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硬質(zhì)合金刀具

高效切削是20 世紀(jì)90 年代迅速走向?qū)嶋H應(yīng)用的先進(jìn)加工技術(shù),在航空航天、精密模具、汽車零部件,以及精密機(jī)械等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,在金屬切削領(lǐng)域,（1）刀具價(jià)格降低30%,最終產(chǎn)品的單件成本降低1%；（2）刀具壽命提高50%,單件成本降低1%；（3）切削效率提高20%,單件成本可降低20%�？梢钥闯�,高效切削可以通過提高加工效率,來達(dá)到在產(chǎn)品生命周期內(nèi)減少相應(yīng)的人工成本、能源消耗、設(shè)備折舊等各方面支出的目的,從而大大降低產(chǎn)品成本。不僅如此,高效的生產(chǎn)效率可以幫助企業(yè)抓住市場(chǎng)機(jī)遇,從而提升企業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力。

硬質(zhì)合金刀具物理性能均衡,是非常理想的刀具材料。事實(shí)上,硬質(zhì)合金在過去90年的時(shí)間中,一直在提高切削速度和切削效率方面扮演著重要的角色。隨著刀具涂層技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,硬質(zhì)合金的切削性能發(fā)生了本質(zhì)的變化,在高效切削加工中的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。作為刀具材料,硬質(zhì)合金是目前高速切削技術(shù)中最重要的組成部分,在切削實(shí)踐中發(fā)揮著不可或缺的作用。

根據(jù)(中國整體硬質(zhì)合金刀具消費(fèi)市場(chǎng)走勢(shì))統(tǒng)計(jì),2010 年我國的金屬切削刀具市場(chǎng)容量已達(dá)330億元,約占全球市場(chǎng)的20%,已成為全球最大的刀具消費(fèi)市場(chǎng)。其中包括進(jìn)口刀具約110 億元和國產(chǎn)刀具約220 億元。進(jìn)口的基本上是高端刀具,而國產(chǎn)刀具中的高端刀具只有20 億元,還不到國產(chǎn)刀具總量的10%。

可見,2010 年我國的高端刀具市場(chǎng)約有130 億元,國產(chǎn)率只有15%左右。

在110 億的進(jìn)口刀具中,除了約10 億元的高性能高速鋼刀具外,主要是硬質(zhì)合金刀具,約占100 億元,其中可轉(zhuǎn)位刀片和刀體約70億元,整體硬質(zhì)合金刀具約20億元,刀柄約10億元。這些進(jìn)口刀具大多進(jìn)入了我國航空航天、汽車摩托車、軌道交通、能源電力、模具制造等重點(diǎn)行業(yè)的高端制造領(lǐng)域。

國產(chǎn)的220億元刀具中大部分屬于低端產(chǎn)品,絕大部分仍是高速鋼標(biāo)準(zhǔn)刀具,加工效率和加工精度都較低,常用于傳統(tǒng)機(jī)床和低精度機(jī)床上。從表2可以看出,我國在PCD/PCBN等超硬刀具的用量比例上與國外差別并不大,但在硬質(zhì)合金刀具,尤其是整硬刀具的使用量比例上存在巨大差距。

整硬刀具大致可分為鉆頭、鉸刀、絲錐和立銑刀,鉆頭、鉸刀和絲錐為孔加工刀具,立銑刀主要用于銑削平面和曲面。整硬鉸刀和整硬絲錐的產(chǎn)值不大,鉆頭和立銑刀是整硬刀具的主要產(chǎn)品,占整硬刀具的98%以上。

國產(chǎn)整硬刀具往往集中在低檔鉆頭及銑刀和PCB 行業(yè)微徑刀具,該類刀具雖然市場(chǎng)可觀,但附加值很低,逐步淪為資源消耗型產(chǎn)品。高端整硬刀具市場(chǎng)則由歐美及日本產(chǎn)品占主導(dǎo)地位。

硬質(zhì)合金具有很高的硬度、強(qiáng)度、耐磨性和耐腐蝕性,被譽(yù)為“工業(yè)牙齒”,用于制造切削工具、刀具、鉆具和耐磨零部件,廣泛應(yīng)用于軍工、航天航空、機(jī)械加工、冶金、石油鉆井、礦山工具、電子通訊、建筑等領(lǐng)域,伴隨下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,硬質(zhì)合金市場(chǎng)需求不斷加大。并且未來高新技術(shù)武器裝備制造、尖端科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及核能源的快速發(fā)展,將大力提高對(duì)高技術(shù)含量和高質(zhì)量穩(wěn)定性的硬質(zhì)合金產(chǎn)品的需求。據(jù)前瞻網(wǎng)分析,從《2013-2017年中國硬質(zhì)合金行業(yè)市場(chǎng)前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》中預(yù)計(jì)到2015年我國硬質(zhì)合金的產(chǎn)量將到達(dá)3萬噸,工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到約230億元。

韓國YesTool公司推出的“KRUZ”硬質(zhì)合金機(jī)夾孔加工刀具,采用了硬質(zhì)相晶粒分別為0.2+0.5+0.8μm的混合型高鈷(13%)超細(xì)晶粒度基體,使刀具基體材料的強(qiáng)度和硬度都有較大的提高,配以接近整體型鉆頭強(qiáng)度的機(jī)夾刀片幾何結(jié)構(gòu)和夾緊方式以及獨(dú)創(chuàng)的鉆尖設(shè)計(jì)和高性能的氮化鈦(TiN)與氮鋁化鈦(TiAlN)納米物理涂層(PVD),不僅適用于加工軟質(zhì)到硬質(zhì)工件,甚至對(duì)極難加工的特殊材料工件,都能體現(xiàn)出優(yōu)秀的切削性能。

