硬質合金生產(chǎn)技術

1、硬質合金生產(chǎn)技術之壓制和燒結-標）隹化文件發(fā)布號：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN.|PDDQTY-KII第三章壓制壓制機理第一節(jié)壓制機理一，壓制過程：粉末壓制成型是粉末冶金生產(chǎn)的基本成型方法；在壓摸 中填裝粉末，然后在壓力機下加壓，脫模后得到所需形狀和尺寸的壓坯制 品，粗略分三階段：1，壓塊密度隨壓力增加而迅速增大；孔隙急劇減少。壓塊密度增加緩慢，因孔隙在1階段中大量消除，繼續(xù)加壓只是讓顆粒 發(fā)生彈性屈服變形。壓力的增大可能達到粉末材料的屈服極限和強度極限，粉末顆粒在此壓 力下產(chǎn)生塑性變形或脆性斷裂。因顆粒的脆性斷裂形成碎塊填入孔隙，壓塊密度隨之增大。二，壓制壓力：壓制壓力分二部

2、分；一是沒有摩擦的條件下，使粉末壓 實到一定程度所需的壓力為“靜壓力”（P1）；二是克服粉末顆粒和壓模之間 摩擦的壓力為“側壓力”（P2）。壓制壓力P=P1+P2側壓系數(shù)=側壓力P2+壓制壓力P=粉末的泊松系數(shù)u：（1-u） =tg2 （45-自然 坡度角少+2）側壓力越大，脫模壓力就越大，硬質合金粉末的泊松系數(shù)一般為之間。三，壓制過程中的壓力分布：引起壓力分布不勻的主要原因是粉末顆粒 之間以及粉末與模壁之間的摩擦力。壓塊高度越高，壓力分布越不均勻。實行 雙向加壓或增大壓坯直徑，能減少壓力分布的不均勻性。四，壓塊密度分布：越是復雜的壓塊，密度分布越不均勻；除壓力分布 的不均勻（壓力降）外，裝粉

3、方式不正確，使壓塊不同部位壓縮程度不一致， 也會造成壓塊密度不均勻。1，填充系數(shù)：是指壓塊密度Y壓與料粒的松裝密度Y松的比值；壓縮 比：是指粉末料粒填裝高度h粉與壓塊高度h壓之比；在數(shù)值上填充系數(shù)和壓縮比是相等的。K=Y壓：Y松=h粉+h壓為了減少壓塊密度分布的不均勻性：（1）提高模具的表面光潔度；（2）減少摩擦阻力；（3）提高料粒的流動性；（4）采用合理的壓制方式；粉末粒度對壓制的影響；（1）粉末分散度越大（松裝越?。?，壓力越大。壓塊密度越??；有較大的強度值，成型性好。（2）料粒較粗，壓塊容易達到較高的壓塊密度，但其密度分布往往是不均 勻的；一般情況下，壓塊強度隨成型劑的加入量而提高。五，壓

4、塊的彈性后效：1，彈性內應力：粉末顆粒內部和顆粒間接觸表面上，由于原子間引力和吸力 的相互作用，會產(chǎn)生一個與顆粒受力方向相反，并力求阻止顆粒變形，以便 達到與壓制壓力平衡的作用力叫彈性內應力。彈性后效：在除去壓制壓力和把壓塊脫模后，由于彈性內應力的松弛作用 而引起壓塊體積膨脹的現(xiàn)象叫彈性后效。在許多情況下，壓塊脫模后發(fā)生彈性膨脹是造成壓塊裂紋和分層的原因。粉末粒度細，顆粒粗糙程度降低，顆粒間結合強度降低（成型不足或含水量大）以及氧化物和雜質含量增加都會增加彈性后效。料粒干燥太干而變 硬，也會增加彈性后效。第一節(jié)壓制工藝一，壓模；1，壓縮比（或填充系數(shù)）：混合料愈細，則松裝比容愈大，要壓制成給定

5、密 度壓塊的壓縮比也愈大。一般在倍間；壓模在壓制過程中發(fā)生彈性變形往往造 成脫模后壓塊的橫向裂紋。線收縮系數(shù)：壓塊尺寸與燒結制品相應尺寸之比。壓塊密度越大，收縮 系數(shù)越小。二，壓制工藝：模壓成型包括稱料，裝模，壓制，脫模以及壓塊干燥，修邊 （半檢）和壓塊加工；壓制壓力機操作比較簡單，關鍵在于安調整單重， 尺寸以及處理由于設備故障及物料不穩(wěn)定帶來的一些問題。三，壓制廢品：1，分層：沿壓塊的棱出現(xiàn)，與受壓面呈一定角度，形成整齊的分界面 叫分層。造成壓塊分層的原因是壓塊中彈性內應力或彈性張力。如混合料鉆含 量低，碳化物硬度高，粉末或料粒愈細，成型劑太少或分布不均勻，混合料過 濕或過干，壓制壓力過大，

