硬质合金生产技术

1、硬质合金生产技术之压制和烧结-标）隹化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN.|PDDQTY-KII第三章压制压制机理第一节压制机理一，压制过程：粉末压制成型是粉末冶金生产的基本成型方法；在压摸 中填装粉末，然后在压力机下加压，脱模后得到所需形状和尺寸的压坯制 品，粗略分三阶段：1，压块密度随压力增加而迅速增大；孔隙急剧减少。压块密度增加缓慢，因孔隙在1阶段中大量消除，继续加压只是让颗粒 发生弹性屈服变形。压力的增大可能达到粉末材料的屈服极限和强度极限，粉末颗粒在此压 力下产生塑性变形或脆性断裂。因颗粒的脆性断裂形成碎块填入孔隙，压块密度随之增大。二，压制压力：压制压力分二部

2、分；一是没有摩擦的条件下，使粉末压 实到一定程度所需的压力为“静压力”（P1）；二是克服粉末颗粒和压模之间 摩擦的压力为“侧压力”（P2）。压制压力P=P1+P2侧压系数=侧压力P2+压制压力P=粉末的泊松系数u：（1-u） =tg2 （45-自然 坡度角少+2）侧压力越大，脱模压力就越大，硬质合金粉末的泊松系数一般为之间。三，压制过程中的压力分布：引起压力分布不匀的主要原因是粉末颗粒 之间以及粉末与模壁之间的摩擦力。压块高度越高，压力分布越不均匀。实行 双向加压或增大压坯直径，能减少压力分布的不均匀性。四，压块密度分布：越是复杂的压块，密度分布越不均匀；除压力分布 的不均匀（压力降）外，装粉

3、方式不正确，使压块不同部位压缩程度不一致， 也会造成压块密度不均匀。1，填充系数：是指压块密度Y压与料粒的松装密度Y松的比值；压缩 比：是指粉末料粒填装高度h粉与压块高度h压之比；在数值上填充系数和压缩比是相等的。K=Y压：Y松=h粉+h压为了减少压块密度分布的不均匀性：（1）提高模具的表面光洁度；（2）减少摩擦阻力；（3）提高料粒的流动性；（4）采用合理的压制方式；粉末粒度对压制的影响；（1）粉末分散度越大（松装越小），压力越大。压块密度越小；有较大的强度值，成型性好。（2）料粒较粗，压块容易达到较高的压块密度，但其密度分布往往是不均 匀的；一般情况下，压块强度随成型剂的加入量而提高。五，压

4、块的弹性后效：1，弹性内应力：粉末颗粒内部和颗粒间接触表面上，由于原子间引力和吸力 的相互作用，会产生一个与颗粒受力方向相反，并力求阻止颗粒变形，以便 达到与压制压力平衡的作用力叫弹性内应力。弹性后效：在除去压制压力和把压块脱模后，由于弹性内应力的松弛作用 而引起压块体积膨胀的现象叫弹性后效。在许多情况下，压块脱模后发生弹性膨胀是造成压块裂纹和分层的原因。粉末粒度细，颗粒粗糙程度降低，颗粒间结合强度降低（成型不足或含水量大）以及氧化物和杂质含量增加都会增加弹性后效。料粒干燥太干而变 硬，也会增加弹性后效。第一节压制工艺一，压模；1，压缩比（或填充系数）：混合料愈细，则松装比容愈大，要压制成给定

5、密 度压块的压缩比也愈大。一般在倍间；压模在压制过程中发生弹性变形往往造 成脱模后压块的横向裂纹。线收缩系数：压块尺寸与烧结制品相应尺寸之比。压块密度越大，收缩 系数越小。二，压制工艺：模压成型包括称料，装模，压制，脱模以及压块干燥，修边 （半检）和压块加工；压制压力机操作比较简单，关键在于安调整单重， 尺寸以及处理由于设备故障及物料不稳定带来的一些问题。三，压制废品：1，分层：沿压块的棱出现，与受压面呈一定角度，形成整齐的分界面 叫分层。造成压块分层的原因是压块中弹性内应力或弹性张力。如混合料钻含 量低，碳化物硬度高，粉末或料粒愈细，成型剂太少或分布不均匀，混合料过 湿或过干，压制压力过大，

