Основа цементированного карбида состоит из двух частей: одна часть представляет собой затвердевшую фазу; другая часть - это связанный металл.

Закаленная фаза представляет собой карбид переходного металла в периодической таблице, такой как карбид вольфрама, карбид титана и карбид тантала. Твердость у них высокая, температура плавления выше 2000°С, а некоторые даже превышают 4000°С. Кроме того, сходными свойствами обладают нитриды, бориды и силициды переходных металлов, которые также могут выступать в качестве упрочняющих фаз в твердых сплавах. Наличие упрочненной фазы определяет чрезвычайно высокую твердость и износостойкость сплава. Связующим металлом обычно является металл группы железа, обычно используются кобальт и никель.

При изготовлении цементированного карбида используемый порошок сырья имеет размер частиц от 1 до 2 микрон и является очень чистым. Сырье смешивают в соответствии с указанным соотношением состава, добавляют в спирт или другую среду, измельчают влажным способом в мельнице с мокрым шариком, так что его тщательно перемешивают и измельчают, сушат, просеивают, а затем добавляют с помощью формовочного агента, такого как воск или клей, а затем сушат и пропускают. Просеять смесь. Затем, когда смесь гранулируют, прессуют и нагревают до температуры, близкой к температуре плавления связующего металла (от 1300 до 1500 ° С), затвердевшая фаза образует эвтектический сплав со связующим металлом. После охлаждения затвердевшие фазы распределяются в виде сетки из связанных металлов, которые тесно связаны друг с другом, образуя сплошное целое. Твердость цементированного карбида зависит от содержания затвердевшей фазы и размера зерна, то есть чем выше содержание затвердевшей фазы и чем мельче зерно, тем больше твердость. Ударная вязкость цементированного карбида определяется связующим металлом. Чем выше содержание связующего металла, тем выше прочность на изгиб.

В 1923 году Schreiter из Германии добавил 10% к 20% кобальта в качестве связующего для порошка карбида вольфрама, изобрел новый сплав карбида вольфрама и кобальта, который уступает только алмазу по твердости. Первый тип цементированного карбида. Когда инструмент из этого сплава режет сталь, лезвие быстро изнашивается, и даже кромка лезвия ломается. В 1929 году Шварцков в США добавил к первоначальному составу определенное количество сложных карбидов карбида вольфрама и карбида титана, что улучшило характеристики инструмента для резки стали. Это еще одно достижение в истории разработки цементированного карбида.

Цементированный карбид обладает рядом превосходных свойств, таких как высокая твердость, износостойкость, прочность и ударная вязкость, термостойкость и коррозионная стойкость, особенно его высокая твердость и износостойкость, которые остаются в основном неизменными даже при температуре 500 ° C. Он все еще имеет высокая твердость при 1000 ° С. Карбид широко используется в качестве инструментального материала, такого как токарные инструменты, фрезы, строгальные станки, сверла, расточные инструменты и т. Д., Для резки чугуна, цветных металлов, пластмасс, химического волокна, графита, стекла, камня и обычной стали , также может быть использован для резки труднообрабатываемых материалов, таких как жаропрочная сталь, нержавеющая сталь, сталь с высоким содержанием марганца и инструментальная сталь. Скорость резания новых твердосплавных инструментов теперь в несколько сотен раз выше, чем у углеродистой стали.

Цементированный карбид также может быть использован для изготовления инструментов для бурения горных пород, инструментов для горных работ, буровых инструментов, измерительных приборов, изнашиваемых деталей, металлических шлифовальных инструментов, гильз цилиндров, прецизионных подшипников, насадок и т. Д. Также предлагается цементированный карбид с покрытием в течение почти двух десятилетий. В 1969 году Швеция успешно разработала инструмент для наслоения карбида титана. Основа инструмента - твердый сплав вольфрама с титаном и кобальтом или твердый сплав с вольфрамом и кобальтом. Толщина поверхностного покрытия из карбида титана составляет всего несколько микрометров, но по сравнению с аналогичным сплавом. Срок службы увеличивается в 3 раза, а скорость резания увеличивается на 25% до 50%. Четвертое поколение инструментов для нанесения покрытий появилось в 1970-х годах для резки сложных материалов.

Суперсплавы обычно работают при температуре выше 700 ° C (или даже 1000 ° C) и должны обладать особыми свойствами, такими как стойкость к окислению и жаропрочность.

Окисление и коррозия являются слабыми сторонами металлов. В условиях высоких температур реакция окислительной коррозии металлов будет значительно ускорена. В результате поверхность металла будет шероховатой, что повлияет на его точность и прочность, и даже детали будут списаны. Если он работает в условиях высокой температуры агрессивной среды (такой как фосфор, сера и ванадий в газе после сгорания бензина при высокой температуре и высоком давлении), коррозионный эффект будет более сильным, поэтому высокотемпературный сплав должен иметь высокую стойкость к окислению и коррозия.

Суперсплавы, работающие при очень высоких температурах, должны иметь достаточное сопротивление ползучести (то есть медленную и непрерывную деформацию твердых материалов при определенных напряжениях), чтобы гарантировать, что они подвергаются определенным температурам и напряжениям. Работая долгие часы, общая деформация все еще находится в пределах определенного допуска.

Суперсплавы работают в условиях высокой температуры или в условиях переменной температуры, более подвержены усталостному разрушению, чем нормальная температура, или вызывают значительные тепловые нагрузки из-за повторяющихся быстрых изменений холода и нагрева во время работы. Суперсплавы должны обладать хорошей устойчивостью к усталости (т. Е. Внезапному разрушению материалов или деталей при длительных переменных нагрузках).

Для удовлетворения потребностей новейших высокотехнологичных, высокотемпературных сплавов на основе тугоплавких металлов (температура плавления W 3400 ° C, Re3160 ° C, Ta 2996 ° C, Mo 2615 ° C, Nb 2415 ° C) могут работать в условиях высокой влажности выше 1500 ° C, подходит для изготовления компонентов космических аппаратов, работающих в условиях высоких температур и высоких нагрузок. Среди тугоплавких металлов сплавы Та и Nb имеют характеристики высокой термостойкости и коррозионной стойкости, а также высокой прочности и твердости. Некоторые сплавы на основе висмута могут работать в диапазоне от 1300 до 1600 ° С, что на 300-500 ° С выше, чем у сплавов на основе никеля. Разработанный в Китае сплав на основе висмута, содержащий W8% и Hf2%, по-прежнему обладает высокой прочностью, хорошей обрабатываемостью и свариваемостью при сверхвысокой температуре 2000 ° C и является более идеальным суперсплавом. Керметы иногда также входят в состав суперсплавов.