周平 王芳

摘 要：通过对硬质合金的发展历程、材料体系及产品应用的简要介绍，分析了硬质舍金产业发展现状，探讨了发展过程中存在的问题与不足，同时展望了硬质合金今后的发展方向。

关键词：硬质合金；综述；发展现状；展望

1 引言

硬质合金是一种以微米级难熔金属化合物（WC、TaC、TiC、NbC等）粉末为基体，并引入过渡族金属（Co，Fe，Ni）为烧结粘结相，通过调整材料体系配方、压制成型，并在一定保护气氛下经高温烧结等粉末冶金方法制备的一种金属陶瓷材料[1，2]。经过几十年的不断发展，硬质合金的材料体系越来越丰富，产品制备的技术含量越来越高，生产规模也越来越大，本文主要就我国硬质合金的发展状况及对未来的发展进行简要分析和探讨。

2 硬质合金的分类

目前来说，硬质合金通常可分为以下四大类：①YG类（WC—Co类）：该类硬质合金制造的刀具具有较好的韧性、耐磨性、导热性等，主要用于矿山工具、耐磨零件，及金属的加工工具。②YT类（WC—TiC— Co类）：由于加人了TiC成分，材料的硬度和耐磨性有所提高。该类硬质合金具有高硬度和高耐热性，抗粘结、抗氧化能力好，加工时磨损小，耐用度高，主要用于钢材的切削加工。③ YW 类（WC—TiC—TaC—Co类）：在YT 中加入TaC，提高了材料的强度、韧性和红硬性。该类硬质合金材料具有很高的高温硬度、高温强度和较强的抗氧化能力，特别适宜于加工各种高合金钢、耐热合金和各种合金铸铁。④ 硬质合金涂层类：在韧性较好的硬质合金基体上，通过CVD（化学气相沉积）、PVD（物理气相沉积）、HVOF（HighVelocity Oxy—Fuel Thermal Spraying）等方法涂覆一层很薄的耐磨化合物，可使基体的强韧性与涂层的耐磨性相结合而提高硬质合金刀具的综合性能，此外，涂层产品尺寸精度高、断屑效果好，特别适宜用于FMS、CIMS（计算机集成制造系统）等自动化加工[3]。

3 硬质合金发展现状及问题点

中国硬质合金工业起步较晚，中华人民共和国成立前基本没有硬质合金生产。“十一五”以来，国家先后给予硬质合金生产企业“技术引进”、“技术开发”、“联合攻关”等多种主题和形式的支持，大大提升了我国硬质合金的生产技术与工艺装备水平，缩短了与国际先进水平的差距。目前，硬质合金的硬度已达93～98HRA，在1000℃的高温下仍具有较好的红硬性，其耐用度是高速钢的几十倍，几乎已发展成为所有工业产业和新技术领域中不可或缺的工具和结构材料。调查显示，2016年，中国硬质合金产量为2.8万吨，预计2020年将达到3.3万吨。此外，中国硬质合金企业的另一个特点是，国外强势企业也加快了对中国市场的渗透，如美国肯纳金属公司、以色列伊斯卡金属切削集团、山特维克集团、瑞典的意大利SAMP公司、日本株式会社泰珂洛等跨国企业分别在天津、河北、大连、上海、广州等地投资建厂，中国硬质合金产业形成了国有、民营、外商独资、中外合资等多种形式并存的局面。虽然我国硬质合金工业取得了突飞猛进的发展和进步，但与国外先进企业如Sandvik，Kennametal等相比，仍有比较大的差距。目前来说，我国硬质合金产业发展过程中主要存在如下几个问题：

问题一：产品结构失衡，产业集中度不高。中国虽然作为硬质合金生产制造大国，但产品均以中低档为主，且硬质合金企业“多”、“散”、“小”的状况依然未有根本性转变，产业集中度偏低，国际竞争力不强。