6、單重過大，壓塊形狀復雜，模具光潔度太差，臺面 不平，均有可能造成分層。提高壓塊強度，減少壓塊內應力和彈性后效是解決 分層的有效方法。裂紋：壓塊中出現(xiàn)不規(guī)則局部斷裂的現(xiàn)象叫裂紋。由于壓塊內部的 拉伸應力大于壓塊的抗張強度。壓塊內部拉伸應力來自于彈性內應力。應注 意：影響分層的因素同樣影響裂紋。另外，延長保壓時間或多次加壓，減少壓 力，單重，改善模具設計和適當增加模具厚度，加快脫模速度，增加成型劑， 提高物料松裝密度；可以減少裂紋。未壓好（顯顆粒）：盡管壓塊孔隙度可達到40%左右，但由于壓制 時物料或壓力降原因，壓坯孔隙是不均勻的；如果局部空隙尺寸太大，燒結中 無法消除，叫未壓好。料粒太硬，料粒過

7、粗，物料松裝太大；松裝料粒在模腔 中分布不均勻，單重偏低。均可能造成未壓好（顯顆粒）。第三節(jié)其他成型方法一，增塑性毛坯加工：利用增塑劑，提高模壓成型壓塊的可塑性，隨后進行各種機械加工，以制取壓 制品的方法叫增塑性毛坯加工，其生產(chǎn)原理：1，一般對毛坯收縮系數(shù)應控制在之間。預燒：目的提高毛坯強度，同時在排除成型劑時形成小空隙，以利于隨后 的滲蠟，預燒在400C時應保持較長的時間，預燒溫度為700-800C之間，預燒 時間小時。防止壓塊在脫蠟過程中起皮。3,滲蠟：提高毛坯的可塑性，以利于加工，毛坯放入石蠟中的溫度為 60C，緩慢升到180-200C停止。毛坯取出是石蠟溫度為60C。切削加工：切削加工

8、是應注意，由于毛坯強度低，容易夾裂；碳化 物硬度高，易磨損刀具，應使用低鉆細顆粒合金刀具，采用較大的前角和后 角，低速，小刀進量；一，等靜壓制利用高壓液體的靜壓力直接作用于裝在彈性模具內的物料，使壓塊多向 同時均衡受壓的一種成型方法，通過傳遞壓力的介質是水溶液，因而也稱水靜 壓制；等靜壓制時，壓塊強度，線收縮和成型壓力沒多大關系，一般在2噸 /cm2以下。1，模具：（型芯和模套）用來成型塑料模的外表，鉆有孔眼的薄鐵皮 套筒；（彈性模具）須不易變形，不粘附壓件。成型工藝：將粉末裝入彈性模具中，經(jīng)密封后置于高壓容器中，由 高壓泵打入液體介質，造成等靜壓力，使物料均勻受壓，降壓放出高壓容器中 的液體

9、介質，然后取出壓塊；使用較細的料?？梢愿纳茐簤K的表面質量。裝模均勻一致，密實，裝好 料的模具用塑料塞子塞住，用金屬絲扎緊。封模后進行真空排氣處理，以免出 現(xiàn)大氣孔和表面缺陷。裝入等靜壓機的高壓容器中，升成型，壓力為600- 1800KG/cm2。干粉（干袋）壓制：此工藝生產(chǎn)方式是由等靜壓制方式進化而成， 物料裝在塑料模套里，壓縮空氣推動液體介質，造成靜壓力，物料受壓成型； 一般壓缸增壓壓力在13-15MPa。松壓后取出壓坯。主要用于棒材或模芯生產(chǎn)。 二，擠壓成型：將經(jīng)過增塑的混合料放入擠壓筒中，在擠壓筒的一端安放模子，模子上有所需 擠壓制品斷面的模孔，在擠壓筒的另一端插入擠壓桿，擠壓機的壓力通

