针对传统硬质合金存在的硬度高而韧性低的矛盾，人们开发了梯度结构硬质合金。梯度结构硬质合金利用成分或组织梯度达到性能梯度变化，根据需要对制品的不同部位赋予不同的性能，使整体制品获得优异的综合机械性能。这是解决传统的均匀成分硬质合金制品耐磨性与韧性难以同时兼顾这对矛盾的一个有效途径。
在诸多梯度结构硬质合金制备方法的研究探索中，硬质合金表层梯度化处理技术表现出工艺相对简单的优点，在保持硬质合金块体固有性能的同时，实现表层高性能和多功能，显著提高硬质合金制品的使用性能和使用寿命。
硬质合金表层梯度化处理技术中目前研究最为活跃的是控制气氛法。控制气氛法的基本技术特点是：先压制均匀成分的压胚，而后控制压胚烧结过程中的气氛，通过气体之间的化学反应平衡来调整压坯中的碳或氮的含量，使合金表层获得相应的梯度结构。其烧结气氛，对于含氮合金为脱氮或渗氮气氛，对于不含氮合金为脱碳或渗碳气氛。
碳气氛烧结法。作为渗碳法是将总碳量低于正常成分的WC粉和Co粉混合压制后，先按常规工艺烧结，而后在冷却时通入渗碳气氛，使得试样从表到里形成碳梯度：表面碳势高，内部碳势低。进入液相烧结阶段时，表面的液相量比内部的液相量多，在合金表面和内部之间形成液相压力差，导致富钴液相由表向里发生定向迁移，其结果是在烧结体中形成表层贫钴、由表层至芯部钴含量逐渐增加的梯度结构。这种方法的特点在于只使用单一牌号硬质合金就能制取所要求的梯度结构，因此具有很大的工艺上的灵活性和应用上的广泛性。如果用脱碳烧结法，则与渗碳烧结法相反，先按常规工艺烧结，在冷却时通入脱碳气氛，最终可形成与前一种材料相反的梯度结构。
氮气氛烧结法。据报道，将成分为Ti(C，N)/TiN/WC/Co+碳黑的材料，先在1430℃下烧结90分钟，然后在0.1MPa的氮气炉中，于1200℃下保温20小时，结果形成表面富Ti和N，内部富W、富Co的成分梯度。经过这种氮化处理后的硬质合金刀片，其耐磨性和耐用度都有显著的提高。另有报道，将TiCN、WC、Co、Ni粉末混合球磨24小时，在1400℃下进行真空烧结，再在氮气中保温1小时后，在合适的速度下冷却，可制成具有Co含量呈由表至里递增的梯度结构硬质合金。材料的外表层几乎不含Co，最高硬度可达2.2GPa，用它制造的合金刀具的切削寿命是普通TiCN金属陶瓷刀具的2～4倍。与上述渗氮过程相反，在脱氮气氛下，用梯度烧结的方法制备WC-Ti(C,N)-Co硬质合金材料，可使硬质合金表面的Ti(C,N)消失，形成表面层粘结相富集同时消除了立方结构碳氮化物的梯度过渡层，可提高硬质合金表面的韧性和延展性能。
（一员）
