硬質(zhì)合金球的主要成分是高硬度、高耐磨性的金屬碳化物（通常是碳化鎢WC） 和作為粘結(jié)劑的金屬（通常是鈷Co）。其結(jié)構(gòu)可以形象地理解為：堅硬的碳化鎢顆粒被相對較軟的金屬鈷所包裹和粘結(jié)，形成一種極其堅硬且具有一定韌性的復(fù)合材料。
一、硬質(zhì)合金球的主要成分
硬質(zhì)合金球的成分并非單一金屬，而是一種由兩相組成的復(fù)合材料。
1. 硬質(zhì)相 - 碳化鎢 (WC)
占比：通常占總體積的70% - 97%，是合金的骨架和主體。
作用：提供極高的硬度、耐磨性和熱穩(wěn)定性。碳化鎢的硬度遠(yuǎn)高于鋼鐵，接近金剛石，這使得硬質(zhì)合金球能夠承受強(qiáng)烈的摩擦和磨損。
其他碳化物：在某些特殊用途的硬質(zhì)合金中，可能會添加碳化鈦(TiC)、碳化鉭(TaC)、碳化鈮(NbC)等，以提高其紅硬性（高溫下保持硬度的能力）和抗腐蝕性。
2. 粘結(jié)相 - 鈷 (Co)
占比：通常占總體積的3% - 30%，是合金的“粘合劑”。
作用：
粘結(jié)作用：在燒結(jié)過程中，熔融的鈷金屬浸潤并包裹碳化鎢顆粒，將它們牢固地粘結(jié)在一起。
提供韌性：純碳化鎢非常脆。鈷相的加入顯著提高了材料的韌性和抗沖擊性能，使其不易碎裂。
其他粘結(jié)劑：在某些對耐腐蝕性有特殊要求的場合，可能會使用鎳(Ni)或鐵鎳(Fe-Ni)合金作為粘結(jié)劑來替代鈷。
成分與性能的關(guān)系：
鈷含量越低，硬質(zhì)合金的硬度和耐磨性越高，但韌性會下降。
鈷含量越高，硬質(zhì)合金的韌性越好，但硬度和耐磨性會相應(yīng)降低。
因此，根據(jù)不同的應(yīng)用場景（例如，是用于精密研磨還是高壓閥球），會通過調(diào)整鈷的比例來定制硬質(zhì)合金球的性能。
二、硬質(zhì)合金球的微觀結(jié)構(gòu)
硬質(zhì)合金的典型微觀結(jié)構(gòu)為兩相復(fù)合結(jié)構(gòu)。
1. 結(jié)構(gòu)特征：微觀結(jié)構(gòu)由多晶體的碳化鎢相和連續(xù)分布的鈷相構(gòu)成。
2. 形成過程：在燒結(jié)過程中，粘結(jié)相鈷熔化形成液相，通過溶解-再沉淀機(jī)制，碳化鎢顆粒發(fā)生粗化并緊密堆積。最終凝固后，鈷相以連續(xù)薄膜形態(tài)包裹并牢固粘結(jié)碳化鎢晶粒。
3. 相分布：碳化鎢晶粒之間多數(shù)不直接接觸，主要通過鈷相薄膜進(jìn)行聯(lián)結(jié)。這種結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了高硬度相與高韌性相在微觀尺度上的有機(jī)結(jié)合。
三、硬質(zhì)合金球的主要性能（由成分和結(jié)構(gòu)決定）
1. 極高的硬度：HRA可達(dá)90-93，遠(yuǎn)高于淬火鋼（約HRC 60-65）。
2. 極高的耐磨性：使用壽命是鋼球的數(shù)十甚至上百倍。
3. 較高的抗壓強(qiáng)度：能夠承受巨大的壓力而不變形。
4. 一定的韌性：相比陶瓷等完全脆性的材料，其鈷粘結(jié)相賦予了它抵抗一定沖擊和彎曲的能力。
5. 良好的化學(xué)穩(wěn)定性：耐酸、耐堿、耐氧化性能較好（尤其在鈷含量較低時）。
6. 熱膨脹系數(shù)低：尺寸隨溫度變化小，穩(wěn)定性好。
四、硬質(zhì)合金球的主要應(yīng)用領(lǐng)域
基于以上特性，硬質(zhì)合金球被廣泛應(yīng)用于：
1. 精密研磨介質(zhì)：用于球磨機(jī)、振動磨等設(shè)備，研磨高硬度材料（如陶瓷粉末、磁性材料、硬質(zhì)合金粉末等）。
2. 工業(yè)閥泵的核心部件：作為球閥中的閥球，用于控制腐蝕性、高磨損性或高壓流體的流動（如石油、天然氣、化工行業(yè)）。
3. 精密軸承：用于高速、高精度、耐腐蝕的場合（如精密儀器、醫(yī)療器械）。
4. 測量與檢測：用作三坐標(biāo)測量機(jī)、千分尺等精密量儀的測頭。
5. 其他：穿甲彈彈芯、漁具中的墜子等。
