Hårdmetallkulor, allmänt kända som volframkarbidsfärer, är sfäriska materialprodukter gjorda genom att sintra metallkarbidpulver i mikron-storlek som volframkarbid (WC) och titankarbid (TiC) med bindemedel som kobolt, nickel eller molybden genom pulvermetallurgi. Hårdmetallkulor är främst gjorda av volframkarbid (WC) och bindemedel (som kobolt (Co) eller nickel (Ni)) med hjälp av pulvermetallurgi, vilket gör dem till ett två-kompositmaterial.
Den hårda fasen, volframkarbid (WC), står vanligtvis för 70%–97% av den totala volymen, vilket ger extremt hög hårdhet, slitstyrka och termisk stabilitet. Bindemedelsfasen, kobolt (Co), står typiskt för 3 %–30 % av den totala volymen. Under sintring smälter och kapslar den in volframkarbidpartiklarna, fungerar som ett bindemedel och förbättrar materialets seghet och slaghållfasthet avsevärt. Kobolt-baserade bindemedel förbättrar styrkan, medan nickel-baserade bindemedel ger bättre korrosionsbeständighet. Kvaliteter med en kobolthalt på 6%–12% används vanligtvis i allmänna applikationer.
Den typiska mikrostrukturen för hårdmetallkulor är en tvåfasig kompositstruktur. Under sintring bildar den smälta bindefasen en flytande fas, som genom en upplösnings-återfällningsmekanism gör att volframkarbidkornen packas tätt ihop. Vid slutlig stelning inkapslar bindemedelsfasen och binder fast volframkarbidkornen i en kontinuerlig tunn film, med kornen i första hand sammanbundna av denna bindemedelsfilm.
Sammansättningsförhållandet påverkar direkt prestandan hos hårdmetallkulorna. Lägre kobolthalt i bindemedlet resulterar i högre hårdhet och slitstyrka, men lägre seghet; högre bindemedelshalt leder till bättre seghet, men motsvarande lägre hårdhet och slitstyrka. Genom att justera bindemedelsförhållandet kan därför hårdmetallkulornas prestanda anpassas för att passa olika applikationer. Hårdhet, seghet och korrosionsbeständighet kan kontrolleras genom att justera bindemedelsinnehållet eller tillsatserna för att möta olika applikationskrav.
För att optimera specifika egenskaper tillsätts ibland små mängder tillsatser som titankarbid (TiC), tantalkarbid (TaC) eller niobkarbid (NbC) för att förbättra materialets hög-temperaturhårdhet eller oxidationsbeständighet.
