燒結碳化物形成一類重要的含有耐火碳化物的大體積分數在金屬粘合劑刀具材料

燒結碳化物形成一類重要的含有耐火碳化物的大體積分數（?90％）在金屬粘合劑刀具材料。通過改變碳化物的尺寸和成分以及粘結相的量，可以獲得不同硬度和韌性值的硬質合金刀具材料。Co 粘合劑中的硬質 WC 用于加工非鋼（即有色合金和鑄鐵），而 Co 粘合劑中的 W、Ti 和 Ta 或 Nb 的多碳化物固溶體用于加工黑色金屬。

與高速鋼刀具相比，硬質合金提供了幾個有益的特性，包括更高的速度能力（3-6 倍）、更高的熱硬度、優異的耐磨性、更高的耐火度、更好的化學穩定性、更大的剛度（硬質合金的楊氏模量約為是鋼的三倍），具有更大的通用性，并降低了粘附趨勢。更大的剛度是由于碳化物相是硬質合金中的連續相，而金屬相在 HSS 中占主導地位。更大的通用性源于改變粘合劑含量以及碳化物的化學性質和尺寸的能力。此外，?。▇5μm）耐火、硬涂層E （單個或多個）可以沉積以提高耐磨性，而不會對基材產生不利影響。硬質合金有一些缺點，包括較低的韌性、較低的機械和熱沖擊耐受性以及較高的加工和制造成本。給出了一些有代表性（nonsteel和鋼）膠合的等級的標稱化學組成和性質鎢硬質合金刀具材料。非鋼等級是直 WC，可以通過具有圓形形態的有角碳化物形態 ( )識別。隨著從粗加工等級發展到精密加工等級，韌性或橫向斷裂強度降低，邊緣和一般耐磨性增加，Co含量和/碳化物晶粒尺寸減小。

開發了具有亞微米晶粒尺寸（~0.1-0.5 μm）的膠結 WC 工具材料以提高韌性和刃口強度。添加少量 (~0.5%) 亞微米碳化鉻的精細分散體以限制晶粒生長。亞微米顆粒的橫向斷裂強度（TRS）尺寸的燒結碳化鎢可以高達2.76  GPA（或400  KSI），其是接近于HSS但這碳化物的硬度可以是顯著更高，即，91.5?一個比較HSS 為 70。

另一種用于高速（>300-400  m min -1硬質合金刀具材料（金屬陶瓷）) 鋼的精加工（低進給）基于 Ni-Mo 粘合劑中的 TiC。ASTM 將金屬陶瓷（ceramic-metal）作為首字母縮寫詞來表示金屬或合金與一種或多種陶瓷相的異質組合，其中后者占體積的約 15-85%，其中相對在制備溫度下金屬相和陶瓷相之間的溶解度很小。盡管嚴格燒結的碳化鎢也屬于這一類別，但通常的做法是僅將 Ti 基材料視為金屬陶瓷。這種金屬陶瓷的進一步改進基于以下四個概念：（i）通過添加其他碳化物（如 MoC、TaC 和 WC）進行改進，（ii）將 TiN 作為單獨的相或作為碳氮化鈦大量添加到 TiC 中(TiCN) 產生 TiC-TiN 金屬陶瓷，(iii) 通過向 Ni-Mo 粘合劑合金中添加 Al 來改變金屬陶瓷的成分，這會在粘合劑相中沉淀細小的金屬間化合物 Ni Al 顆粒以提高熱強度（類似的鎳基高溫合金中發現的強化效果），以及 (iv) 最好通過 PVD 在金屬陶瓷工具上涂上 TiN 涂層。通過這些添加，熱硬度、橫向斷裂強度 (TRS)、抗氧化性 3，熱導率可以顯著提高。較高的 TRS 提供更好的邊緣強度和抗碎裂性，而較高的熱導率提供抗熱震性，這兩者長期以來都限制了該材料的應用。Ni-Mo 粘合劑中的膠結 TiC 用于 鋼和可鍛鑄鐵的選擇性更高速度 (~350-500 ) 精加工。圖 1 顯示了Ni-Mo 粘結劑金屬陶瓷中 TiC的斷口圖，基本上顯示了這種材料的脆性。