瑞典山特維克可樂滿公司(SandvikCoromant)新推出的鋼材車削牌號(hào)GC4225、GC4235,采用了超細(xì)晶粒的梯度硬質(zhì)合金基體,配以氮碳化鈦中溫化學(xué)涂層(MT-CVD)和細(xì)晶柱狀a-Al2O3化學(xué)涂層,表面則采用消除表面應(yīng)力的后處理工藝,即通過噴丸處理去掉前刀面CVD涂層的拉應(yīng)力表層(TiN),使露出表面的Al2O3的拉應(yīng)力下降40%,內(nèi)層涂層的應(yīng)力下降20%,顯著改善了刀片的抗微崩刃性能和抗剝落能力,在提高刀刃完整性和可靠性的同時(shí)還提高了涂層表面的光潔度,降低了刀片與切屑之間的粘結(jié)性。GC4225可覆蓋從粗加工到精加工80%的應(yīng)用領(lǐng)域,與一般的P25刀片比較刀具壽命可提高60%,生產(chǎn)效率提高33%,為鋼件加工的首選牌號(hào)。株洲鉆石切削刀具股份有限公司繼兩年前推出用于鑄鐵加工的YBD系列黑金剛牌號(hào)后,新推出的用于鋼材加工的第二代黑金剛系列牌號(hào)——YBC152和 YBC252也采用了表面富鈷的梯度硬質(zhì)合金基體材料,配以厚層的纖維狀TiCN和細(xì)晶粒Al2O3的CVD涂層,具有極強(qiáng)的抗塑性變形能力和刃口強(qiáng)度,特別適合鋼材的高速加工。新一代黑金剛牌號(hào)刀片在相同切削條件下,可提高切削速度25%以上；在同樣切削速度下,刀具壽命可提高30%以上。在本次展會(huì)上推出表面富鈷梯度硬質(zhì)合金基體材料新牌號(hào)的還有：美國Kennametal公司的通用材質(zhì)牌號(hào)KU30T、Valenite公司的加工不銹鋼牌號(hào)VP5535、以色列ISCAR公司的適用于高速加工的改進(jìn)型Al2O3MT-CVD復(fù)合涂層“a-TEC”系列(如：IC9150、IC9250、IC9350)牌號(hào)等。

在硬質(zhì)合金中添加少量的元素可強(qiáng)化材料的硬質(zhì)相和粘結(jié)相、凈化晶界并顯著提高材料的抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性。日本住友電工硬質(zhì)合金株式會(huì)社推出的ACE系列涂層牌號(hào)(AC700G、AC2000、AC3000),采用了加鋯(Zr)的硬質(zhì)合金基體材料,使新牌號(hào)基體材料的紅硬性大幅度提高。日立工具技術(shù)株式會(huì)社新推出的HG系列涂層新牌號(hào)(HG8010、HG8025)則采用了所謂“三重鋯效果”的CVD涂層新技術(shù),其“第一重鋯效果”就是在硬質(zhì)合金基體材質(zhì)中添加了鋯(Zr)元素,以提高基體的抗高溫變形能力；“第二重鋯效果”則是用細(xì)晶柱狀的鋯(Zr)涂層取代通常的MT-TiCN涂層,從而提高了涂層的抗氧化性；“第三重鋯效果”則是在涂層表面涂覆一層白色的鋯(Zr)涂層,以提高刀具表面的潤滑性、耐熱性和抗剝落性。這種新型涂層牌號(hào)刀片具有良好的耐熱性,特別適用于高效加工,與傳統(tǒng)刀片相比,可提高加工效率150%,降低加工成本20～30%。

超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金得到了越來越廣泛的采用。除上述幾家公司的新牌號(hào)采用了超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金基體外,Kennametal公司推出的新牌號(hào)KC5525、KC5510也采用了晶粒細(xì)化的高鈷硬質(zhì)合金基體,擁有鈷含量達(dá)10%的超級(jí)細(xì)化晶粒的硬質(zhì)合金基體,配以高鋁含量的TiAlNPVD涂層,使刀具在斷續(xù)切削時(shí)具有很高的刃口韌性的同時(shí),又具有極強(qiáng)的抗熱變形能力。ISCAR公司推出的用于整體硬質(zhì)合金立銑刀的“AL-TEC”涂層系列(如：IC900、IC903、IC908、IC910等)牌號(hào),同樣采用了超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金基體,配以高鋁含量TiAlN(PVD)涂層,使其在銑削加工硬度高達(dá)60～62HRC的淬硬鋼時(shí),與原有的IC903牌號(hào)相比,刀具壽命提高150%。Valenite公司的用于鑄鐵高速車削加工的VP1595牌號(hào),也是在超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金基體上,采用MT-CVD涂覆18μm厚的TiCN/Al2O3/TiC涂層,后刀面則涂覆了一層灰色的TiC,以便于觀察刀具刃口的磨損情況和刀片轉(zhuǎn)位,該牌號(hào)在粗加工球墨鑄鐵時(shí),加工效率比其它K05～K10牌號(hào)提高50%。

