自1923年硬质合金成功研制以来，距今已有整整100年的历史。这种合金以抵御高温和快速加工的能力而闻名，是很多现代机床刀具的根基，对金属切削工具制造商也有着与众不同的意义。为纪念这一划时代的历史事件, 全球金属切削领域专业企业山特维克可乐满Sandvik Coromant 部门经理Rickard Sundström撰文，通过硬质合金的丰富发展史，探讨如何确保未来对该材质的供应，以及对于行业的不凡意义和百年展望。
历史上的很多著名时期都会以当时的某种材料命名，例如石器时代、铁器时代等。根据工具材料对时代进行命名，证明了材料对于社会的重要意义，以及人类不断提升以找到更优材料的驱动力。经过几个世纪的发展，工具的应用范围和精密程度发生了重大改变，但是其作用始终未变 ，对于今日世界的运行依然发挥着同样至关重要的作用。
初期发展
第一批普通合金钢的诞生归功于Robert Forester Mushet，他在1868年发现：向钢中加入钨，可增加其硬度，甚至在经过空气冷却处理之后依然硬度不减。这个发现构成了合金发展的基础，成就了工具钢的使用。1900年代早期，金属的形成和加工仍然属于高深技艺，技艺精湛的手工匠人将工具钢作为切削刀具材质使用。
但由于批量生产需求的增加，尤其是汽车等行业的起飞，一个事实变得清晰明了：即工具钢没有能力继续跟上时代的发展。其有限的耐热能力导致其面对高温时会软化，尤其是在刀具与工件的交互处，从而难以实现高速切削。
因此，高速钢应运而生，其中的钴含量高于工具钢。额外添加的钴提升了高速钢的热硬性，从而大幅提高了切削速度。更快速的切削速度使生产率进一步提高，总生产成本下降，最终成为降低车辆价格的因素之一，让大众都能够买得起车。
硬质合金问世
高速钢的成功实现了行业的进一步发展，最终促成了硬质合金的发明。1923年3月30日，Osram当时的研发主管Karl Schröter成功申请到第一项专利 “Gesinterte harte Metallegierung und Verfahren zu ihrer Herstellung” (DE420689)。该材质最初用于灯泡行业的拉拔模具，其后硬质合金被开发出来，经测试后用于切削刀具。1927年，该材质亮相于莱比锡 (Leipzig) 一场展览。精细的硬质合金粒子通过金属粘结剂，粘结成复合材料硬质合金。最常见的硬质合金包括碳化钨 (WC)、碳化钛 (TiC) 和碳化钽 (TaC)，钴和镍常被用作粘结金属。
如果说高速钢的诞生变革了制造业市场，那么硬质合金以同样的方式促成了更快速的加工。钢件切削速度甚至可以高达每分钟150米，几乎比高速钢快四倍。
正是此时，山特维克开始研制硬质合金刀具。山特维克可乐满Sandvik Coromant品牌于1942年创立，唯一目的是提供以硬质合金为基础的现代切削刀具。第二年，山特维克可乐满首批用于金属切削的硬质合金刀具制造成功，而后的五十和六十年代，随着工业化的起飞，需求只增不减。
1969年，山特维克可乐满Sandvik Coromant于全球首先推出陶瓷涂层硬质合金刀片。这种陶瓷“Gamma涂层”极大提高了刀具的耐磨和耐热能力，使金属切削性能提升了50%之多。可乐满持续发展其硬质合金产品，为各种行业研发新材质的钻头。2005年，其GC4225硬质合金成为全世界畅销材质。
有限资源
那么硬质合金的未来如何呢？硬质合金生产的核心金属包括钨和钴等，但是这些资源的供应有限。以钴为例，它是锂离子电池的常用成分，有利于延长电池寿命。然而，不断飙升的需求以及开采难题意味着我们到2028年就可能会面临该资源的短缺问题。
为了保护这些有限的资源，制造商和供应商必须承担起相应责任，为资源的可持续发展发挥应有作用。可通过维修和翻新旧刀具的方式使刀具得到二次、甚至三次再利用。而对于完全不可再用的刀具，可通过回购项目售出，使废料得以循环再用，制成新材质。在山特维克可乐满Sandvik Coromant，这两种服务我们均提供，例如我们最近的钢件车削刀片包含至少40%的回收再用材质。在设计刀具之时就尽早考虑诸如供应和可持续性等问题，避免不必要的材料浪费。
展望未来
原材料的供应将成为影响硬质合金未来的一个要素。山特维克可乐满Sandvik Coromant将继续提升并充分利用可持续发展计划。尤其是我们回收业务很可能成为关键的发展方向，因为就其所需能源而言，这仍然是一项挑战。
虽然实现了重大创新飞跃，但是旧的切削刀具材质 (例如高速钢) 对于整体市场依然发挥着重要作用。毋庸置疑的是，尽管硬质合金已经发展了100年，但如今它对于很多行业而言依然是至关重要的切削刀具用材。当然，其进步空间也一直存在，应用也在变化。未来，新的应用将不断出现，所以我们将一直面临挑战：不断推出更新、更好的解决方案。
山特维克可乐满
山特维克可乐满Sandvik Coromant 隶属于全球工业集团山特维克，是世界领先的金属切削刀具制造商，同时也是刀具解决方案和专业加工知识的提供者，致力于制定行业标准，不断推出创新技术，在满足金属切削行业当前要求的同时，引领世界进入工业4.0时代。教育支持、广泛的研发投入和强大的客户合作关系确保了机械加工技术的发展，改变、引领和推动了制造业的未来。山特维克可乐满在全球拥有1700多项专利，员工超过7,700名，足迹遍布世界150个国家。
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