鎢鋼（英文名：tungsten steel）是一種含有鎢元素的合金鋼，又被稱為硬質合金，俗稱鎢金。它主要是由作為粘結相的鋼和作為硬質相的難熔金屬碳化鎢一起燒結而制成的。其主要元素除了有金屬鎢和碳以外，還包含鉻、釩、鉬[mù]、鈷等金屬元素，可采用電感耦合等離子體法測量各元素的含量，然后可根據鎢鋼中成分的不同分為鎢鈷類硬質合金、鎢鈦鈷類硬質合金、鎢鈦鉭[tǎn]（鈮[ní]）類硬質合金和鋼結類硬質合金。
鎢鋼具有硬度高、耐磨、強度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優良性能，其在常溫下的硬度可達86~93 HRA，特別是它的高硬度，即使在500℃的溫度下也基本保持不變，在1000℃時仍有很高的硬度。除此以外，鎢鋼還具有出色的抗壓能力、高彈性模量和耐腐蝕性，并且具有良好的抗氧化性。但同時鎢鋼具有抗彎強度低、脆性大、怕振以及導熱性能差等不足。
鎢鋼主要用于飾品以及各種工具和耐磨零件等的制作，在機械加工、建材工業等眾多領域有著豐富的應用；除此以外，所制作的鎢鋼制品還可通過粘接、釬[qiān]焊以及機械裝夾等加工方式固定在鋼制刀體或模具體上使用。
發展歷史
19世紀50年代人們發現了鎢有助于提升鋼的性質。隨后在1865年，俄國皮爾米的莫托維利赫工廠首次煉出鎢鋼，發現其制成的刀具質量遠遠好于其他刀具。在那之后不到五十年的時間里，冶金學家們創造出了更好的鎢車刀，從而使金屬的切削速度增加了200倍。但一直等到十九世紀末和二十世紀初鎢鋼才開始被廣泛生產。
主要性質
在普通碳鋼中加入鎢元素所獲得的鎢鋼依然保持了鎢的優良特性，既具有高硬度又耐高溫（熔點可達3377℃），而且其耐磨性好，不容易出現劃傷、變形等現象。除此以外鎢鋼的光亮度高，經拋光之后亮度高且有光澤，還具有良好耐腐蝕性能和抗氧化性，不容易發生褪色或變色等現象。鎢鋼的抗壓強度和彈性模量也很高，其抗壓強度可達6000MPa，彈性模量甚至是高速鋼的2~3倍。鎢鋼的組織和相成分隨冷卻條件的不同而產生某些變化，可以利用這一特點，對鎢鋼進行熱處理以提高其物理機械性能。
分類
鎢鋼可以根據成分的不同分為鎢鈷類硬質合金、鎢鈦鈷類硬質合金、鎢鈦鉭（鈮）類硬質合金和鋼結類硬質合金。
鎢鈷類硬質合金
符號是WC-Co類合金。鎢鈷合金主要由碳化鎢和鈷組成，常溫時硬度有HRA89~92，紅熱硬度有800~900 ℃，國標牌號是YG，牌號中的字母代表合金類型，數字表示含鈷量，數字越大表示含鈷量越多。鎢鈷合金具有良好的堅韌性，可以用來制造加工脆性材料或沖擊力較大工件的刀具，也可用來加工某些有色金屬。但同時該類合金存在熱硬性較差以及高溫下不耐磨的特性，因此不利于用來切削韌性較強的塑性材料。
鎢鈦鈷類硬質合金
符號是WC-TiC-Co類合金。該合金主要由碳化鎢、碳化鈦和鈷組成，其常溫時硬度是HRA89.5~92.8，紅熱硬度是900~1000 ℃，牌號是YT，與鎢鈷類合金的命名方式類似，YT指代合金類型，字母后的就數字越大，合金內碳化鈦含量越高，熱硬性越好，則韌性越差。綜合考慮下，雖然鎢鈦鈷合金的熱硬性較好，但其性脆，不耐沖擊，因此其常用于加工鋼類和其他塑性材料，不利于加工脆性材料。
鎢鈦鉭（鈮）類硬質合金
符號是WC-TiC-TaC(NbC)-Co類合金。該類合金主要由碳化鎢、碳化鈦、碳化鉭（碳化鈮）和鈷組成，牌號是YW。該合金比碳化鈷合金具有更高的抗彎強度和高熱硬度以及更好地高溫抗氧化性和抗熱震性。因此它的通用性好，既可用于加工鋼材，也可用于加工鑄鐵。
鋼結類硬質合金
鋼結類硬質合金無符號說明。該類合金主要由碳化鎢或碳化鈦與碳素鋼或合金鋼組成，牌號是YE。該合金在退火狀態下可以經受各種切削加工和無削加工以及焊接。在火后其硬度可與鎢鈷類硬質合金相媲美，但抗彎強度較低，目前主要用作模具和耐磨零件。
應用方面
飾品領域
鎢鋼可用來制作飾品，如戒指、手鏈、吊墜等。用鎢鋼制作的飾品一般具有硬度高、耐磨，光亮度高，耐腐蝕性能好，鎢鋼比重大、質感強等優點，但同時具有脆性大、不耐沖擊且硬度高，加工難度大的缺點，所以鎢鋼飾品一般沒什么裝飾，偶爾會在戒指上面鑲以黃金、鉑金等貴金屬。
