硬质合金作为工业的牙齿,是以一种或者多种难熔金属的碳化物(WC、TiC等)作为硬质相,用过渡族金属(Co等)作为黏结相,采用粉末冶金技术制备生产的多相材料.作为切削硬质合金刀具用途的,常用的碳化物有WC、TiC、TaC、NbC等,常用的黏结相有Co、Ni、Fe等.硬质合金的强度主要取决于黏结相的含量.硬质合金具有高强度、高硬度、耐磨损、耐腐蚀、耐高温、线膨胀系数小等优点,在众多的工业生产加工作业中广泛应用,是最优良的工具材料之一.

按照物理学的相关参数来分析,硬质合金力学性能主要表现在以下几个方面:

      1.抗弯强度

       硬质合金的抗弯强度比高速钢低,即使是抗弯强度较高的YG8硬质合金其抗弯强度也只有高速钢的一半左右.硬质合金中钴含量越高,其强度也越高.钴含量相同,WC-TiC-Co合金的抗弯强度随着TiC含量的增加而降低.除了碳化物的种类之外,WC晶粒的大小也对硬质合金的强度有影响.粗晶硬质合金的抗弯强度高于中晶粒硬质合金.

      2.抗压强度

      硬质合金的抗压强度很高,能够比高速钢高30%-50%,约为3500-5600MPa,热等静压产品可达6000MPa.硬质合金的抗压强度与钴含量有关,钴含量5%时抗压强度最大.细晶粒硬质合金的抗压强度大于粗晶粒.YT类硬质合金的抗压强度低于YG类硬质合金,随着TiC含量的增加而降低.添加少量的TaC、NbC、VC等能够细化WC晶粒,从而提高抗压强度.

      由于硬质合金的抗压强度大大高于抗弯强度,所以在设计刀具结构和选择硬质合金刀片时,应尽量使刀头处于压应力状态,而少受弯曲力矩.

      3.抗拉强度

       硬质合金的抗拉强度为750-1500MPa,大约为抗压强度的1/4.由于影响硬质合金材料塑性的因素很多,因此某一硬质合金的抗拉强度通常都是在一定的范围内.

       4.冲击韧性

       硬质合金的冲击韧性比高速钢低,性能较好的YG8合金的冲击韧性为30-40KJ/m²,而W18Cr4V高速钢的冲击韧性为180-320KJ/m².

       含TiC的硬质合金其冲击韧性有所下降,TiC含量有6%增加到10%时,冲击韧性显著降低.温度对WC-Co硬质合金的冲击韧性有一定影响,在较高的温度下,冲击韧性有所提高.

       由于硬质合金的冲击韧性低于高速钢,所以不适宜使用于有强烈冲击和振动的情况,否则可能会引起甭刃.硬质合金冲击韧性的波动较大,其绝对值与试验方法有关,所以比较硬质合金的冲击韧性时,应该实用同一仪器,比较相同尺寸形状的样品.

       5.疲劳强度

       由于刀具通常是在动态条件下工作,所以其疲劳强度十分重要.硬质合金中钴含量越高,疲劳强度也越高.硬质合金的疲劳强度与试样的表面质量有很大关系.表面光洁程度越好,疲劳强度越高.

       硬质合金生产工艺是严谨的过程,每一道工序都直接影响到硬质合金产品的使用性能.