钨钢，又称硬质合金，是一种由钨族金属（如钨、钼、铬、钛等）和铁、镍、钴等元素组成的合金，以其高硬度、高强度、高耐磨性和高耐腐蚀性等特点，在模具制造等领域有着广泛的应用。然而，钨钢的延展性，这一看似与硬度和耐磨性相对立的性质，在其加工过程中却扮演着不可忽视的角色。本文将深入探讨钨钢的延展性对其加工过程的影响。

一、钨钢的延展性概述

钨钢作为一种难熔金属的硬质化合物，其延展性是指合金材料在受力而产生破裂之前的塑性变形能力。延展性是材料延性和展性两个概念相近的机械性质合称，可以用延伸率（伸长率）来表示。延伸率是材料的塑性指标，是材料延展性的定量表征，是材料在拉伸断裂后，总伸长与原始标距长度的百分比。通常，延伸率越大，材料的延展性越好；反之，延伸率越小，材料的延展性越差。

对于钨钢而言，其延展性受到多种因素的影响，包括材料成分、原料配比、生产工艺、工艺参数等。例如，通过添加合金溶质和纳米粒子来改善塑性已经取得了显著的进展，但这也使得材料开发更加耗费资源。同时，通过调节微观结构，如构建独特的分层微观结构，也可以在一定程度上提高钨钢的延展性。

二、钨钢延展性对加工过程的影响

切削加工

在切削加工过程中，钨钢的延展性对加工效率和加工质量有着重要影响。由于钨钢的硬度极高，切削加工时需要使用硬度更高的刀具材料，如金刚石或立方氮化硼（CBN）。然而，钨钢的延展性较低，意味着其塑性变形能力有限。在切削过程中，工件材料的延展性越大，则塑性变形的区域越大，从而导致由变形所消耗的功就越多，且导致切削力变大，切削温度升高。同时，高的材料延展性也使切屑与前刀面的接触长度增加，工件与刀具之间的摩擦力增大，使得工件与刀具表面的冷焊现象增强，影响刀具的寿命。

此外，由于钨钢的延展性较差，切削时容易产生振动和热量积累，这要求切削速度必须控制在较低范围内（约10-50m/min），以减少切削力和热量积累。同时，为了保持良好的切削效果和表面质量，可以适当加大切削深度（约0.5-1mm），但要注意防止过切和产生毛刺。

热处理

热处理是提高钨钢强度和韧性的重要手段，但钨钢的延展性也在一定程度上影响着热处理的效果。在退火过程中，需要将锻造或铸造后的钨钢加热至一定温度（约800-900°C），保温一段时间后冷却至室温，以消除应力和改善组织结构。然而，由于钨钢的延展性较差，退火过程中容易产生裂纹等缺陷。因此，需要严格控制退火温度和保温时间，以及冷却速度等参数，以确保热处理效果。

淬火是提高钨钢硬度和强度的另一种重要方法。在淬火过程中，需要将经过退火的钨钢迅速加热至临界温度（约950-1050°C），然后迅速冷却至室温或低温区。由于钨钢的延展性较差，淬火过程中容易产生裂纹和变形等缺陷。因此，需要采用适当的淬火介质和冷却方式，如油淬、水淬或盐浴淬火等，以确保淬火效果。

磨削和抛光

在模具制造过程中，磨削和抛光是获得高精度和高表面质量的必要步骤。然而，钨钢的延展性较低，使得磨削和抛光过程变得更为困难。由于钨钢的硬度极高，磨削和抛光时需要使用硬度更高的磨料和抛光剂。同时，由于钨钢的延展性较差，磨削和抛光过程中容易产生热应力和机械应力，导致裂纹和变形等缺陷。因此，需要严格控制磨削和抛光参数，如磨削速度、进给量、抛光压力和抛光时间等，以确保加工质量和效率。

三、提高钨钢延展性的策略

尽管钨钢的延展性较低，但通过一些策略可以在一定程度上提高其延展性，从而改善加工过程。

合金化

通过添加合金元素如铱（Ir）、钛（Ti）和铪（Hf）等，可以在一定程度上提高钨钢的延展性。这些合金元素可以通过改变位错核结构、提高晶界内聚力等方式来增强钨钢的塑性。然而，合金化也使得材料开发更加耗费资源，并且可能增加材料的复杂性和回收难度。

微观结构调制

通过调节微观结构，如构建独特的分层微观结构或细化晶粒等，也可以在一定程度上提高钨钢的延展性。例如，通过活化W粉末的快速两步低温烧结和高能率锻造处理，可以在纯W中构建独特的分层微观结构，包括层状细长基体晶粒和内部具有大量细小亚晶粒等。这种微观结构使得钨钢在室温下表现出可检测的极限抗拉强度，并在高温下仍保持高强度和良好的延展性。

优化加工工艺

通过优化加工工艺参数和采用先进的加工技术，也可以在一定程度上提高钨钢的延展性。例如，在切削加工中采用适当的冷却液和刀具涂层可以降低切削温度和摩擦力；在热处理中采用适当的淬火介质和冷却方式可以减少裂纹和变形等缺陷；在磨削和抛光中采用适当的磨料和抛光剂以及控制加工参数可以获得更好的表面质量和精度。

钨钢的延展性对其加工过程有着重要影响。尽管钨钢的延展性较低，但通过合金化、微观结构调制和优化加工工艺等策略可以在一定程度上提高其延展性，从而改善加工过程。在未来的发展中，随着制造业的转型升级和智能制造的兴起，硬质合金零件的加工技术将朝着更高效、更智能、更环保的方向发展。通过不断创新和优化加工工艺以及提高钨钢的延展性，我们可以为各行各业提供更加优质、高效的硬质合金制品，推动制造业的高质量发展。