10、過擠壓 桿轉給混合料，使之通過?？锥蔀榫哂幸欢ㄐ螤畹闹破?。第一節(jié)氫氣燒結將含有成型劑的壓塊裝在石墨舟皿中，再充填有一定碳含量的氧化鋁填料或石 墨顆粒填料，然后，通常是裝入連續(xù)推進式的鑰絲爐內，在氫氣保護下進行燒 結，這個過程就是氫氣燒結過程。一，氣相與燒結體反應原理：1，脫氧反應：MeO+H2=Me+H2O2，碳化鎢的脫碳反應（溫度在800-950C以上）：WC+H2O=W+H2+COWC+2H2=W+CH4 （甲烷）增碳反應：CH4=C+2H2（CH4來自成型劑在400-500C產(chǎn)生分解時的裂化）2CO=CO2+C水煤氣反應的產(chǎn)生：H2O+C=CO+H2 （碳來源于石墨舟皿，填料以及游離碳

11、）二，實際燒結過程中常見的化學反應1，鉆氧化物的還原：混合料中的某些細顆粒的鉆粉是以氧化物形態(tài)存在 的，較粗的鉆粉表面也會形成氧化物膜；因鉆粉在空氣中儲存，混合料濕磨， 干燥以及壓塊長時間暴露于空氣，壓塊的進一步干燥；通常細顆?；旌狭现械?氧含量甚至超過，但鉆的氧化物可以完全被氫和碳化物還原：2COO+2C=2CO+CO22COO+WC=2CO+W+CO2 3COO+3WC=W3CO3C+CO+CO22,濕氫脫碳：由于氫的含水量高達1000毫克/M3，溫度達到950C以上， 使碳化鎢急劇脫碳并形成n相；在固相燒結中，由于嚴重脫碳形成n相使壓塊 體積增大。線尺寸可增大6-7%，造成壓塊孔隙度增高

12、使收縮困難；不均勻的脫 碳造成制品變形。為避免因氫氣中含水量太高而造成脫碳，應充填石墨顆?；?含碳的氧化鋁作保護。3,氣相滲碳：因爐氣存在一氧化碳和甲烷帶來的滲碳叫氣相滲碳。固相滲碳階段：在燒結過程的前面兩個階段，燒結體中為出現(xiàn)液 相，壓塊還是一個多孔體，這時爐氣滲碳是通過含碳氣體在燒結體孔隙表面上 分解出碳，然后此活性碳進一步向顆粒內部擴散，從而完成滲碳過程，采用高碳填料燒結，以便給缺碳的燒結體增碳，防止合金中出現(xiàn)n相組織。液相滲碳階段：當燒結體進入液相燒結階段以后，迅速收縮達到 致密狀態(tài)。燒結體的滲碳過程是通過液態(tài)鉆的吸碳過程來實現(xiàn)的。由于燒結體 中出現(xiàn)液相以后，碳在液相中的溶解度迅速增大

13、，使液相滲碳明顯進行，提高溫度，增加保溫時間，增加滲碳氣體濃度都可以提高滲碳速度，合金含鉆量高，碳化物顆粒細，都有利于液相滲碳。三，成型劑的增碳作用：在低溫燒結階段，成型劑的分解使燒結體增碳。1，成型劑增碳過程和特點：橡膠：加熱時會發(fā)生裂變，在低溫燒結階段分解成氫，甲烷等碳 氫化合物和游離碳。碳留在燒結體中，給燒結體一次增碳，碳氫化合物進入爐內，爐氣的氣相滲碳反應給燒結體二次增碳。石蠟：石蠟在蒸發(fā)冷凝過程中會發(fā)生某些變化。石蠟在高溫下裂 化也會產(chǎn)生碳氫化合物氣體，使燒結體滲碳，不過，滲碳量極少，只有高熔點石蠟才能產(chǎn)生較多的碳。2,影響成型劑增碳的因素：成型劑的加入量與增碳量成正比；升溫速度：升

14、溫速度越快，增碳越多。反之，則越少。氫氣流量：增大氫氣流量，可減少成型劑的增碳量。四，氫氣燒結規(guī)范的選擇：1，燒結溫度：硬質合金的燒結溫度通常應高于其主要碳化物與粘結金 屬的共晶溫度40-100C；如WCCO的共晶點為1340C，其燒結溫度為1370-1440C燒結時間：必須保證足夠的時間才能完成燒結過程的組織轉變。盡 管在一定的范圍內，燒結溫度和時間可以互相補充。如高溫快速或低溫慢速。 但是，這個范圍是有限的。如果溫度過于偏低，再延長燒結時間也不能使合金 達到應有的密度。為了在燒結溫度下能達到平衡狀態(tài)，并有充分的組織轉變時 間，通常保溫1-2小時。但是，燒結時間還受到其他因素的影響。如制品大

