鎢鋼,又稱為硬質合金,是指至少含有一種金屬碳化物組成的燒結復合材料。碳化鎢,碳化鈷,碳化鈮、碳化鈦,碳化鉭是鎢鋼的常見組份。碳化物組份(或相)的晶粒尺寸通常在0.2-10微米之間,碳化物晶粒使用金屬粘結劑結合在一起。粘結劑通常是指金屬鈷(Co),但對一些特別的用途,鎳(Ni),鐵(Fe),或其它金屬及合金也可使用。對于一個待定的碳化物和粘結相的成份組合稱之為“牌號”。
鎢鋼的分類根據(jù)ISO標準進行。這種分類的依據(jù)是工件的材料種別(如P,M,K,N,S,H牌號)。粘結相成份主要是利用其強度和耐蝕性。
隨著中國汽車產業(yè)急速擴張,汽車零部件加工的切削工具的需求不斷增大,中國鋼鐵、交通、建筑等領域對硬質合金的需求也愈發(fā)旺盛。在國外硬質合金跨國公司的戰(zhàn)略圖景中,中國市場已經悄然由配角變?yōu)橹鹘恰?
分析指出,到“十二五”末期,我國硬質合金產量達到3萬噸,銷售收入達到300億元,深加工產品產量占硬質合金總量的40%以上。出口相比“十一五”將翻一番,力爭超過10億美元。硬質合金將向精深加工、工具配套方向發(fā)展;向超細、超粗及涂層復合結構等方向發(fā)展;向循環(huán)經濟、節(jié)能環(huán)保方向發(fā)展;向精密化、小型化方向發(fā)展。
碳化鎢基硬質合金
鎢的碳化物具有高耐磨性和難熔性,其硬度則接近金剛石,因而常被用于一些硬質合金中。目前碳化鎢基硬質合金是鎢的消費領域,這種硬質合金是將碳化鎢微米級粉末和金屬粘合劑(如鈷、鎳、鉬)在真空爐或氫氣還原爐中燒結而成的粉末冶金制品。碳化鎢基硬質合金是大體上可分為碳化鎢—鈷、碳化鎢—碳化鈦—鈷、碳化鎢—碳化鈦—碳化鉭(鈮)—鈷及鋼結硬質合金等四類,這些碳化鎢基硬質合金主要用于制造切削工具、礦山工具和拉絲模等。
鎢鋼燒結過程的四個基本階段:
脫除成形劑及預燒階段,在這個階段燒結體發(fā)生如下變化:
成型劑的脫除,燒結初期隨著溫度的升高,成型劑逐漸分解或汽化,排除出燒結體,與此同時,成型劑或多或少給燒結體增碳,增碳量將隨成型劑的種類、數(shù)量以及燒結工藝的不同而改變。
粉末表面氧化物被還原,在燒結溫度下,氫可以還原鈷和鎢的氧化物,若在真空脫除成型劑和燒結時,碳氧反應還不強烈。粉末顆粒間的接觸應力逐漸消除,粘結金屬粉末開始產生回復和再結晶,表面擴散開始發(fā)生,壓塊強度有所提高。