问题二：高端产品比重不足，结构调整任重道远。由于我国没有真正建立硬质合金行业准入门槛，发展

比较盲目，中低档产品产能过剩。但高精度刀具、模具、工程机械配件等高附加值产品数量少、品种不全、比重低。

问题三：产业关键技术突破不足，整体创新能力不强。我国硬质合金产业研发设备与仪器不够先进，原创性核心技术成果少，技术集成度低，行业整体创新能力不足、核心竞争力不强。

问题四：废旧合金回收利用率低。近年来，国内硬质合金企业意识到矿产资源的不可再生的重要性，

多数企业开始注重废旧合金的回收利用。目前为止，废旧合金利用率约占全年总产量的20%左右。

4 硬质合金产业展望

结合我国硬质合金工业发展现状，建议重点从以下四方面实现新的突破：

（1）制造装备及加工技术创新升级。我国的硬质合金产业经过不断的技术引进与改造，以及“重点突破”科研攻关，出现了一大批的先进制造技术。长远来看，提升整体装备水平是中国硬质合金产业转型的必经之路，尤其是用于生产制造高附加值深加工产品的高端装备，从而推动产品结构优化与产业升级，提升产业竞争力，占据高端产品市场。

（2）晶粒的细化、超粗晶粒硬质合金的制备。超细晶硬质合金的特点是具有高韧性和高耐磨性）[4] ，主要用于铸铁、铸钢、有色金属等工件的精车、铣削和各种孔加工刀具，最新的纳米晶合金可以磨制直径小于0.2mm 的微型钻頭和铣刀；超粗晶粒（晶粒度≥5.Otzm）的硬质合金目前尚属研发阶段，该材料具有较高的热导率和抗热冲击及抗热疲劳性能。

（3）功能涂层的制备。涂层硬质合金具有较基体更高的硬度和耐磨性[5]，同时又有韧性较好的基体保证，涂层硬质合金是近年来硬质合金领域中取得的伟大成就之一。但是，耐磨性和韧性间的互斥性是硬质合金的本质缺陷，很多产品服役情况下均很难满足工作要求，很容易在相界处出现涂层剥落或龟裂现象。贺跃辉等研究发现，对WC+Co涂层进行合理渗碳处理后，在显微组织空间形成梯度分布，在保证耐磨特性的情况下大大提高了抗冲击韧性和断裂韧性[6] 。

（4）保护和合理利用稀缺矿产资源。硬质合金产业是高度依赖资源的一类产业，资源对硬质合金产业发展影响巨大，循环经济和再生回收技术成为了当前的热点。为缓解钨资源稀缺所带来的压力，对废合金进行回收纯化、高效循环利用技术开发，实现资源综合开发再利用、企业向环保经济转变。

5 结 论

众所周知，钨是一类非常重要的国家战略资源。实现钨资源的高效与高值化利用，是一项关乎国家稳定的技术性政治策略。随着我国国民经济规模高速发展，经济产业结构的调整与优化，给我国硬质合金产业的发展提供了很好的机遇与环境。因此，我国硬质合金企业应当抓住当前的市场机遇，转变观念，增强市场竞争意识，调整产业产品结构，转变增长和盈利模式，进而提升我国在硬质合金行业的整体经营水平与核心竞争力，实现我国硬质合金产业的再次飞跃。

参考文献：

[1] 储开宇.硬质合金产业在我国的发展现状与展望[J].煤矿机械，2oll，1（32）：l3一l6.

[2] 陶国林，蒋显全，黄靖.硬质合金刀具材料的发展现状与趋势[J].金属功能材料，2O11，6（18）：79—83.

[3] 林朝平，叶伟昌.硬质合金刀具材料的新进展[J].硬质合金，2OO1（7）：63-65.

[4] 任莹晖，张璧，周志雄.不同晶粒度硬质合金的磨削力预测[J].纳米技术与精密工程，2008，6（6）：415-423.

[5] 于启勋.硬质合金刀具材料技术水平的进展[J].新技术新工艺，2007（5）：8-10.

[6] 张武装，刘咏，贺跃辉，等.c。含量对硬质合金梯度结构和性能的影响[J].中国钨业，2004，19（6）：34—37