15、小就是一個重要的因素。填料的選擇：填料的作用在于氫氣燒結中很重要，它可以在局部空 間內造成一種適合于燒結體燒結的氣氛，從而保證合金的碳含量在允許的范圍內，使合金組織正常。（1）滲碳的填料：石墨粉1-3mm大?。唬?）脫碳性填料：氧化鎂；W粉；（3）氧化鋁填料：其中加入少量的。碳，起著碳的載體作用，低溫時吸碳，高溫時脫碳；4，升溫速度：間歇性生產(chǎn)的爐內以單位時間內上升的溫度度數(shù)表示； 連續(xù)爐內則以推舟速度（毫米/分）表示。升溫過快，燒結體增碳量增多，而且 還會使爐內碳氫化合物氣體濃度大大超過正常值，造成起皮廢品；升溫太慢， 燒結體增碳量減少，還會使燒結體脫碳增氧。1，氫氣純度：通常使用露點為負4

16、0。含水量越低越好。如負70。五。YT，YW合金真空燒結制度合金牌號500-700C下保溫時間（分）1000- 1200CT保溫時間（分）燒結溫度燒結溫度下保溫時間（分）真空度（u）YT530-4030-401460-147040-50100YT1430401430-144040-50100YT1530401460-147040-50100YW1，YW3，YW430401400-141050-60100YW230401420-143050-60100第一節(jié)燒結廢品1，起皮：合金表面通過棱邊的裂紋，龜裂或翹殼，嚴重時出現(xiàn)魚鱗式 的小薄皮，暴裂，甚至粉化叫起皮；原因：由于壓塊中鉆的接觸作用，使含碳

17、氣體在其中分解出游離碳，導 致壓塊局部強度下降，從而產(chǎn)生起皮。采取以下措施避免起皮：（1）加大氫氣流量，降低氫氣中含水量；（2）減少裝舟量，嚴格控制成型劑的加入量；（3）敞開爐門燒結，使爐內氣流呈層流狀態(tài)；（4）嚴格控制一帶路爐溫，減慢推速，使成型劑在一帶完全分解；（5）嚴密封蓋舟皿，或撒上較厚的填料層，或減少舟皿前進端兩側的制品數(shù)量；臌泡：合金制品內部有孔洞，并在其相應部位的表面出現(xiàn)凸起的曲面，這種現(xiàn)象叫臌泡；原因：燒結體有比較集中的氣體，通常有兩種：（1）空氣在燒結體內聚集，在燒結收縮過程中，空氣由內部移向表面。如果 燒結體內存在具有一定尺寸的雜質，如合金碎屑，鐵屑，鉆屑，空氣既向此處集中

18、，待到燒結體出現(xiàn)液相，并致密化后，空氣無調*出，就在燒結體阻力最 小的表面形成臌泡；（2）燒結體內有生成大量氣體的化學反應，當燒結體中存在某些氧化物，在 出現(xiàn)液相以后才被還原，生成氣體，這就會使制品臌泡；WC-CO合金一般由 混合料中氧化物結塊引起的。3,孔洞：40微米以上的孔隙叫孔洞。能夠造成臌泡的因素，均可形成 孔洞，只是不象臌泡有大量氣體，此外，當燒結體內存在不為溶體金屬所潤濕 的雜質，如“未壓好”之類的大孔，或燒結體存在嚴重的固相與液相的偏析， 都可能形成孔洞。組織不均勻：混料。變形：燒結體出現(xiàn)不規(guī)則的外形變化叫變形。（1）壓塊密度分布不均勻：因為合金成品密度是一樣的；（2）燒結體局部

19、嚴重缺碳：因為缺碳使液相相對減少；（3）裝舟不合理；墊板不平；裂紋：（1）壓制裂紋：因為壓塊干燥時壓力馳豫沒立即顯示，燒結時彈性回復較快。（2）氧化裂紋：因為壓塊干燥時部分嚴重氧化，而氧化部位的熱膨脹脹量與未氧化部位不同；7，黑心：合金斷口上出現(xiàn)的組織疏松區(qū)叫黑心。原因：碳量過低和碳量不適當?shù)母?。凡影響燒結體碳含量的各種因素， 都會影響黑心的形成；8,過燒：當燒結溫度偏高或保溫時間過長會產(chǎn)生產(chǎn)品過燒。產(chǎn)品過 燒，使晶粒變粗，孔隙增大，合金性能明顯下降。欠燒制品金屬光澤不明顯， 只需返燒則可。第四章燒結第一節(jié)燒結機理一，概述：所謂燒結，就是將粉末加熱到一定溫度，并保持一定的時間，然后冷卻，從而得

