钨钢
来源： 科普中国 发布时间：2023-06-09
简介
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非常广泛。
我国现状
我国硬质合金产业存在的主要问题：一是企业规模较小，产业集中度不高。据不完全统计，199家硬质合金企业平均年产能176吨，平均年产量仅86吨，年产量 在1000吨以上的企业只有4家。二是科技投入较少，缺乏高端技术人才，技术研发能力较弱。我国硬质合金工业在科技方面的投入不到销售收入的3%，科技研发水 平不高，原创性核心技术成果较少。三是产品质量水平较低，产品结构有待调整。我国硬质合金产量占世界总产量的40%以上，但硬质合金销售收入不足全球的20%，主要是由于高性能超细合金、高精度高性能研磨涂层刀片、超硬工具材料、复杂大异制品、精密硬质合金数控刀具等高附加值产品产量较少、深加工配套不足以及品种不全所致。
随着中国汽车产业急速扩张，汽车零部件加工的切削工具的需求不断增大，中国钢铁、交通、建筑等领域对硬质合金的需求也愈发旺盛。在国外硬质合金跨国公司的战略图景中，中国市场已经悄然由配角变为主角。
分析指出，到“十二五”末期，我国硬质合金产量达到3万吨，销售收入达到300亿元，深加工产品产量占硬质合金总量的40%以上。出口相比“十一五”将翻一番，力争超过10亿美元。硬质合金将向精深加工、工具配套方向发展;向超细、超粗及涂层复合结构等方向发展;向循环经济、节能环保方向发展;向精密化、小型化方向发展。
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。
应用介绍
钨钢属于硬质合金，又称之为钨钛合金。硬度可以达到89~95hra，正因如此，钨钢的产品（常见的有钨钢手表），具有不易被磨损，坚硬不怕退火，但质脆的特性。
硬质合金中主要成分为碳化钨和钴，其占所有成分的99%，1%为其他金属，所以也被称作钨钢。
常用于高精度机械加工、高精度刀具材料、车床、冲击钻钻头、玻璃刀刀头、瓷砖割刀之上，坚硬不怕退火，但质脆。属于稀有金属之列。
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。硬质合金广泛用作材料，如车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀等，用于切削铸铁、有色金属、塑料、化纤、石墨、玻璃、石材和普通钢材，也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材料。新型硬质合金的切削速度等于碳素钢的数百倍。
钨钢（硬质合金）还可用来制作凿岩工具、采掘工具、钻探工具、测量量具、耐磨零件、金属磨具、汽缸衬里、精密轴承、喷嘴等。
钨钢牌号对照:s1、s2、s3、s4、s5、s25、m1、m2、h3、h2、h1、g1 g2 g5 g6 g7 d30 d40 k05k10 k20 yg3x yg3 yg4c yg6 yg8 yg9 yg12 yl10.2 yl60 yg15 yg20 yg25 yg28yt5 yt14 yt15 p10 p20 m10 m20 m30 m40 v10 v20 v30 v40 z01 z10 z20 z30
钨钢，硬质合金模具，板材，顶锤，辊环，刀具，及各种钨钢硬质合金标准规格有大量库存，毛坯现货供应
如：板材类（长*宽*高）
6*120*（2-15）80*110*（2-30）
70*240*（10-55）100*100*（2-75）
105-105*（2-60）100*160*（10-60）
100*200*（10-60）125*125*（2-15）
150*150*（2-60）165*220*（2-6）
200*200*（2-60）200*300*（2-9）
圆柱类：
φ30.5*91φ35*45φ64*401φ80*100
长条类:
165*1（0.15.20.22.25.30）*（2-6）
320*（6.8.10.12.15.16.18.20.22.25.28.30.35.40）*（2-6）
450*40*（5-20）
圆棒类
φ3.5/4.5/5.5/6.5/8.5/10.5/12.5/14.5*100
φ4.5/6.5/8.5/10.5/12.5*330
其它条类：100*6*（3-6） 100*8*（3-8）100*10*（5-10） 100*12*（6-12） 150*15*5……
饰品
钨钢饰品由金属合金\钨碳化物组成，钨钢饰品具有硬度高、不磨损、不变形、不变色、不过敏。每个钨钢戒指都像加工钻石一样，采用金刚石工具进行切割，抛光。钨钢戒指不象平常珠宝一样容易加工，因为它的硬度太高。莫氏硬度在8.9~9.1之间，是18k黄金的10倍，钛金的4倍。在日常生活中不会磨损。钨钢饰品产品需经过 30多道工序的高温火炼，温度高达1300℃，人工研磨，抛光，使钨钢饰品表面达到镜面光泽。每个合格钨钢饰品采用激光打印，进行合格标记。保证产品的高贵典雅。
饰品种类：戒指、吊坠、手链、手镯、耳钉、手表链。其中，戒指有刻花、平板、镶嵌、镂花等款式。
硬度：碳化钨都优于传统的金属如黄金、白银、铂的硬度比.值得一提的是,这不是一个单纯的金属本身形成具有硬度,这是他们做的合金.一般所说的是碳化钨的合金,只有在特殊情况下,如金刚石可以雕刻。
低过敏：人们同样的关注是,很有些人买珠宝银会考虑:对人体是否过敏?一般来说,钨钢饰品几乎人人穿戴安全.但是,一些含有饰品碳化钨钴元素,有人敏感。
色彩：钨钢具有不同颗粒大小,产生合金以及各色.钨钢手表表盘及表带都可用钨钢做材质.黑色钨钢合金是另一种形式有不同的颜色较常用灰色.此外,关于碳化钨通常只有黑颜色。
钨钢产品应用广泛，如钨钢圆片用作电子行业的专用切削刀具，典型代表产品有切脚机刀片，钨钢v-cut刀，光纤切割刀。
切脚机刀片技术参数及规格：
产品规格一：φ200×φ70×3.5（小刀）
产品规格二：φ250×φ70×3.5（大刀）
产品密度：14.68g/cm
产品硬度：89.9hra
抗弯强度：2890n/mm
材料系列
钨钢系列材料典型代表产品有：圆棒，钨钢板材，钨钢长条等。
模具材料
钨钢级进模具、钨钢拉伸模具、钨钢拉拢模具、钨钢拉丝模具、钨钢热挤压模具、钨钢冷冲模具、钨钢成型冲裁模具、钨钢冷镦模具等
矿用产品
代表产品有;钨钢挖路齿/掘路齿、钨钢枪钻头、钨钢钎头片、钨钢钻头齿、钨钢潜孔钻头齿、钨钢牙轮钻头齿、钨钢截煤机截齿、钨钢空心钻头齿等
耐磨材料
钨钢密封环、钨钢耐磨材料、钨钢柱塞材料、钨钢导轨材料、钨钢喷嘴、钨钢磨床心轴材料等
钨钢材料
钨钢材料学术名称为钨钢型材，典型代表产品有：钨钢圆棒、钨钢长条、钨钢圆片、钨钢板材等
变形原因
影响钨钢产品变形和弯曲的原因很多，对某一产品变形和弯曲的原因要具体情况具体分析，有时是一种因素起作用，有时是多种因素起作用，不能一概而论。
钨钢产品变形和弯曲的原因可从下列几个方面进行分析：
1、碳梯度。
2、钴梯度。
3、温度梯度。
4、压制品密度梯度。
5、装舟不当。
6、收缩系数。
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