硬王——碳化鎢

 一　硬王
談到材料之硬度，一般人似乎都曉得鋼鐵比鋁合金硬。而在各式各類鋼鐵中，工具鋼又比低碳鋼硬。鋼鐵之硬度一般都靠其結構內有麻田散體之存在（又名馬氏體，如圖一所示）。如果鋼鐵內含馬氏體愈多，它就愈硬。而這馬氏體如合碳量愈多，它也就愈硬。由于大部分的鋼鐵靠馬氏體逞強稱硬，因此馬氏體就有「硬祖」之稱。如果鋼鐵之構造除了馬氏體外，又加上碳化鉻的顆粒（如圖二所示），那么它的強硬度又更進一級了。許多工具鋼就是靠碳化鉻與馬氏體之合作而達到高硬度。
然而，工具鋼盡管強硬，比起利用碳化鎢為主要成份，做成的碳化物合金材料仍是差一大截。雖然氧化鋁及碳化硅的硬度跟碳化鎢不相上下，但它們的工業用途非常有限。雖然金鋼石比碳化鎢硬，但無工業用途。碳化鎢除了有硬度外，還非常美觀、耐用。于是乎碳化鎢就輕易的登上了「硬王」的寶座。
二　碳化鎢合金材料的一般成分
雖然早期之碳化鎢合金材料其主要成份是碳化鎢，而以鈷為黏合劑（即利用鈷將碳化鎢晶粒黏合在一起）。但如減少碳化鎢之百分成分，而以碳化鈦或碳化鉭替代，也可制成不同性質之材料。此材料之一般成分，如下表所示：（重量百分成分）
碳化鎢     鈷     碳化鉭     碳化鈦
97%        3%
94%         6%
87%        13%
51%        7%        10%       32%
82%        10%                    8%
上表所列的是一部分碳化鎢合金材料的成分。含碳化鎢及碳化鈦之量多，其硬度就大。然而韌性就相對的減少。
三　制造方法
（一）﹑碳化鎢粉的制取：利用選礦技術將含鎢的礦石破碎分離，而變成含鎢量高的精礦。將含鎢的精礦與碳化鋁或碳化鈣混在一起加熱起作用，產生的高熱與碳化鋁或碳化鈣混在一起加熱起作用，產生的高熱超過攝氏二千一百多度，于是碳化鎢就形成了。冷卻后，此碳化鎢可破碎至極細的粉末。另外一種制造方式是將鎢粉與碳混在一起在高溫下制成碳化鎢。
（二）﹑合金的制成：將碳化鎢與鈷以一定的比例混合，加壓成各種形狀，然后半燒結。此燒結過程通常是在真空爐里進行。將其置于真空爐里完成燒結。此時之溫度大約為攝氏一千三百至一千五百度之間。
四　碳化鎢合金材料的一些性質
碳化鎢合金材料其顯微金屬構造如圖三所示，此乃含94％碳化鎢及6％鈷之合金。其顆粒極細，白色塊狀為較大之碳化鎢顆粒。圖四為在更高倍放大下之塊狀結構。在碳化鎢顆粒之間乃鈷粒黏合劑。
在耐磨損、耐腐蝕、高溫、硬度諸性質方面，碳化鎢合金材料約比*硬的鋼鐵強百倍。任何機器或機械裝置如需要好的耐磨損材料，*好先考慮使用這碳化鎢合金材料。也許制品的成本會較高，但是較耐用，可以減少機件失靈或換修的機會。