從上述新牌號(hào)可以看出,伴隨著基體材料性能的改進(jìn)和提高,刀具涂層技術(shù)取得了更為迅猛的發(fā)展,中溫化學(xué)涂層、柱狀a-Al2O3化學(xué)涂層、高性能物理涂層、新型原子涂層、納米結(jié)構(gòu)涂層、黃色三氧化二鋁化學(xué)涂層、白色鋯涂層、高鋁含量TiAlN涂層、TiSiN涂層、CrSiN涂層、AlCrSiN涂層、TiBON涂層等大量新型涂層呈現(xiàn)多樣化和系列化的趨勢(shì),使硬質(zhì)合金材料新牌號(hào)層出不窮,大大提高了硬質(zhì)合金刀具的切削加工性能。

瑞典山高(SECO)公司繼兩年前推出TP1000、TP2000、TP3000三個(gè)高性能ISO-P類硬質(zhì)合金涂層牌號(hào)后,新推出了號(hào)稱“新行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”的TP2500通用型ISO-P類硬質(zhì)合金涂層新牌號(hào),它是在山高公司新一代Triple-Zero基體材質(zhì)上,采用了被稱為DurAtomic的涂層技術(shù)而形成的全新的硬質(zhì)合金涂層牌號(hào)。DurAtomic涂層的a-Al2O3由原子長(zhǎng)成,與通常的CVD涂層所生成的a-Al2O3相比,DurAtomic涂層具有更高的耐磨性和韌性。TP2500被設(shè)計(jì)成普通鋼件車削(ISOP15～P30)的首選牌號(hào),也可作為ISOM20和ISOK30的補(bǔ)充牌號(hào)。據(jù)山高公司技術(shù)人員介紹,新的TP2500刀片可提高加工效率50%以上,提高刀具壽命300%以上。

德國藍(lán)幟金屬加工技術(shù)集團(tuán)倍銳特公司(LMT-BOEHLERIT)利用中溫化學(xué)涂層技術(shù)開發(fā)出了“黃色氧化鋁復(fù)合涂層”技術(shù),結(jié)合該公司新開發(fā)的Durotec齒狀過渡層技術(shù),使黃色氧化鋁涂層和過渡層間在具有極好的粘合性的同時(shí),又具有良好的散熱性,并推出了SteeltecLC215K和LC225K系列刀片牌號(hào)。SteeltecLC215K在切削鋼材時(shí)可以達(dá)到300m/min以上的切削速度,刀片壽命比現(xiàn)有其它刀片提高了30%。而SteeltecLC225K則在LC215K的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高了刀片的韌性,使刀片使用壽命在原有的基礎(chǔ)上又延長(zhǎng)了30%。

納米結(jié)構(gòu)涂層(Nanocoating)技術(shù)迅速發(fā)展的涂層新技術(shù),其涂層材料的晶粒度一般都在100nm以下,具有良好的切削性能。這次展會(huì)上,國內(nèi)、外多家公司都有納米結(jié)構(gòu)涂層新牌號(hào)推出。日本住友電工硬質(zhì)合金株式會(huì)社推出的超級(jí)ZX涂層牌號(hào)(ACP200、ACP300、ACK300和AC530U),采用了相互交疊的總層數(shù)達(dá)1000層的超薄TiAlN與AlCrN納米級(jí)涂層,每層涂層的厚度約為10納米,大幅度提高了涂層表面的硬度和抗氧化性。與傳統(tǒng)的TiAlN涂層相比,超級(jí)ZX涂層的硬度提高了40%,開始氧化溫度也提升了200℃,從而提高刀具的加工效率1.5倍；在相同切削條件下,提高刀具壽命2倍。推出納米結(jié)構(gòu)涂層新牌號(hào)的還有日本日立株式會(huì)社,該公司新推出的納米涂層ATH、ACS系列牌號(hào)與通常的TiAlN(PVD)涂層牌號(hào)相比,具有更高的硬度和耐氧化性,其耐氧化溫度達(dá)到1100℃,顯微硬度達(dá)到3600HV,可適用于從預(yù)硬鋼到淬火鋼的高速干式切削加工。株洲鉆石切削刀具股份有限公司新推出的納米結(jié)構(gòu)nc-TiAlN涂層新牌號(hào)(YBG102、YBG202、YBG302和YBG203)是在超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金基體表面涂覆2～4μm的納米TiAlN,該系列牌號(hào)覆蓋了鋼、不銹鋼、鑄鐵、耐熱合金、高溫合金、鈦合金等大多數(shù)材料的車削和銑削加工,具有廣泛的適應(yīng)性。

在涂層中,通過晶粒細(xì)化技術(shù)來提高涂層表面光潔度,使涂層表面光滑,以提高涂層刀具抗摩擦、抗粘結(jié)的能力也是涂層技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方向。日本三菱綜合材料株式會(huì)社推出的高效加工鋼材的專利技術(shù)UC6110超級(jí)涂層硬質(zhì)合金牌號(hào),前刀面為由抑制結(jié)晶生長(zhǎng)的細(xì)至納米級(jí)的TiCN與抑制結(jié)晶生長(zhǎng)的納米級(jí)三氧化二鋁構(gòu)成的納米結(jié)構(gòu)CVD涂層,具有極高的韌性和超強(qiáng)的耐磨損性,外表面為一層黃色的特殊Ti金屬化合物,使涂層表面平滑化。后刀面為黑色的超平滑涂層,以確保刀具磨損的穩(wěn)定性。住友電工硬質(zhì)合金株式會(huì)社新推出的超級(jí)FF涂層牌號(hào)(AC410K、AC610M、AC630M、ACP100、ACK200),是在專用的硬質(zhì)合金基體上,涂覆超細(xì)晶粒的TiCN,提高了涂層與基體的結(jié)合力,再在其上涂覆超細(xì)超平滑化的FF鋁基膜,使表面硬度提高了30%,表面粗糙度降低了50%,與通常的材質(zhì)相比,可提高加工效率1.5倍,提高刀具壽命2倍以上。

