19世纪末期，美国人发明高速钢，高速钢作为高硬度材料、高耐磨材料，迅速作为切削工具、模具材料应用起来。不过，高速钢的热塑性不好，热加工条件下易于发生崩刃等情况，人们开始试图寻找新的硬质材料，以替代高速钢。
当时，研究人员已经发现元素周期表中第Ⅳ、V、Ⅵ族中的过渡元素（钨、钛、铌等）形成的碳化物，具有一些共同的特点，包括硬度高、熔点高、化学稳定好。
1923年，德国的施勒特尔往碳化钨粉末中加进10%～20%的钴做粘结剂，发明了碳化钨和钴的新合金，这是世界上人工第一次制造的硬质合金。
硬质合金通常被称为碳化钨合金或者简称为碳化钨。以高硬度难熔金属的碳化物（WC、TiC)微米级粉末为主要成分，以钴（Co）或镍（Ni）、钼（Mo）为粘结剂，在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品。硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度。
硬质合金号称“工业牙齿”，用于制造切削工具、刀具、钴具和耐磨零部件，广泛应用于军工、航天航空、机械加工、冶金、石油钻井、矿山工具、电子通讯、建筑等领域，伴随下游产业的发展，硬质合金市场需求不断加大。并且未来高新技术武器装备制造、尖端科学技术的进步以及核能源的快速发展，将大力提高对高技术含量和高质量稳定性的硬质合金产品的需求。
硬质合金的基体由两部分组成：一部分是硬化相、另一部分是粘结金属。
硬化相是元素周期表中过渡金属的碳化物，如碳化钨、碳化钛、碳化钽，它们的硬度很高，熔点都在2000℃以上，有的甚至超过4000℃。
另外，过渡金属的氮化物、硼化物、硅化物也有类似的特性，也可以充当硬质合金中的硬化相。
硬化相的存在决定了合金具有极高硬度和耐磨性；粘结金属一般是铁族金属，常用的是钴和镍。硬质合金的韧性由粘结金属决定，粘结金属含量越高，抗弯强度越大。
硬质合金按成分构成可分为：
1、钨钴类硬质合金，主要成分是碳化钨（WC）和粘结剂钴（Co）钨钴类合金能在较高硬度时获得较高的抗弯强度，特别适合于在较低切削速度下工作。主要用于加工铸铁、有色合金及绝缘材料等；
2、钨钛钴类硬质合金，主要成分是碳化钨、碳化钛（TiC）及钴,硬度和耐磨性提高，韧性降低，主要用于加工塑性材料，如钢材；
3、钨钛钽（铌）类硬质合金，主要成分是碳化钨、碳化钛、碳化钽（或碳化铌）及钴。这类硬质合金又称通用硬质合金或万能硬质合金。强度比较高，抗高温氧化性好，适用加工合金钢、铸铁和碳素钢；
4、碳化钛基合金，红硬性和抗高温氧化性好，适用于钢材精加工的高速切削刀具；
5、涂层合金，表面耐磨性和抗氧化性好，而基体强度较高，适用于钢材、铸铁、有色金属及其合金的加工刀具。
从产业价值链来看，硬质合金产业链涵盖上游开采（白钨矿、黑钨矿、黑白混合钨矿）—上游选矿（钨精矿）—中游冶炼（APT、氧化钨、钨粉）—碳化钨—硬质合金—下游终端消费（主要集中在机械行业、冶金行业、军工行业等）。
市场规模
一、原材料市场
硬质合金原料成本占比约90%，其中钨原料占比约80%，钴约占10%。丰富的钨资源为我国硬质合金行业的发展提供了重要的资源保障。2017年全球钨矿产量9.5万吨金属量，其中中国、越南及俄罗斯三国产量占比高达94%。仅以我国而言，年产钨矿达7.9万吨，占世界总产量超过83%。
二、硬质合金市场
目前全球约有 600-700 家硬质合金生产厂商（不包括中国规模以下中小型企业）。2017年全球硬质合金产量约为8.28万吨，中国是世界上硬质合金产量最大的国家，占比在38% 左右。2018年，中国硬质合金需求达到3.43万吨，2019年预计将达到3.96 万吨，增速超过15%。
三、下游应用市场。
切削刀具、矿用工具和耐磨用具是硬质合金三大主要应用领域。与高速钢相比，硬质合金具有更好的性能和更高的切削效率，和其他超硬材料相比，硬质合金具有高的价格和工艺优势，在刀具行业占有重要的地位。中国2017年硬质合金刀具市场达41亿元，市场占比40%。
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品类 |
地区 |
生产领域 |
代表企业 |
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硬质合金 |
湖南 江西 |
金属切削工具、矿山及油田钻探采掘工具、硬质合金管棒材、硬质合金轧辊 |
株洲硬质合金集团有限公司 厦门金鹭特种合金有限公司 自贡硬质合金有限责任公司 崇义章源钨业股份有限公司 株洲欧科亿数控精密刀具有限公司 株洲钻石切削刀具股份有限公司 济南市冶金科学研究所有限责任 |
热点研发领域
“十三五”期间，积极创新技术发展，推动硬质合金在高端装备制造、硬质合金棒材油气开采、矿山采掘等领域的应用，通过重点开发高附加值深加产品，进一步优化产品结构，以技术改造为手段，全力推动我国硬质合金产品制造向精深加工方向发展，提升产业竞争力，满足国家重大工程需要。推动硬质合金切削材料制造向涂层刀片、精密切削工具方向发展，硬质合金采掘合金制造向采掘工具配套方向发展，硬质合金耐磨材料制造向深加工配套方向发展，促进产业升级换代。
主要研发机构
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研发机构 |
研发方向 |
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硬质合金国家重点实验室 |
硬质合金国家重点实验室于2010年12月经国家科技部批准建设，主要研究方向为超细及纳米硬质合金材料技术、超粗硬质合金材料技术、硬质合金涂层刀具技术、硬质合金使用技术、硬质合金材料复合技术等。 |
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北京有色金属研究总院 |
有研总院及其所属有研粉末新材料（北京）有限公司从事各种有色金属粉末、预合金粉末、热喷涂粉芯丝材等产品的生产、销售与研发。各种有色金属粉末年产能12000余吨，各种丝材年产能3000吨，是目前国内规模最大的有色金属粉末生产企业。 |
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上海材料研究所 |
高性能硬质合金材料及制备技术 |
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中南大学粉末冶金国家重点实验室 |
粉末冶金国家重点实验室于1989年经国家计委批准依托于中南大学(原中南工业大学)进行建设，1995年通过国家验收并正式对外开放运行。先后有42名固定人员在实验室工作，其中院士2人, 博士生导师15人，教授及研究员28人。 |
