當VC含量增大到一定量時，在高壓制壓力區，壓坯密度的下降幅度更大一些，壓坯密度這種隨VC含量的增大呈二階段式的、出現平臺下降現象可能與VC含量少，尚未形成連續的VC薄層時的下降幅度不同于形成薄層后的下降幅度有關。
VC在合金中的另一種作用是以抑制劑的形式出現，抑制劑能有效地阻止WC晶粒在燒結過程中的長大。在粉末冶金中眾多的抑制劑（Cr3C2、NbC、TaC）中以VC的抑制效果最好。

TiN對粘結金屬的濕潤性差，所得合金孔隙度高，抗彎強度低。但具有抗熱震、抗熱疲勞和極好的抗月牙洼磨損等性能。
以WC-TiC-TiN取代WC-TiC-TaC制成的合金按其抗彎強度和抗氧化性可與含TaC合金相匹敵。
在TiC基合金中加入TiN使其強度得到明顯提高。
自1923年硬質合金的發明始起致其近代工具材料的應用及發展使人類改造自然的效率成倍，發社會生產發展作出了卓絕的貢獻。短短幾十年的硬質合金發展，其觸角已經伸到世界經濟的各個領域，已成為現代社會和新技術領域不可缺少的工具材料。

硬質合金成分演變和發展歷程

WC碳化鎢基燒結硬質合金成分發展演變歷程

無WC碳化鎢基燒結硬質合金成分發展演變歷程

年份

成分

年份

成分

1923～1925

WC-Co

1923～1931

TiC-Mo2C-Ni，Cr，Mo

1929～1931

WC-TiC-Co

1930～1931

TaC-Ni

1930～1931

WC-TaC(VC,NbC)-Co

1931

TiC-TaC-Co

1932

WC-TiC-TaC(NbC)-Co

1931

TiC-Cr，Mo,W,Ni,Co

1938

WC-Cr3C2-Co

1938

TiC-VC-Ni，Fe

1956

WC-TiC-Ta(Nb)C- Cr3C2-Co

1944

TiC-NbC-Ni，Co-Cr

1959

WC-TiC-HfC-Co

1949

TiC-TiB2，

1968～1969

WC-TiC-Ta(Nb)C-- HfC-Co

1950

TiC(Mo2C,，TaC)-Ni,Co-Cr

1968～1969

WC-TiC-Ta(Nb)C-- HfC-Co

1950

TiC-TiB2

1965～1978

TiC，TiN，Ti(CN)，HfC，AI3O2涂層

1957～1970

TiC-Mo2C混合物-Ni，Mo

1967～1970

亞微細WC-Co

1968～1970

(Ti-Mo)C固溶體-Ni，Mo,Cr

1974～1977

多晶金剛石涂層覆層的WC基合金

1969～1970

TiC-TiN-Ni

1973～1978

復碳化物，碳氮化物-氮化物以及碳化物-碳氮化物-氮化物-氧化物復合涂層

1968

TiC-AI3O2

1976～1979

添加Ru復雜硬質合金

1972～1975

TiC-TaN-Ni

標簽：顯微硬質合金含量