從這次展會(huì)所推出的硬質(zhì)合金刀具材料新牌號(hào)可以看出,當(dāng)前硬質(zhì)合金刀具材料牌號(hào)正向著兩個(gè)相反的方向發(fā)展,一方面,通用型牌號(hào)的適用面越來越廣,通用性越來越強(qiáng)。另一方面,專用型牌號(hào)越來越具有針對(duì)性,更加適應(yīng)被加工材料和切削條件,從而達(dá)到提高切削效率的目的。如：美國Kennametal公司推出的新的KU系列(KU10T、KU25T、KU30T)牌號(hào)就具有非常廣泛的通用性。其中,KU10T和KU25T采用了具有高韌性的和高耐磨性的硬質(zhì)合金基體,并配以高含鋁量的TiN+TiAlN復(fù)合PVD涂層；而KU30T則采用了韌性極好的富鈷層梯度硬質(zhì)合金基體,配以TiN+TiCN+TiN復(fù)合CVD涂層。新的KU系列牌號(hào)可廣泛適用于鋼、不銹鋼、鑄鐵、非鈦合金、高溫合金和硬材料的車削、鏜孔、切槽、切斷和螺紋加工。該公司新推出的KC5510和KC5525則是專為高效率加工高溫合金而設(shè)計(jì)的牌號(hào),晶粒細(xì)化的高鈷硬質(zhì)合金基體,配以高性能的TiAlNPVD涂層,使刀片具有極強(qiáng)的抗熱變形能力,可以比其它PVD涂層刀具提高兩倍以上的切削速度。日本Tungaloy超硬工具株式會(huì)社推出的T6000系列牌號(hào)(T6020、T6030),則是專為不銹鋼車削加工開發(fā)的CVD牌號(hào)。ISCAR公司推出的專用于高速銑削加工灰鑄鐵和球墨鑄鐵的DO-TEC涂層牌號(hào)(DT7150),采用了Al2O3-MTCVD內(nèi)涂層加TiAlNPVD外涂層的復(fù)合涂層技術(shù),具有極高的耐磨性及抗剝落性。

從本次展會(huì)可以看到,金剛石CVD涂層刀具的性能又有了進(jìn)一步的提高,產(chǎn)品覆蓋了可轉(zhuǎn)位刀具和整體硬質(zhì)合金刀具。廈門金鷺特種材料有限公司展出了新開發(fā)的“青霜”系列超細(xì)結(jié)晶金剛石涂層立銑刀。與通常的金剛石涂層相比,“青霜”系列金剛石涂層為超細(xì)結(jié)晶,平均粒度<1μm,涂層表面更加光滑,刀具壽命可提高20倍以上。日本OSG公司也展出了適用于石墨電極和銅電極加工的超微粒結(jié)晶金剛石涂層銑刀,結(jié)晶粒度為1μm,涂層厚度6～20μm,使刀具的刃口更加鋒利,減少切削中的粘結(jié),降低了工件表面的粗糙度。美國SGS刀具公司則推出了非晶體的金剛石(AmorphousDiamond)涂層立銑刀,用以加工最具磨損特性的材料。刀具表面是沿著刀具曲面精確形成的晶瑩光滑的厚度約為1μm的非晶體金剛石薄膜,其最顯著的特點(diǎn)是使刀具在具有金剛石極高的抗磨損能力(表面硬度達(dá)60～90GPa)的同時(shí),又具有光滑的刀具表面,降低了刀具表面與工件的摩擦,從而大大降低了切削溫度。此外,非晶體金剛石涂層的另一大特點(diǎn)是對(duì)刀具基體材質(zhì)沒有特殊要求,可在任何材質(zhì)的刀具基體表面涂覆,其涂覆溫度僅為150℃。據(jù)介紹SGS非晶體金剛石刀具可比AlTiN涂層刀具的壽命長(zhǎng)6倍。

納米及超細(xì)結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金將成為未來技術(shù)發(fā)展的新方向。普通結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金的耐磨性與韌性相互排斥,協(xié)調(diào)這種矛盾一直是硬質(zhì)合金研究方面焦點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn),在硬質(zhì)合金粘結(jié)相含量一定的情況下,當(dāng)碳化鎢(WC)晶粒度減小到0.8μm以下時(shí),不僅合金的硬度提高,而且強(qiáng)度也有提高,隨著晶粒度的進(jìn)一步減小,提高幅度更加明顯。

這種兼有高硬度和高強(qiáng)度的硬質(zhì)合金刀具在加工硬而脆的材料(如冷鑄鐵等)時(shí)顯示出優(yōu)異的使用性能。WC-10Co超細(xì)硬質(zhì)合金的硬度(HRA)可達(dá)到93,橫向斷裂強(qiáng)度大于5000MPa。納米及超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金具有普通硬質(zhì)合金不可比擬的優(yōu)越性能,滿足現(xiàn)代加工工業(yè)以及特種應(yīng)用領(lǐng)域?qū)π虏牧霞庸ひ�求的能力大副提高。納米及超細(xì)結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金的這種“雙高”(高耐磨性、高韌性)性能,特別適用于制造適應(yīng)高負(fù)荷、高應(yīng)力磨損、銳利、剛性好工具和模具,如印刷電路板(PCB)微鉆、V-CUT刀、銑刀等。