6、单重过大，压块形状复杂，模具光洁度太差，台面 不平，均有可能造成分层。提高压块强度，减少压块内应力和弹性后效是解决 分层的有效方法。裂纹：压块中出现不规则局部断裂的现象叫裂纹。由于压块内部的 拉伸应力大于压块的抗张强度。压块内部拉伸应力来自于弹性内应力。应注 意：影响分层的因素同样影响裂纹。另外，延长保压时间或多次加压，减少压 力，单重，改善模具设计和适当增加模具厚度，加快脱模速度，增加成型剂， 提高物料松装密度；可以减少裂纹。未压好（显颗粒）：尽管压块孔隙度可达到40%左右，但由于压制 时物料或压力降原因，压坯孔隙是不均匀的；如果局部空隙尺寸太大，烧结中 无法消除，叫未压好。料粒太硬，料粒过

7、粗，物料松装太大；松装料粒在模腔 中分布不均匀，单重偏低。均可能造成未压好（显颗粒）。第三节其他成型方法一，增塑性毛坯加工：利用增塑剂，提高模压成型压块的可塑性，随后进行各种机械加工，以制取压 制品的方法叫增塑性毛坯加工，其生产原理：1，一般对毛坯收缩系数应控制在之间。预烧：目的提高毛坯强度，同时在排除成型剂时形成小空隙，以利于随后 的渗蜡，预烧在400C时应保持较长的时间，预烧温度为700-800C之间，预烧 时间小时。防止压块在脱蜡过程中起皮。3,渗蜡：提高毛坯的可塑性，以利于加工，毛坯放入石蜡中的温度为 60C，缓慢升到180-200C停止。毛坯取出是石蜡温度为60C。切削加工：切削加工

8、是应注意，由于毛坯强度低，容易夹裂；碳化 物硬度高，易磨损刀具，应使用低钻细颗粒合金刀具，采用较大的前角和后 角，低速，小刀进量；一，等静压制利用高压液体的静压力直接作用于装在弹性模具内的物料，使压块多向 同时均衡受压的一种成型方法，通过传递压力的介质是水溶液，因而也称水静 压制；等静压制时，压块强度，线收缩和成型压力没多大关系，一般在2吨 /cm2以下。1，模具：（型芯和模套）用来成型塑料模的外表，钻有孔眼的薄铁皮 套筒；（弹性模具）须不易变形，不粘附压件。成型工艺：将粉末装入弹性模具中，经密封后置于高压容器中，由 高压泵打入液体介质，造成等静压力，使物料均匀受压，降压放出高压容器中 的液体

9、介质，然后取出压块；使用较细的料粒可以改善压块的表面质量。装模均匀一致，密实，装好 料的模具用塑料塞子塞住，用金属丝扎紧。封模后进行真空排气处理，以免出 现大气孔和表面缺陷。装入等静压机的高压容器中，升成型，压力为600- 1800KG/cm2。干粉（干袋）压制：此工艺生产方式是由等静压制方式进化而成， 物料装在塑料模套里，压缩空气推动液体介质，造成静压力，物料受压成型； 一般压缸增压压力在13-15MPa。松压后取出压坯。主要用于棒材或模芯生产。 二，挤压成型：将经过增塑的混合料放入挤压筒中，在挤压筒的一端安放模子，模子上有所需 挤压制品断面的模孔，在挤压筒的另一端插入挤压杆，挤压机的压力通

10、过挤压 杆转给混合料，使之通过模孔而成为具有一定形状的制品。第一节氢气烧结将含有成型剂的压块装在石墨舟皿中，再充填有一定碳含量的氧化铝填料或石 墨颗粒填料，然后，通常是装入连续推进式的钥丝炉内，在氢气保护下进行烧 结，这个过程就是氢气烧结过程。一，气相与烧结体反应原理：1，脱氧反应：MeO+H2=Me+H2O2，碳化钨的脱碳反应（温度在800-950C以上）：WC+H2O=W+H2+COWC+2H2=W+CH4 （甲烷）增碳反应：CH4=C+2H2（CH4来自成型剂在400-500C产生分解时的裂化）2CO=CO2+C水煤气反应的产生：H2O+C=CO+H2 （碳来源于石墨舟皿，填料以及游离碳

