钨钢(硬质合金)具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能,特别是它的高硬度和耐磨性,即使在500℃的温度下也基本保持不变,在1000℃时仍有很高的硬度。
钨钢,又称为硬质合金,是指至少含有一种金属碳化物组成的烧结复合材料。碳化钨,碳化钴,碳化铌、碳化钛,碳化钽是钨钢的常见组份。碳化物组份(或相)的晶粒尺寸通常在0.2-10微米之间,碳化物晶粒使用金属粘结剂结合在一起。粘结剂通常是指金属钴(Co),但对一些特别的用途,镍(Ni),铁(Fe),或其它金属及合金也可使用。对于一个待定的碳化物和粘结相的成份组合称之为"牌号"。
钨钢的分类根据ISO标准进行。这种分类的依据是工件的材料种别(如P,M,K,N,S,H牌号)。粘结相成份主要是利用其强度和耐蚀性。
钨钢的基体由两部分组成:一部分是硬化相;另一部分是粘结金属。粘结金属一般是铁族金属,常用的是钴、镍。因此就有了钨钴合金、钨镍合金及钨钛钴合金。
含钨的钢材,比如高速钢和某些热作模具钢,钢材中含钨对钢材硬度和耐热性能有很显著的提高,但是韧性会急剧下降。
钨资源的主要应用也是硬质合金,也就是钨钢。硬质合金,被称为现代工业的牙齿,钨钢制品的使用程度非常广泛。
按照我国的产业分类,通常将铁、锰、铬及其合金称为黑色金属,除此以外的其他金属均列为有色金属。实际上纯净的铁与铬都是银白色的,而锰是银灰色的,之所以把它们叫作黑色金属,是因为钢铁表面常覆盖一层黑色的四氧化三铁,而锰和铬又主要应用于冶炼合金钢,所以被叫作黑色金属。这种分法是沿用前苏联教科书的结果,无论从逻辑上还是从事物的本质上都欠科学。“有色”应与无色”相对,“黑色”难道不是“有色”?况且,铁、锰、铬本身也并不是黑色。在欧美教科书中,金属被分为铁金属和非铁金属两大类,这样比较科学、严谨。但是,在我国对黑色金属、有色金属的称谓沿用已久,有时仍然沿用此称谓。
当前,全世界的金属材料总产量约8亿吨,其中钢铁约占95%,是金属材料的主体;非铁金属材料约占5%,处于补充地位,但它的作用却是钢铁材料无法代替的。
许多非铁金属可以纯金属状态应用于工业和科学技术中。如Au、Ag、cu、Al用作电导体,Ti用作耐蚀构件,W、Mo、Ta用作高温发热体,Al、sn箔材用于食品包装,Hg用于仪表,Pb用于蓄电池等;但更多的是采用多种有色金属搭配使用,或使用非铁金属合金。
锌
用途:国际上锌的悉数消费中大约有一半用于镀锌,约10%用于黄铜和青铜,不到10%用于锌基合金,约7.5%用于化学制品。锌的用途是用于镀锌工业。锌能和许多有色金属构成合金,其间锌与铝、铜等组成的合金,普遍用于压铸件。产地:我国铅锌业现已构成东北、湖南、两广、滇川、西北等五大铅锌采选冶和加工配套的出产基地,其铅产值占全国总产值的85%以上,锌产值占全国总产值的95%。
锰
用途:锰是一种灰白色、硬脆、有光泽的金属,锰普遍存在于自然界中,土壤中含锰0.25%,茶叶、小麦及硬壳果实含锰较多。锰是正常机体必需的微量元素之一,它构成体内若干种有重要生理效果的酶,正常每天从食物中摄入锰3-9毫克。产地:我国锰矿资源较多,分布普遍,在全国21个省(区)均有产出;有探明储量的矿区213处,总保有储量矿石5.66亿吨,居国际第3位。我国富锰矿较少,在保有储量中仅占6.4%。
金属材料分为黑色金属和有色金属,钴知元素属于有色金属,呈银白色。
钴,Co,在周期表中位于第4周期、第Ⅷ族,原子序数27,原子量58.9332,密排六方晶体,常见化合价为+2、+3。
钴元素在工业广泛应用于耐热合金、硬质合金、防腐合金、磁性合金和各种钴盐的生产,这主要取决于Co元素的化学道性质;
(1)Co元素具有良好的稳定性,常温下在空气以及水中不发生反应;
(2)在空气中加热至300℃以上时氧化生成CoO,在白热时燃烧成Co?O?。
(3)其化学性质与铁,镍相似。高专温下发生氧化作用。加热时,钴与氧,硫,氯,溴等发生剧烈反应,生成相应化合物。
(4)钴可溶于稀酸中,在发烟硝酸中因属生成一层氧化膜而被钝化。
(5)钴会缓慢地被氢氟酸,氨水和氢氧化钠浸蚀。钴是两性金属。
目前,钴的消费与应用的传统领域主要有电池材料、超级耐热合金、工具钢、硬质合金、磁性材料;以化合物形式消费的钴主要用作催化剂、干燥剂、试剂、颜料与染料等。钴-60是一种广为使用的放射性材料,在生物化学中广泛用于活化分析;在电镀、腐蚀和催化中用于示踪研究;在医疗中被用于放射检查与治疗。
钴是一种非常稀缺的小金属资源,素有“工业味精”和“工业牙齿”之称,是重要的战略资源之一。钴资源多伴生于铜钴矿、镍钴矿、砷钴矿和黄铁矿矿床中,独立钴矿物极少,陆地资源储量较少,海底锰结核是钴重要的远景资源。钴因具有很好的耐高温、耐腐蚀、磁性性能而被广泛用于航空航天、机械制造、电气电子、化学、陶瓷等工业领域,是制造高温合金、硬质合金、陶瓷颜料、催化剂、电池的重要原料之一。