關(guān)于納米及超細(xì)結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金的晶粒度問題,目前沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。一般認(rèn)為,晶粒度小于0.5μm的硬質(zhì)合金為超細(xì)硬質(zhì)合金,晶粒度小于0.2μm的硬質(zhì)合金為納米硬質(zhì)合金。在這方面,瑞典Sandvik和德國粉末冶金協(xié)會(huì)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)權(quán)威。

20世紀(jì)90年代以來,圍繞細(xì)化晶粒,制取超細(xì)乃至納米結(jié)果硬質(zhì)合金的研究開發(fā)已經(jīng)成為世界硬質(zhì)合金技術(shù)領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。美國Rutgers大學(xué)于1989年率先研制成功納米結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金并取得專利。納米結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金的問世,是硬質(zhì)合金領(lǐng)域中具有劃時(shí)代意義的重大突破,為解決硬質(zhì)合金強(qiáng)度和硬度之間的矛盾開辟了新的途徑。

硬質(zhì)合金是一種金屬,通過硬度試驗(yàn)可以反映硬質(zhì)合金材料在不同的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)及熱處理工藝條件下機(jī)械性能的差異,因此硬度試驗(yàn)廣泛應(yīng)用于硬質(zhì)合金性能的檢驗(yàn)、監(jiān)督熱處理工藝的正確性及新材料的研究。

2011年中國硬質(zhì)合金產(chǎn)量為2.35萬噸,硬質(zhì)合金行業(yè)銷售收入209億元,硬質(zhì)合金出口近5000噸,出口創(chuàng)匯超過3.6億美元,硬質(zhì)合金深加工產(chǎn)品產(chǎn)量達(dá)到6600噸,占合金總產(chǎn)量的1/3。所生產(chǎn)的硬質(zhì)合金產(chǎn)品品種基本齊全,規(guī)格型號(hào)超過4萬個(gè),產(chǎn)量和品種基本能滿足中國各經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的需求。

我國硬質(zhì)合金產(chǎn)業(yè)存在的主要問題：一是企業(yè)規(guī)模較小,產(chǎn)業(yè)集中度不高。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),199家硬質(zhì)合金企業(yè)平均年產(chǎn)能176噸,平均年產(chǎn)量?jī)H86噸,年產(chǎn)量在1000噸以上的企業(yè)只有4家。二是科技投入較少,缺乏高端技術(shù)人才,技術(shù)研發(fā)能力較弱。我國硬質(zhì)合金工業(yè)在科技方面的投入不到銷售收入的3%,科技研發(fā)水平不高,原創(chuàng)性核心技術(shù)成果較少。三是產(chǎn)品質(zhì)量水平較低,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有待調(diào)整。我國硬質(zhì)合金產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的40%以上,但硬質(zhì)合金銷售收入不足全球的20%,主要是由于高性能超細(xì)合金、高精度高性能研磨涂層刀片、超硬工具材料、復(fù)雜大異制品、精密硬質(zhì)合金數(shù)控刀具等高附加值產(chǎn)品產(chǎn)量較少、深加工配套不足以及品種不全所致。

隨著中國汽車產(chǎn)業(yè)急速擴(kuò)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(lǐng)域?qū)τ操|(zhì)合金的需求也愈發(fā)旺盛。在國外硬質(zhì)合金跨國公司的戰(zhàn)略圖景中,中國市場(chǎng)已經(jīng)悄然由配角變?yōu)橹鹘恰?/P>

分析指出,到“十二五”末期,我國硬質(zhì)合金產(chǎn)量達(dá)到3萬噸,銷售收入達(dá)到300億元,深加工產(chǎn)品產(chǎn)量占硬質(zhì)合金總量的40%以上。出口相比“十一五”將翻一番,力爭(zhēng)超過10億美元。硬質(zhì)合金將向精深加工、工具配套方向發(fā)展;向超細(xì)、超粗及涂層復(fù)合結(jié)構(gòu)等方向發(fā)展;向循環(huán)經(jīng)濟(jì)、節(jié)能環(huán)保方向發(fā)展;向精密化、小型化方向發(fā)展。

GB/T 14445-1993 煤炭采掘工具用硬質(zhì)合金制品

GB/T 2077-1987 硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片圓角半徑

GB/T 2079-1987 無孔的硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片

GB/T 2081-1987 硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位銑刀片

GB/T 1481-1998 金屬粉末(不包括硬質(zhì)合金粉末)在單軸壓制中壓縮性的測(cè)定

GB/T 5166-1998 燒結(jié)金屬材料和硬質(zhì)合金彈性模量測(cè)定

GB/T 9096-2002 燒結(jié)金屬材料(不包括硬質(zhì)合金)沖擊試驗(yàn)方法

GB/T 9097.1-2002 燒結(jié)金屬材料(不包括硬質(zhì)合金)表觀硬度的測(cè)定第一部分:截面硬度基本均勻的材料

GB/T 5319-2002 燒結(jié)金屬材料(不包括硬質(zhì)合金) 橫向斷裂強(qiáng)度的測(cè)定

GB/T 6480-2002 鑿巖用硬質(zhì)合金釬頭

GB/T 17985.1-2000 硬質(zhì)合金車刀第1部分:代號(hào)及標(biāo)志

GB/T 17985.2-2000 硬質(zhì)合金車刀第2部分:外表面車刀

GB/T 17985.3-2000 硬質(zhì)合金車刀第3部分:內(nèi)表面車刀

GB/T 18376.2-2001 硬質(zhì)合金牌號(hào)第2部分:地質(zhì)、礦山工具用硬質(zhì)合金牌號(hào)

