梯度結構硬質合金

巨觀梯度結構硬質合金由於其非均勻結構，表現出與常規均質硬質合金不同的力學性能。特別是其三明治結構，能夠同時提高材料表面硬度和內部韌性，因而在力學性能和使用壽命方面更具有優勢，尤其是其硬度性能。

組織結構

硬質合金的硬度與其WC粒度和鈷含量密切相關。通常WC含量越多，晶粒越細，硬度越高；鈷含量越高，硬度越低。梯度結構硬質合金材料由於組織不均勻，其硬度分布也不一致。
梯度結構硬質合金三層結構中顯微應當有明顯區別。表層由於富碳化鎢WC顆粒，硬度較高，中間層富Co相，硬度較低；心部由於含有大量相，硬度又升高。在滲碳處理過程中，隨滲碳時間的增加，合金表面的Co相不斷地向合金的中間層遷移，因而合金中間層Co相含量隨滲碳時間的增加而增加。同時隨著滲碳時間的增加，合金表層的WC晶粒呈長大趨勢；合金心部由於滲碳燒結時溶解-析出機制的作用，WC晶粒也出現輕微長大趨勢。因此，隨著滲碳時間的延長，合金表層和中間層的顯微硬度均降低。

材料測試

對材料進行納米壓痕測試，在較高載荷(200mN)作用下，對於WC晶粒富集區而言，裂紋主要在WC晶粒交界以及晶粒尖端。在較低載荷(20mN)作用下，能夠觀察到基礎處於η相中的壓痕。雖然η相比較脆，但是相對WC而言，還具有一定塑性變形能力，因此，在壓痕的尖角處未發現裂紋。很明顯，η相變形所吸收的能量要高於WC晶粒。從曲線也可計算出這兩相的硬度和彈性模量。