20、到所需的材料或制品，這種特殊的熱處理方式叫燒結。硬質合金燒結屬于多元系的液相燒結，燒結對合金最終制品起著決定性 作用。燒結過程中燒結體的變化：壓快體積收縮變小，強度增大，合金表面呈金 屬光澤，通常，壓快孔隙度為50%,而制品應小于。燒結過程中，粉末顆粒 間發(fā)生質的變化，合金晶粒間的結合，代替了粉末顆粒間的接觸，使合金形成 堅固整體，從而具有優(yōu)良的物理性能。1，燒結過程的幾個階段：（1）脫除成型劑和預燒階段（W 800C）：燒結初期，隨溫度升高，成型劑逐漸熱裂，并排出燒結體，同時，成型 劑或多或少使燒結體增碳。氫氣燒結時，800C以下能還原粉末表面的氧化 物，同時，粉末間接觸應力逐漸消除，粘結金

21、屬粉末開始產(chǎn)生回復和再結晶， 顆粒表面擴散，強度提高。（2）固相燒結階段（800C-1340C ）共晶溫度：所謂共晶溫度是指緩慢升溫到 燒結體開始出現(xiàn)共晶液相的溫度。（3）液相燒結階段（共晶溫度一燒結溫度）：當燒結體出現(xiàn)液相后，燒結體收 縮很快完成，碳化物晶粒長大并形成骨架，從而奠定了合金的基本組織結構。（4）冷卻階段（燒結溫度一室溫）：合金的組織和粘結相成份隨冷卻條件的不 同而產(chǎn)生某些變化。冷卻后，得到最終合金。二，硬質合金燒結過程的組織轉變；1，WCCO合金的平衡燒結過程：當混合料純度極高，并達到理想的均 勻程度，而且燒結時升溫極其緩慢，就可以認為燒結處于平衡燒結狀態(tài)：（理 論燒結，在正常

22、生產(chǎn)情況下是不存在的）（1）在緩慢的升溫過程中，WC慢慢溶解到鉆中形成固溶體，其溶解度 隨溫度升高而增大。當溫度升到共晶溫度1340C時，燒結體開始出現(xiàn)共晶成分 的液體，同時，WC不斷溶解，液相數(shù)量不斷增加，在共晶溫度保持足夠長的時間，讓燒結體內形成未溶解的固相（WC）和液相相平衡。繼續(xù)緩慢升溫，液相繼續(xù)增加。如升溫到1400C時，液相數(shù)約為47% （重量）。（2）合金平衡冷卻過程和升溫相反。當合金從1400C緩慢冷卻時，首 先從液相中析出WC初晶。當溫度降至共晶溫度時發(fā)生共晶反應，從液相中析 出WC二次晶體，共晶反應后，液相消失，進入固相轉變，并隨溫度降低從固 溶體中析出多余的WC三次晶體。

23、當溫度900C以下時，固溶體中WC含量低 于，合金組織為（WC原始+WC初晶+WC共晶+可。三次+丫固溶體+CO），合金相組成WC+Y二相合金。不平衡燒結：由于混合料很難達到理想的均勻程度，而且燒結過程升溫較 快，因此，實際燒結為不平衡燒結：（1）由于熱滯后的原因，只有在共晶溫度以上才會出現(xiàn)液相；（2）在燒結體內各小區(qū)域里出現(xiàn)液相的時間不同；（3）未經(jīng)足夠的保溫時間，燒結體各部位液相的成分是不同的。（4）平衡燒結而進行不平衡冷卻的較快冷卻時，在合金凝固后，由于擴散 過程較為困難，如果過快冷卻，WC含量處于過飽和狀態(tài)，此時，合金組織可 能是WC原始+WC初晶+WC共晶+Y固溶體，合金組成依然是W