GB/T 18376.3-2001 硬質(zhì)合金牌號(hào)第3部分:耐磨零件用硬質(zhì)合金牌號(hào)

GB/T 3488-1983 硬質(zhì)合金顯微組織的金相測(cè)定

GB/T 3489-1983 硬質(zhì)合金孔隙度和非化合碳的金相測(cè)定

GB/T 9217.2-2005 硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼第2部分:圓柱形旋轉(zhuǎn)銼（A型）

GB/T 9217.3-2005 硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼第3部分:圓柱形球頭旋轉(zhuǎn)銼（C型）

GB/T 9217.4-2005 硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼第4部分:圓球形旋轉(zhuǎn)銼（D型）

GB/T 9217.5-2005 硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼第5部分:橢圓形旋轉(zhuǎn)銼（E型）

GB/T 9217.6-2005 硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼第6部分:弧形圓頭旋轉(zhuǎn)銼（F型）

GB/T 9217.7-2005 硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼第7部分:弧形尖頭旋轉(zhuǎn)銼（G型）

GB/T 9217.8-2005 硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼第8部分:火炬形旋轉(zhuǎn)銼（H型）

GB/T 9217.9-2005 硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼第9部分:60°和90°圓錐形旋轉(zhuǎn)銼（J型和K型）

GB/T 9217.10-2005 硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼第10部分:錐形圓頭旋轉(zhuǎn)銼（L型）

GB/T 9217.11-2005 硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼第11部分:錐形尖頭旋轉(zhuǎn)銼（M型）

GB/T 9217.12-2005 硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼第12部分:倒錐形旋轉(zhuǎn)銼（N型）

GB/T 9217.1-2005 硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼第1部分:通用技術(shù)條件

GB/T 3848-1983 硬質(zhì)合金矯頑(磁) 力測(cè)定方法

GB/T 3849-1983 硬質(zhì)合金洛氏硬度(A標(biāo)尺) 試驗(yàn)方法

GB/T 3850-1983 致密燒結(jié)金屬材料與硬質(zhì)合金密度測(cè)定方法

GB/T 3851-1983 硬質(zhì)合金橫向斷裂強(qiáng)度測(cè)定方法

GB/T 20255.5-2006 硬質(zhì)合金化學(xué)分析方法鉻量的測(cè)定火焰原子吸收光譜法

GB/T 20255.2-2006 硬質(zhì)合金化學(xué)分析方法鈷、鐵、錳和鎳量的測(cè)定火焰原子吸收光譜法

GB/T 20255.3-2006 硬質(zhì)合金化學(xué)分析方法鉬、鈦和釩量的測(cè)定火焰原子吸收光譜法

GB/T 20255.4-2006 硬質(zhì)合金化學(xué)分析方法鈷、鐵、錳、鉬、鎳、鈦和釩量的測(cè)定火焰原子吸收光譜法

GB/T 20255.1-2006 硬質(zhì)合金化學(xué)分析方法鈣、鉀、鎂和鈉量的測(cè)定火焰原子吸收光譜法

GB/T 5163-2006 燒結(jié)金屬材料（不包括硬質(zhì)合金）可滲性燒結(jié)金屬材料密度、含油率和開孔率的測(cè)定

GB/T 5242-2006 硬質(zhì)合金制品檢驗(yàn)規(guī)則與試驗(yàn)方法

GB/T 5243-2006 硬質(zhì)合金制品的標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和貯存

GB/T 9062-2006 硬質(zhì)合金錯(cuò)齒三面刃銑刀

GB/T 10947-2006 硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆

GB/T 10948-2006 硬質(zhì)合金T形槽銑刀

GB/T 5124.3-1985 硬質(zhì)合金化學(xué)分析方法電位滴定法測(cè)定鈷量

GB/T 5124.4-1985 硬質(zhì)合金化學(xué)分析方法過氧化物光度法測(cè)定鈦量

GB/T 5159-1985 金屬粉末(不包括硬質(zhì)合金用粉) 與成型和燒結(jié)有聯(lián)系的尺寸變化的測(cè)定方法

GB/T 5167-1985 燒結(jié)金屬材料和硬質(zhì)合金電阻率的測(cè)定

GB/T 2078-2007 帶圓角圓孔固定的硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片尺寸

GB/T 2080-2007 帶圓角沉孔固定的硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片尺寸

GB/T 21182-2007 硬質(zhì)合金廢料

GB/T 5318-1985 燒結(jié)金屬材料(不包括硬質(zhì)合金) 無切口沖擊試樣

GB/T 5124.1-2008 硬質(zhì)合金化學(xué)分析方法總碳量的測(cè)定重量法

GB/T 5124.2-2008 硬質(zhì)合金化學(xué)分析方法不溶（游離）碳量的測(cè)定重量法

GB/T 16770.2-2008 整體硬質(zhì)合金直柄立銑刀第2部分：技術(shù)條件

GB/T 2527-2008 礦山、油田鉆頭用硬質(zhì)合金齒

GB/T 16456.2-2008 硬質(zhì)合金螺旋齒立銑刀第2部分：7:24 錐柄立銑刀型式和尺寸

GB/T 16456.4-2008 硬質(zhì)合金螺旋齒立銑刀第4部分：技術(shù)條件

GB/T 16456.9-2010 硬質(zhì)合金電子切削刀具：切腳機(jī)刀片和V-CUT刀尺寸型號(hào)

