針對傳統(tǒng)硬質(zhì)合金存在的硬度高而韌性低的矛盾，人們開發(fā)了梯度結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金。梯度結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金利用成分或組織梯度達(dá)到性能梯度變化，根據(jù)需要對制品的不同部位賦予不同的性能，使整體制品獲得優(yōu)異的綜合機(jī)械性能。這是解決傳統(tǒng)的均勻成分硬質(zhì)合金制品耐磨性與韌性難以同時兼顧這對矛盾的一個有效途徑。

在諸多梯度結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金制備方法的研究探索中，硬質(zhì)合金表層梯度化處理技術(shù)表現(xiàn)出工藝相對簡單的優(yōu)點(diǎn)，在保持硬質(zhì)合金塊體固有性能的同時，實(shí)現(xiàn)表層高性能和多功能，顯著提高硬質(zhì)合金制品的使用性能和使用壽命。

硬質(zhì)合金表層梯度化處理技術(shù)中目前研究最為活躍的是控制氣氛法?？刂茪夥辗ǖ幕炯夹g(shù)特點(diǎn)是：先壓制均勻成分的壓胚，而后控制壓胚燒結(jié)過程中的氣氛，通過氣體之間的化學(xué)反應(yīng)平衡來調(diào)整壓坯中的碳或氮的含量，使合金表層獲得相應(yīng)的梯度結(jié)構(gòu)。其燒結(jié)氣氛，對于含氮合金為脫氮或滲氮?dú)夥?，對于不含氮合金為脫碳或滲碳?xì)夥铡?/p>

碳?xì)夥諢Y(jié)法。作為滲碳法是將總碳量低于正常成分的WC粉和Co粉混合壓制后，先按常規(guī)工藝燒結(jié)，而后在冷卻時通入滲碳?xì)夥?，使得試樣從表到里形成碳梯度：表面碳勢高，?nèi)部碳勢低。進(jìn)入液相燒結(jié)階段時，表面的液相量比內(nèi)部的液相量多，在合金表面和內(nèi)部之間形成液相壓力差，導(dǎo)致富鈷液相由表向里發(fā)生定向遷移，其結(jié)果是在燒結(jié)體中形成表層貧鈷、由表層至芯部鈷含量逐漸增加的梯度結(jié)構(gòu)。這種方法的特點(diǎn)在于只使用單一牌號硬質(zhì)合金就能制取所要求的梯度結(jié)構(gòu)，因此具有很大的工藝上的靈活性和應(yīng)用上的廣泛性。如果用脫碳燒結(jié)法，則與滲碳燒結(jié)法相反，先按常規(guī)工藝燒結(jié)，在冷卻時通入脫碳?xì)夥眨罱K可形成與前一種材料相反的梯度結(jié)構(gòu)。

氮?dú)夥諢Y(jié)法。據(jù)報道，將成分為Ti(C，N)/TiN/WC/Co+碳黑的材料，先在1430℃下燒結(jié)90分鐘，然后在0.1MPa的氮?dú)鉅t中，于1200℃下保溫20小時，結(jié)果形成表面富Ti和N，內(nèi)部富W、富Co的成分梯度。經(jīng)過這種氮化處理后的硬質(zhì)合金刀片，其耐磨性和耐用度都有顯著的提高。另有報道，將TiCN、WC、Co、Ni粉末混合球磨24小時，在1400℃下進(jìn)行真空燒結(jié)，再在氮?dú)庵斜?小時后，在合適的速度下冷卻，可制成具有Co含量呈由表至里遞增的梯度結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金。材料的外表層幾乎不含Co，最高硬度可達(dá)2.2GPa，用它制造的合金刀具的切削壽命是普通TiCN金屬陶瓷刀具的2～4倍。與上述滲氮過程相反，在脫氮?dú)夥障拢锰荻葻Y(jié)的方法制備WC-Ti(C,N)-Co硬質(zhì)合金材料，可使硬質(zhì)合金表面的Ti(C,N)消失，形成表面層粘結(jié)相富集同時消除了立方結(jié)構(gòu)碳氮化物的梯度過渡層，可提高硬質(zhì)合金表面的韌性和延展性能。