铁粉在硬质合金中的核心作用

◆ 替代钴基粘结剂
成本优势：钴资源稀缺且价格高昂，铁粉成本仅为钴的1/5-1/10，显著降低硬质合金生产成本。
环保需求：钴的开采和加工存在环境风险，铁基粘结剂更符合绿色制造趋势。
◆ 性能调控
润湿性与结合强度：铁对碳化钨（WC）的润湿性低于钴，但通过添加镍（Ni）、铬（Cr）等合金元素可改善界面结合。
力学性能优化：铁基粘结剂可通过调整成分（如Fe-Ni、Fe-Co合金）平衡硬质合金的硬度与韧性。

铁基粘结剂的典型配方与设计
◆ 基础成分
铁粉为主（70%-90%），作为粘结相骨架。
合金化元素：
镍（Ni）（5%-20%）：增强润湿性和抗腐蚀性。
铬（Cr）（1%-5%）：提高抗氧化性和高温强度。
铜（Cu）或  锰（Mn）：改善烧结流动性。
◆ 复合粘结剂设计
铁-钴混合粘结剂（如Fe-10%Co）：保留钴的部分性能优势，同时降低成本。
纳米铁粉应用：纳米级铁粉提升烧结活性，减少孔隙率，增强粘结强度。

制备工艺关键步骤
◆ 粉末混合
碳化钨（WC）粉末与铁基粘结剂粉末（铁粉+合金元素）通过球磨均匀混合，控制氧含量。
◆ 成型
模压成型：混合粉末在200-400 MPa压力下压制成型。
注射成型：适合复杂形状零件，需添加塑化剂（后期脱脂处理）。
◆ 烧结工艺
液相烧结：在1350-1450℃的氢气或真空环境中烧结，铁基粘结剂熔化后包裹WC颗粒，形成致密结构。
分段烧结：先低温预烧（800-1000℃）脱脂，再高温终烧减少变形。
◆ 后处理
表面涂层：物理气相沉积（PVD）或化学气相沉积（CVD）添加TiN、Al₂O₃涂层，提升耐磨性。
热处理：通过淬火或回火调节粘结相组织，优化综合性能。

典型应用场景
◆ 切削工具
车刀/铣刀：用于加工铸铁、铝合金等材料，铁基合金在低速切削中表现稳定。
木工刀具：成本敏感领域，铁基合金可替代部分钴基刀具。
◆ 耐磨零件
矿山钻头：铁基硬质合金钻头适用于中低冲击工况，如煤矿开采。
冲压模具：高硬度需求场景，通过表面涂层延长寿命。
◆ 耐腐蚀部件
化工密封环：添加Cr/Ni的铁基合金用于弱腐蚀环境。
◆ 3C电子产品加工
微型钻头：纳米铁基合金用于PCB钻孔，平衡精度与成本。