24、C+Y，但WC晶 粒變細。實際燒結過程：實際燒結過程不但由于組分達不到理想的均勻混合和升溫 速度較快而造成的不平衡外，還由于混合料中總有游離碳，碳化二鎢存在，或 由于燒結過程中爐氣的作用使燒結體成分發(fā)生變化等因素，從而使燒結過程的 組織轉變復雜化。（1）剩碳的燒結特點：共晶溫低：1280-1300C，液相溫度低，液相數(shù)量 多，液相成分復雜，冷卻后可能出現(xiàn)石墨。（2）脫碳的燒結特點：共晶溫度：1370C，出現(xiàn)液相溫度高，液相數(shù)量少。燒結過程中壓塊的收縮：壓塊收縮大致可分為三個階段：擴散，流動，重 排；（1）由于溫度升高，粉末顆粒表面的原子更加活化，當溫度達到400- 500C時，粘結金屬開始進行

25、表面擴散（物質沿自由表面進行擴散），并隨溫 度升高發(fā)生體積擴散（物質在晶體內部晶格上所進行的擴散），在WC顆粒周 圍逐步形成粘結金屬的空間網(wǎng)。當溫度達到800-900C時，WC顆粒由表面擴散 到體積擴散，從而拉近了 WC顆粒間距離縮小，使燒結體產(chǎn)生收縮。如混合料 中鉆能均勻包圍WC顆粒，則收縮更明顯。（2）隨著溫度的升高，粘結金屬在共晶溫度點屈服成塑性物質，再很 小的應力下產(chǎn)生塑性流動，改變了粉末顆粒間的接觸狀態(tài)，使碳化物顆粒產(chǎn)生移動而靠攏，使燒結體急劇收縮。（3）每個碳化物顆粒表面都有薄薄的一層液相，象潤滑劑一樣，使碳 化物間摩擦減少，由于表面張力作用，使碳化物顆粒向更緊密的方向移動，產(chǎn) 生

26、重排，使燒結體進一步致密，碳化物顆粒之間接觸點的能量較高，在液相中 首先溶解，并在其他部位析出，進而使碳化物間的距離縮短。溶解析出使一些碳化物晶粒沿某些方向長大，因而使相鄰的碳化物晶粒粘結或聚合，形成骨 架。燒結過程中影響收縮的因素：（1）升溫速度：如果升溫太快，則最高收縮溫度范圍會更高，甚至移 向液相溫度；升溫太快，有大量的粗氣孔和氣泡，這是由于液相出現(xiàn)后封閉了氣體的排出通道所造成的。（2）壓塊的原始孔隙：在情性氣氛燒結壓塊時，收縮速度和壓塊密度 成反比。所以，合金的原始孔隙和壓塊密度無關。在活性氣氛燒結時，孔隙度大的壓塊難于完全致密，因此必須提高壓塊的密度。（3）磨碎程度和混合料的粒度：碳

27、化物的顆粒越細，燒結體內單個孔 的尺寸愈小，而液體的毛細管壓力卻與孔的半徑成反比，同時，兩個碳化物顆 粒的中心距離隨其粒度的減少而縮短，因而細顆粒易于靠攏。此外，比表面越大的粉末，其固相擴散速度和液相出現(xiàn)以后的重排與溶解析出速度越大，因 此，細顆粒出現(xiàn)收縮的溫度較低，還能提高固相燒結階段的收縮速度和收縮 量。（4）混合料的鉆含量：鉆含量影響著出現(xiàn)液相以后的收縮，鉆含量愈 高，燒結體液相量越多，收縮速度就越大，還能大大促進第二階段的收縮，因為，這個階段的收縮機理是塑性流動。（5）碳含量：燒結體碳含量的高低，影響出現(xiàn)液相的溫度和液相的數(shù) 量，因此，含碳量必然影響著燒結過程中的收縮，含碳量愈高，共晶

28、點溫度降 低，有利于塑性流動，促進收縮速度，反之，降低收縮速度。應該指出的是：氧化嚴重的物料，是很難燒結致密的，比碳量不足的物料更難致密。（6）粘結金屬對碳化物的潤濕性：潤濕性是指液相對固相的浸潤能力。硬質合金燒結中，由于某些原因使液相對固相的潤濕性變壞，會使燒結體收縮不良，造成孔隙多，甚至“出汗”以至報廢。改善潤濕性可采取以下措施：提高溫度；B，純凈固體表面可以改善潤濕性（就是消除WC的嚴重 氧化和雜物污染）；C，真空條件，因為真空條件可以凈化固體表面。此外，若提高固體在液體中的溶解讀，潤濕性也會隨之提高。三，WC-CO合金燒結的晶粒長大1，WC晶粒的長大機理：燒結后合金平均晶粒尺寸大于混合

