烧结碳化物形成一类重要的含有耐火碳化物的大体积分数在金属粘合剂刀具材料

烧结碳化物形成一类重要的含有耐火碳化物的大体积分数（⩾90％）在金属粘合剂刀具材料。通过改变碳化物的尺寸和成分以及粘结相的量，可以获得不同硬度和韧性值的硬质合金刀具材料。Co 粘合剂中的硬质 WC 用于加工非钢（即有色合金和铸铁），而 Co 粘合剂中的 W、Ti 和 Ta 或 Nb 的多碳化物固溶体用于加工黑色金属。

与高速钢刀具相比，硬质合金提供了几个有益的特性，包括更高的速度能力（3-6 倍）、更高的热硬度、优异的耐磨性、更高的耐火度、更好的化学稳定性、更大的刚度（硬质合金的杨氏模量约为是钢的三倍），具有更大的通用性，并降低了粘附趋势。更大的刚度是由于碳化物相是硬质合金中的连续相，而金属相在 HSS 中占主导地位。更大的通用性源于改变粘合剂含量以及碳化物的化学性质和尺寸的能力。此外，薄（~5μm）耐火、硬涂层E （单个或多个）可以沉积以提高耐磨性，而不会对基材产生不利影响。硬质合金有一些缺点，包括较低的韧性、较低的机械和热冲击耐受性以及较高的加工和制造成本。给出了一些有代表性（nonsteel和钢）胶合的等级的标称化学组成和性质钨硬质合金刀具材料。非钢等级是直 WC，可以通过具有圆形形态的有角碳化物形态 ( )识别。随着从粗加工等级发展到精密加工等级，韧性或横向断裂强度降低，边缘和一般耐磨性增加，Co含量和/碳化物晶粒尺寸减小。

开发了具有亚微米晶粒尺寸（~0.1-0.5 μm）的胶结 WC 工具材料以提高韧性和刃口强度。添加少量 (~0.5%) 亚微米碳化铬的精细分散体以限制晶粒生长。亚微米颗粒的横向断裂强度（TRS）尺寸的烧结碳化钨可以高达2.76  GPA（或400  KSI），其是接近于HSS但这碳化物的硬度可以是显著更高，即，91.5ř一个比较HSS 为 70。

另一种用于高速（>300-400  m min -1硬质合金刀具材料（金属陶瓷）) 钢的精加工（低进给）基于 Ni-Mo 粘合剂中的 TiC。ASTM 将金属陶瓷（ceramic-metal）作为首字母缩写词来表示金属或合金与一种或多种陶瓷相的异质组合，其中后者占体积的约 15-85%，其中相对在制备温度下金属相和陶瓷相之间的溶解度很小。尽管严格烧结的碳化钨也属于这一类别，但通常的做法是仅将 Ti 基材料视为金属陶瓷。这种金属陶瓷的进一步改进基于以下四个概念：（i）通过添加其他碳化物（如 MoC、TaC 和 WC）进行改进，（ii）将 TiN 作为单独的相或作为碳氮化钛大量添加到 TiC 中(TiCN) 产生 TiC-TiN 金属陶瓷，(iii) 通过向 Ni-Mo 粘合剂合金中添加 Al 来改变金属陶瓷的成分，这会在粘合剂相中沉淀细小的金属间化合物 Ni Al 颗粒以提高热强度（类似的镍基高温合金中发现的强化效果），以及 (iv) 最好通过 PVD 在金属陶瓷工具上涂上 TiN 涂层。通过这些添加，热硬度、横向断裂强度 (TRS)、抗氧化性 3，热导率可以显着提高。较高的 TRS 提供更好的边缘强度和抗碎裂性，而较高的热导率提供抗热震性，这两者长期以来都限制了该材料的应用。Ni-Mo 粘合剂中的胶结 TiC 用于 钢和可锻铸铁的选择性更高速度 (~350-500 ) 精加工。图 1 显示了Ni-Mo 粘结剂金属陶瓷中 TiC的断口图，基本上显示了这种材料的脆性。