GB/T 16456.3-2008 硬質(zhì)合金螺旋齒立銑刀第3部分：莫氏錐柄立銑刀型式和尺寸

GB/T 16456.1-2008 硬質(zhì)合金螺旋齒立銑刀第1部分：直柄立銑刀型式和尺寸

GB/T 16770.1-2008 整體硬質(zhì)合金直柄立銑刀第1部分：型式與尺寸

GB/T 3612-2008 量規(guī)、量具用硬質(zhì)合金毛坯

GB/T 6110-2008 硬質(zhì)合金拉制模型式和尺寸

GB/T 20255.6-2008 硬質(zhì)合金化學(xué)分析方法火焰原子吸收光譜法一般要求

GB/T 11102-2008 地質(zhì)勘探工具用硬質(zhì)合金制品

GB/T 18376.1-2008 硬質(zhì)合金牌號(hào)第1部分：切削工具用硬質(zhì)合金牌號(hào)

GB/T 3879-2008 鋼結(jié)硬質(zhì)合金材料毛坯

GB/T 10417-2008 碳化鎢鋼結(jié)硬質(zhì)合金技術(shù)條件及其力學(xué)性能的測(cè)試方法

GB/T 14330-2008 硬質(zhì)合金機(jī)夾三面刃銑刀

GB/T 14301-2008 整體硬質(zhì)合金鋸片銑刀

GB/T 4251-2008 硬質(zhì)合金機(jī)用鉸刀

GB/T 6883-1995 線、棒和管拉模用硬質(zhì)合金模坯

GB/T 6885-1986 硬質(zhì)合金混合粉取樣和試驗(yàn)方法

GB/T 11101-2009 硬質(zhì)合金圓棒毛坯

GB/T 23369-2009 硬質(zhì)合金磁飽和（MS）測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法

GB/T 23370-2009 硬質(zhì)合金壓縮試驗(yàn)方法

GB/T 14388-2010 木工硬質(zhì)合金圓鋸片

GB/T 6335.1-2010 旋轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)沖擊式硬質(zhì)合金建工鉆第1部分：尺寸

GB/T 25667.1-2010 整體硬質(zhì)合金直柄麻花鉆第1部分：直柄麻花鉆型式與尺寸

GB/T 25667.2-2010 整體硬質(zhì)合金直柄麻花鉆第2部分：2°斜削平直柄麻花鉆型式與尺寸

GB/T 25667.3-2010 整體硬質(zhì)合金直柄麻花鉆第3部分：技術(shù)條件

GB/T 6335.2-2010 旋轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)沖擊式硬質(zhì)合金建工鉆第2部分：技術(shù)條件

GB/T 25670-2010 硬質(zhì)合金斜齒立銑刀

GB/T 25666-2010 硬質(zhì)合金直柄麻花鉆

GB/T 7963-1987 燒結(jié)金屬材料(不包括硬質(zhì)合金) 拉伸試樣

GB/T 7964-1987 燒結(jié)金屬材料(不包括硬質(zhì)合金) 室溫拉伸試驗(yàn)

GB/T 7997-1987 硬質(zhì)合金維氏硬度試驗(yàn)方法

GB/T 26052-2010 硬質(zhì)合金管狀焊條

GB/T 26053-2010 硬質(zhì)合金噴焊粉

GB/T 26054-2010 硬質(zhì)合金再生混合料

GB/T 25992-2010 整體硬質(zhì)合金和陶瓷直柄球頭立銑刀尺寸

GB/T 26050-2010 硬質(zhì)合金X射線熒光測(cè)定金屬元素含量熔融法

GB/T 26051-2010 硬質(zhì)合金鈷粉中硫和碳量的測(cè)定紅外檢測(cè)法

GB/T 26280-2010 鑿巖用硬質(zhì)合金整體釬

GB/T 3849.2-2010 硬質(zhì)合金洛氏硬度試驗(yàn)（A標(biāo)尺）第2部分：標(biāo)準(zhǔn)試塊的制備和校準(zhǔn)

GB/T 28248-2012 印制板用硬質(zhì)合金鉆頭

GB/T 11108-1989 硬質(zhì)合金熱擴(kuò)散率的測(cè)定方法

GB/T 1817-1995 硬質(zhì)合金常溫沖擊韌性試驗(yàn)方法

硬質(zhì)合金具有硬度高、耐磨、強(qiáng)度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優(yōu)良性能,特別是它的高硬度和耐磨性,即使在500℃的溫度下也基本保持不變,在1000℃時(shí)仍有很高的硬度。硬質(zhì)合金廣泛用作刀具材料,如車刀、銑刀、刨刀、鉆頭、鏜刀等,用于切削鑄鐵、有色金屬、塑料、化纖、石墨、玻璃、石材和普通鋼材,也可以用來切削耐熱鋼、不銹鋼、高錳鋼、工具鋼等難加工的材料。新型硬質(zhì)合金刀具的切削速度等于碳素鋼的數(shù)百倍。

硬質(zhì)合金還可用來制作鑿巖工具、采掘工具、鉆探工具、測(cè)量量具、耐磨零件、金屬磨具、汽缸襯里、精密軸承、噴嘴、五金模具（如拉絲模具、螺栓模具、螺母模具、以及各種緊固件模具,硬質(zhì)合金的優(yōu)良性能逐步替代了以前的鋼鐵模具）。