工具領域
鎢鋼被用來制作刀具的用量最大，主要用于制造高速切削和加工高硬度材料的切削刀具，如車刀和銑刀等，而且元素含量不同的鎢鋼有不同加工方式來制作刀具。鎢鋼還可用于制作模具，主要是冷作模如拉深模、沖模、冷擠模和冷鐓模等；還會用來制作螺旋測微器、量塊、塞規等量具。除此以外現代針灸所用的火針也大多用鎢鋼制成。地質礦山工具同樣是鎢鋼的一大用途，主要用于沖擊鑿巖用釬頭、地質勘探用鉆頭、礦山油田用潛孔鉆、牙輪鉆以及截煤機截齒、建材工業沖擊鉆等。鎢鋼還可用來制作耐高壓高溫用腔體，例如生產合成金剛石用的頂錘、壓缸等制品。
零件領域
鎢鋼可用于制作旋轉密封環、壓縮機活塞、車床頂頭、磨床心軸、軸承軸頸等結構零件，鎢鋼（硬質合金）還可用來制作鑿巖工具、采掘工具、鉆探工具、測量量具、耐磨零件、金屬磨具、汽缸襯里、精密軸承、噴嘴等，也可用于制作精軋輥[gǔn]、精密軸承、導桿等耐磨零件，這些耐磨零件可應用于化工工業中的生產儀器。
其他
鎢鋼可作為硬磁材料用作儲藏和提供磁能的永久磁鐵，也可用于制作磁電式儀表、測量儀表、微波器件和微電機的材料。
制備方法
液相燒結法
該方法是將碳化鎢粉與鋼基體形成粉末后進行混合、成形，然后在有液相存在的條件下、可在真空的環境或是氫氣中進行燒結，燒結過后對產品進行檢查退火即可獲得鎢鋼。其中成型方法可選擇擠壓成型或者注射成型。擠壓成型是將混合好的原料粉末與一定量的擠壓成型劑組成可塑性泥料后，經擠壓成型機后可形成一定形狀，再進行脫脂即除去黏結劑，然后燒結成型可獲得鎢鋼。而注射成型是將制作鎢鋼所需的原材料粉末與黏結劑加熱均勻混合后制成注射料，然后經注射成型機形成坯料，用物理和化學的方法合理脫出黏結劑，再高溫燒結成型獲得產品鎢鋼。
冷等靜壓
在傳統液相燒結法的方法上，選擇冷等靜壓的加固方法。將粉末冶金法過程中加壓固結所形成的壓坯放入密閉容器中，在壓坯表面覆蓋彈性模具，然后在室溫條件下向容器中沖入高壓液體，使壓坯在各個方向上均勻受力，從而使壓坯更加牢固后再進行燒結成型。
其余方法
微波燒結法是直接將鎢元素、碳元素和鈷的混合粉末壓坯成型后直接進行燒結成鎢鋼的制作工藝。而電冶熔鑄法是取適量配比的碳化鎢粉末以及廢棄的GCr15軸承鋼粉，再加入微量元素，然后將原料放入中頻感應電爐中制做成自耗電極，在之后將電極放入單臂梁立式電渣爐中制成所需鎢鋼。機械合金法則可將制作鎢鋼所需的原料粉末即鋼粉和鎢粉加入球磨罐中，抽取球磨罐中的空氣至真空后再充入氣，然后球磨一段時間后取出即可獲得鎢鋼。還有自蔓延高溫合成法（SHS）是直接將原料粉末混合，然后采用燃燒合成的方法來制備鎢鋼。
微波加熱具有加熱速度快、整體加熱、選擇性加熱以及非熱效應等傳統熱傳導加熱方式所不具備的特點，但還未大規模工業化應用且微波加熱大規模實施較困難。電冶熔鑄法則具備工藝簡單、生產成本低廉、材料組織致密、純凈且無明顯碳化物偏聚等優點，但它是一種近年來才興起的新的生產工藝，還未完全了解該生產工藝。機械合金法可以提高固態反應的速率，但生產工藝較為復雜。自蔓延高溫合成法可以改善組織性能，所得產品密度較高且燒結性較好，但其所合成的產物空隙較大，且增強相的大小和形貌很難控制。
鎢鋼的牌號及相關性能
測量分析方法
采用電感耦合等離子體原子發射光譜儀測量鎢鋼中硅、錳、磷、鉻、、銅、鉬、釩和鎢這9種元素的含量。在電感耦合等離子體原子發射光譜儀中各元素的分析譜線數值不同，每種元素的質量分數在一定的范圍內與其發射強度呈線性關系。先用儀器獲取各個元素的質量分數與發射強度的線性回歸方程，再將將樣品完全溶解后置于容量瓶中，按儀器工作條件進行測定每個元素的發射強度，將所得數據進行分析可得每個元素的質量分數。
存在問題和缺點
從鎢鋼本身來講，鎢鋼的主要缺點是導熱性和塑性很差以及其韌性差，因此在加工和使用的過程中要避免沖擊、以及避免溫度發生劇烈變化。其次是鎢鋼由于硬度高的原因不能用一般的方法進行加工，需要進行專門的方式和工具來進行，因此增加了加工的復雜性。最后是鎢鋼制作對應的材料時存在組分配比不適量的問題，從而達不到相對應的效果。由于這個原因，加工時不得不使用電火花或線切割來進行處理，并使用特殊的砂輪來進行磨削。
參考資料 >