优点
高硬度与耐磨性:常温下硬度可达 86-93HRA,即使在 500℃的温度下硬度也基本保持不变,在 1000℃时仍有很高的硬度,在切削、磨削、钻孔等加工过程中能够保持长时间的锋利度,减少磨损。
优良的耐热性:能在高温环境下保持其硬度和机械性能,在高速切削、重载切削等高温工作条件下具有显著优势。
良好的抗腐蚀性:对酸、碱等腐蚀性介质具有较好的抵抗能力,在弱酸、弱碱、中性环境下,耐腐蚀性能非常出色。
较高的韧性与抗冲击性:具有一定的韧性和抗冲击性,在受到冲击或碰撞时不易断裂或损坏,提高了使用性。
良好的加工性能:可以通过磨削、电火花加工、激光加工等多种方式进行加工和成型,制造过程更加灵活和多样化。
优异的导电性能:导电系数约为纯铜的 1/3 左右,但比金属铁和不锈钢等低导体要高,在电子器件、电极制造等领域具有广泛应用。
缺点:抗弯强度低、脆性大、怕振以及导热性能差。
制备方法
液相烧结法:将碳化钨粉与钢基体形成粉末后进行混合、成形,然后在有液相存在的条件下,可在真空环境或是氢气中进行烧结,烧结过后对产品进行检查退火即可获得钨钢。成型方法可选择挤压成型或者注射成型。
冷等静压:在传统液相烧结法的基础上,选择冷等静压的加固方法。将粉末冶金法过程中加压固结所形成的压坯放入密闭容器中,在压坯表面覆盖弹性模具,然后在室温条件下向容器中冲入高压液体,使压坯在各个方向上均匀受力,从而使压坯更加牢固后再进行烧结成型。
微波烧结法:直接将钨元素、碳元素和钴元素的混合粉末压坯成型后直接进行烧结成钨钢的制作工艺。
电冶熔铸法:取适量配比的碳化钨粉末以及废弃的 GCr15 轴承钢粉,再加入微量元素钇,然后将原料放入中频感应电炉中制做成自耗电极,之后将电极放入单臂梁立式电渣炉中制成所需钨钢。
机械合金法:将制作钨钢所需的原料粉末即钢粉和钨粉加入球磨罐中,抽取球磨罐中的空气至真空后再充入氩气,然后球磨一段时间后取出即可获得钨钢。
自蔓延高温合成法(SHS):直接将原料粉末混合,然后采用燃烧合成的方法来制备钨钢。
高温硬度稳定性
钢材在温度升高到 200-300℃时,硬度会明显下降;而钨钢在 500℃时硬度几乎不变,1000℃时仍能保持较高硬度(约 HRA 70 以上),这是其作为切削工具的核心优势。
钨钢刀具的硬度远高于高速钢刀具,且高温硬度稳定性更优,适合高速、硬材料切削;而高速钢刀具硬度较低但韧性更好,适合复杂刀具和冲击性切削场景。两者的硬度差异是由材料成分(钨钢以碳化钨为核心,高速钢以铁为基体)决定的,也是它们分工不同的核心原因