29、料碳化物平均尺寸 叫晶粒長大。（1）聚集再結晶：這一過程主要發(fā)生在液相以前，屬固相燒結階段。WC 顆粒間接觸面增大，由于擴散作用使多晶WC顆粒粘結成一大顆粒，隨擴散進 行，大顆粒中的晶界線逐漸消除，形成大尺寸的WC晶粒；溫度越高，燒結時 間越長，聚結再結晶的程度就越大；混合料晶粒越小，濕磨時間越長，聚集再 結晶的速度越大，因而聚集再結晶的長大現(xiàn)象越明顯。（2）液相重結晶：燒結體出現(xiàn)液相后，一些WC晶粒向液相中溶解，然 后在另一些晶粒上析出，使后者長大，這是溶解析出過程，這個過程進行很激 烈的，其原因有二：A，WC在液相鉆中有較大的溶解度；B，WC晶粒的不均勻，尺寸不均 勻，聚集再結晶后，產(chǎn)生少

30、量大晶粒WC；能量不均勻，因混合料中某些晶粒 在濕磨時遭到強烈的變形；外形不規(guī)則，如尖角和凸出部位，比平整部位能量 大；當燒結出現(xiàn)液相后，細小，高能量首先溶解，一直達到飽和，整個保溫時 期，WC的溶解和析出，造成動態(tài)平衡，其結果使尺寸小的晶粒不斷消失，而 粗WC顆粒尺寸不斷增大。液相重結晶比聚集再結晶過程強烈多。2,影響WC晶粒長大的因素：（1）液相數(shù)量：提高燒結體內液相數(shù)量的各種因素，都能促進WC晶粒長 大；（2）燒結溫度：提高溫度，使WC在液相中溶解度和溶解速度增大，WC顆 粒明顯增大。（3）鉆含量：燒結體液相數(shù)量隨含鉆量增大而增加；（4）碳含量：燒結體內液相隨含碳量增加而提高，保持液相的

31、時間隨碳含b量增加而延長，提高含碳量能促進WC晶粒長大。（5）混合料狀態(tài)：A，原始粉末的顆粒越小，燒結時長大越嚴重；B，尺寸不 均勻性越大，長大越嚴重（仍不均勻長大）；磨碎程度越大，長大傾 向越大（仍能量不均勻長大）；（6）添加劑：往合金中加入難溶金屬碳化物，能阻止WC晶粒不均勻長大，從 而可以獲得粒度均勻的細晶粒合金；因為添加的碳化物被吸附在WC顆粒 的表面上，降低了 WC的表面能，使WC在液相中溶解度下降，阻礙WC 在液相中溶解。阻礙重結晶的溶解機理。四，粘結相成分與結構硬質合金的粘結相的成分主要指W的含量，W含量與合金的碳含量及 合金的冷卻速度有關；1，粘結相成分與合金性能的關系：W含量

32、對合金的硬度影響不大，卻明顯改 變合金的強度，對高鉆合金來說，其強度隨W含量增加而提高，而對低鉆合金 卻相反。耐磨性與W含量的關系：W含量越高，耐磨性越高；合金有少量的 n相并不妨礙使用時的耐磨性，但n相多時，合金較脆。影響粘結成分的因素：（1）合金含碳量的影響：正常兩相（WC+Y） WCCO合金粘結相中的W含量 與碳含量的關系：粘結相中W含量隨碳含量降低而升高。（2）冷卻速度的影響：若冷卻速度太快，WC來不及析出，或者析出的數(shù)量較 少，因而使粘結相有較多的W含量。但當合金有游離碳存在時，粘結相中的 W含量很低。這時，冷卻速度對粘結相成分幾乎沒有影響。硬質合金的熱處理（退火）：合金經(jīng)熱處理后，

33、WCCO合金的抗彎強度可 提高5-20%；硬度提高3-9%；沖擊韌性提高15-30%；在交變負荷下的抗斷能力提高更為明顯，可達到1-6倍。第五章硬質合金組織與性質的測定一，斷口合金斷口狀態(tài)和合金的質量有著密切關系。硬質合金斷裂屬于脆性斷裂， 與金屬材料相比，它具有較細的晶粒，因而斷口形狀較為光滑而細致。組織結 構上的缺陷，都能在合金斷面上表現(xiàn)出來。1，孔洞，（臟化）習慣將大于40微米的孔洞叫臟化。小于40微米的孔叫 孔隙。斷口檢查所觀察到的孔洞主要指臟化孔。40微米的孔在25倍的顯微鏡 下是1毫米。硬質合金斷面上的臟化孔，其邊緣清晰，顏色較深。孔洞形狀有圓形，斜 孔型，長條形，片形，三角形，半