近二十年來,涂層硬質(zhì)合金也問世了。1969年瑞典研制成功了碳化鈦涂層刀具,刀具的基體是鎢鈦鈷硬質(zhì)合金或鎢鈷硬質(zhì)合金,表面碳化鈦涂層的厚度不過幾微米,但是與同牌號(hào)的合金刀具相比,使用壽命延長(zhǎng)了3倍,切削速度提高25%～50%。20世紀(jì)70年代已出現(xiàn)第四代涂層工具,可用來切削很難加工的材料。

硬質(zhì)合金棒主要適用于鉆頭,立銑刀,絞刀。它也可用于切割,沖壓和測(cè)量工具。它被用于造紙,包裝,印刷,有色金屬加工行業(yè)。此外,它還廣泛用于加工高速鋼刀具,硬質(zhì)合金銑刀,硬質(zhì)合金刀具,NAS的切削刀具,航空刀具,硬質(zhì)合金鉆頭,銑刀取芯鉆頭,高速鋼,taperd銑刀,公制銑刀,微型結(jié)束銑刀,鉸試點(diǎn),電子刀具,階梯鉆,金屬切割鋸,雙保證金鉆,槍桿子,角度銑刀,硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼,硬質(zhì)合金刀具等。

現(xiàn)階段,硬質(zhì)合金刀具在發(fā)達(dá)國家已占刀具類型的主導(dǎo)地位,比重高達(dá)70%。而高速鋼刀具卻正以每年1%～2%的速度縮減,所占比例已降至30%以下。

同時(shí),硬質(zhì)合金切削刀具在我國也已經(jīng)成為加工企業(yè)所需的主力刀具,被廣泛地應(yīng)用在汽車及零部件生產(chǎn)、模具制造、航空航天等重工業(yè)領(lǐng)域,但我國刀具企業(yè)卻盲目地、大量地生產(chǎn)高速鋼刀以及一些低檔標(biāo)準(zhǔn)刀具,完全沒有考慮到市場(chǎng)飽和度和企業(yè)所需,最終把具有高附加值、高科技含量的中高端刀具市場(chǎng)“拱手相讓”給國外企業(yè)。

有資料顯示,我國刀具的年銷售額大約為145億元,其中硬質(zhì)合金刀具所占的比重不足25%,但國內(nèi)制造業(yè)所需的硬質(zhì)合金刀具已經(jīng)占據(jù)刀具的50%以上,這種盲目生產(chǎn)已經(jīng)嚴(yán)重滿足不了國內(nèi)制造業(yè)對(duì)硬質(zhì)合金刀具日益增長(zhǎng)的需求,從而形成了中高端市場(chǎng)的真空狀態(tài),最終被國外企業(yè)所占據(jù)。

2007年,我國生產(chǎn)的1.65萬噸硬質(zhì)合金中,有4500噸用于切削刀具生產(chǎn)上,數(shù)量上和日本相當(dāng)。但制成刀具后的價(jià)值僅8億美元,遠(yuǎn)不及日本的25億美元,這充分說明國內(nèi)硬質(zhì)合金高效刀具的整體生產(chǎn)水平與國外仍有相當(dāng)大的差距。所以,在國內(nèi)企業(yè)不能滿足市場(chǎng)需求的前提下,制造業(yè)的需求就不得不依靠大量進(jìn)口來解決。有資料顯示,主要外商在中國中高端刀具市場(chǎng)上的銷售年增長(zhǎng)率達(dá)30%,已超過國產(chǎn)刀具的年均增長(zhǎng)水平。

WC理論含碳量為6.128%(原子50%),當(dāng)WC含碳量大于理論含碳量,則WC中出現(xiàn)游離碳(WC+C)。游離碳的存在,燒結(jié)時(shí)使其周圍的WC晶粒長(zhǎng)大,致使硬質(zhì)合金晶粒不均勻。碳化鎢一般要求化合碳高(≥6.07%),游離碳(≤0.05%),總碳則決定于硬質(zhì)合金的生產(chǎn)工藝和使用范圍。

正常情況下,石蠟工藝真空燒結(jié)用WC總碳主要決定于燒結(jié)前壓塊內(nèi)的化合氧含量。含一份氧要增加0.75份碳,即WC總碳=6.13%+含氧量%×0.75(假設(shè)燒結(jié)爐內(nèi)為中性氣氛,實(shí)際上目前多數(shù)真空爐為滲碳?xì)夥?所用WC總碳小于計(jì)算值)。

目前我國WC的總碳含量大致分為三種：石蠟工藝真空燒結(jié)用WC的總碳約為6.18±0.03%(游離碳將增大)。石蠟工藝氫氣燒結(jié)用WC的總碳含量為6.13±0.03%。橡膠工藝氫氣燒結(jié)用WC總碳=5.90±0.03%。上述工藝有時(shí)交叉進(jìn)行,因此確定WC總碳要根據(jù)具體情況。

不同使用范圍、不同Co(鈷)含量、不同晶粒度的合金所用WC總碳可做一些小的調(diào)整。低鈷合金可選用總碳偏高的碳化鎢,高鈷合金則可選用總碳偏低的碳化鎢�？傊�,硬質(zhì)合金的具體使用需求不同對(duì)碳化鎢粒度的要求也不同。

2、硬質(zhì)合金超聲波清洗機(jī)在清洗液中的氣體被脫出后,超聲波效果更好。

3、清洗液可以被加熱到引火點(diǎn)以上,對(duì)污垢的溶解力倍增。

4、在清洗中利用高溫液體給清洗部品提供均等的熱量后進(jìn)行干燥。

5、在真空中溶液沸點(diǎn)下降蒸發(fā)速度加快,因迅速形成高真空,覆蓋在物體上的溶劑一舉蒸發(fā)。