34、月形等，這和雜質的形狀有關。一般說來， 如果出現(xiàn)在液相溫度以前能夠生成碳和碳氫化合物的雜質，所形成的孔洞，一 般和原物相似；如是在低溫下能被氫或碳還原的雜質，所生成的孔，其形狀則 與原物不那么相似。若雜質僅能在液相出現(xiàn)的高溫下才被還原，則形成的孔洞 多為圓形或斜形孔；若雜質是一些不產(chǎn)生氣體的落入物，如鉆屑，銅絲，鋁 屑，不銹鋼屑，合金碎屑等，所形成的孔，其形狀不規(guī)則。一些在燒結溫度下 不能被還原的氧化物，基本上保留原物顆粒的形狀。一些在壓塊中形成的大孔 洞，在燒結過程中是不會消失的，如未壓好造成的尖銳多角形孔，在燒結好的 合金中仍保留著原樣。1，脫碳ni相在斷口上所表現(xiàn)的特征，通常為銀白色的亮

35、點。有時呈蝌蚪狀凹下 的小坑。從坑的底部看到白色的亮點。這種脫碳特征易于辨認。當碳量嚴重不 足時，脫碳點并不呈蝌蚪狀亮點，而是整個斷口呈銀白色，晶粒很細，這是整 個基體缺碳的特征。另一種情況是斷口呈現(xiàn)許多凹下小坑，連接起來就形成一 條波浪形斷口，但并不呈現(xiàn)銀白色亮點，YN合金缺碳時，斷口多是這種特征。脫碳點的大小和燒結時液相的數(shù)量有關，嚴重缺碳時，液相數(shù)量相對減 少，ni相的長大較慢，因而在斷口上呈現(xiàn)的脫碳點較小。反之，輕微脫碳 時，脫碳點就較大。這是判斷脫碳輕重的一個方法。同樣，脫碳點的分布密 度，以及脫碳點所占的面積都可以說明缺碳的程度。有時，僅在斷口邊緣上發(fā) 現(xiàn)少量亮點，這是合金表面脫碳

36、的特征。在難于判斷的情況下，可以將斷面浸 入鐵氧化鉀溶液中幾秒鐘，然后用清水沖洗晾干，再在放大鏡下觀察，如果斷 面上有棕色的點，則表明合金缺碳，反之，則是其他雜物產(chǎn)生的亮點，這是判 斷合金是否缺碳的最有效的方法。滲碳合金滲碳斷口有二種：一是點狀石墨，二是梅花狀石墨。點狀石墨通常產(chǎn) 生在低鉆合金和細晶粒合金斷口上，由于這種滲碳狀小而分散，顏色較淺，不 易發(fā)現(xiàn)，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，滲碳就比較嚴重了。梅花狀石墨大都產(chǎn)生在高鉆合金和粗 顆粒合金斷口上，因其形狀明顯，尺寸較大，所以極易觀察到，但這種滲碳并 不嚴重。嚴重滲碳的合金表面光亮發(fā)黑，用手或白紙在上面擦，可以使手或白紙變 黑，在這種嚴重滲碳的情況下，整個斷口發(fā)暗。石墨在YT，YN類通常呈細小而分散的點狀，斷口較難觀察到，但若在磨 片上觀察，便可發(fā)現(xiàn)有（體積）的石墨雜質，這與細晶粒低鉆合金滲碳的情況 類似。欠燒欠燒合金表面通常為灰白色，斷面上的晶粒呈無粘性的堆砌，無明顯的金 屬光澤，欠燒不明顯時，有時可在斷口的中心部位看到一疏松區(qū)。但晶粒卻和正常合金一樣有金屬光澤。判斷欠燒最簡單的方法是用鋼筆在斷面上點上一滴 墨水，若墨水滲開，吸收，則表明結構疏松，是欠燒的特征。判斷欠燒最可靠 的方法是將合金的金相磨片作孔隙度測定。過燒過燒合金表面比較粗糙，嚴重過燒時還能看到一顆顆閃光的晶粒，過