11、）二，实际烧结过程中常见的化学反应1，钻氧化物的还原：混合料中的某些细颗粒的钻粉是以氧化物形态存在 的，较粗的钻粉表面也会形成氧化物膜；因钻粉在空气中储存，混合料湿磨， 干燥以及压块长时间暴露于空气，压块的进一步干燥；通常细颗粒混合料中的 氧含量甚至超过，但钻的氧化物可以完全被氢和碳化物还原：2COO+2C=2CO+CO22COO+WC=2CO+W+CO2 3COO+3WC=W3CO3C+CO+CO22,湿氢脱碳：由于氢的含水量高达1000毫克/M3，温度达到950C以上， 使碳化钨急剧脱碳并形成n相；在固相烧结中，由于严重脱碳形成n相使压块 体积增大。线尺寸可增大6-7%，造成压块孔隙度增高

12、使收缩困难；不均匀的脱 碳造成制品变形。为避免因氢气中含水量太高而造成脱碳，应充填石墨颗粒或 含碳的氧化铝作保护。3,气相渗碳：因炉气存在一氧化碳和甲烷带来的渗碳叫气相渗碳。固相渗碳阶段：在烧结过程的前面两个阶段，烧结体中为出现液 相，压块还是一个多孔体，这时炉气渗碳是通过含碳气体在烧结体孔隙表面上 分解出碳，然后此活性碳进一步向颗粒内部扩散，从而完成渗碳过程，采用高碳填料烧结，以便给缺碳的烧结体增碳，防止合金中出现n相组织。液相渗碳阶段：当烧结体进入液相烧结阶段以后，迅速收缩达到 致密状态。烧结体的渗碳过程是通过液态钻的吸碳过程来实现的。由于烧结体 中出现液相以后，碳在液相中的溶解度迅速增大

13、，使液相渗碳明显进行，提高温度，增加保温时间，增加渗碳气体浓度都可以提高渗碳速度，合金含钻量高，碳化物颗粒细，都有利于液相渗碳。三，成型剂的增碳作用：在低温烧结阶段，成型剂的分解使烧结体增碳。1，成型剂增碳过程和特点：橡胶：加热时会发生裂变，在低温烧结阶段分解成氢，甲烷等碳 氢化合物和游离碳。碳留在烧结体中，给烧结体一次增碳，碳氢化合物进入炉内，炉气的气相渗碳反应给烧结体二次增碳。石蜡：石蜡在蒸发冷凝过程中会发生某些变化。石蜡在高温下裂 化也会产生碳氢化合物气体，使烧结体渗碳，不过，渗碳量极少，只有高熔点石蜡才能产生较多的碳。2,影响成型剂增碳的因素：成型剂的加入量与增碳量成正比；升温速度：升

14、温速度越快，增碳越多。反之，则越少。氢气流量：增大氢气流量，可减少成型剂的增碳量。四，氢气烧结规范的选择：1，烧结温度：硬质合金的烧结温度通常应高于其主要碳化物与粘结金 属的共晶温度40-100C；如WCCO的共晶点为1340C，其烧结温度为1370-1440C烧结时间：必须保证足够的时间才能完成烧结过程的组织转变。尽 管在一定的范围内，烧结温度和时间可以互相补充。如高温快速或低温慢速。 但是，这个范围是有限的。如果温度过于偏低，再延长烧结时间也不能使合金 达到应有的密度。为了在烧结温度下能达到平衡状态，并有充分的组织转变时 间，通常保温1-2小时。但是，烧结时间还受到其他因素的影响。如制品大

15、小就是一个重要的因素。填料的选择：填料的作用在于氢气烧结中很重要，它可以在局部空 间内造成一种适合于烧结体烧结的气氛，从而保证合金的碳含量在允许的范围内，使合金组织正常。（1）渗碳的填料：石墨粉1-3mm大小；（2）脱碳性填料：氧化镁；W粉；（3）氧化铝填料：其中加入少量的。碳，起着碳的载体作用，低温时吸碳，高温时脱碳；4，升温速度：间歇性生产的炉内以单位时间内上升的温度度数表示； 连续炉内则以推舟速度（毫米/分）表示。升温过快，烧结体增碳量增多，而且 还会使炉内碳氢化合物气体浓度大大超过正常值，造成起皮废品；升温太慢， 烧结体增碳量减少，还会使烧结体脱碳增氧。1，氢气纯度：通常使用露点为负4

16、0。含水量越低越好。如负70。五。YT，YW合金真空烧结制度合金牌号500-700C下保温时间（分）1000- 1200CT保温时间（分）烧结温度烧结温度下保温时间（分）真空度（u）YT530-4030-401460-147040-50100YT1430401430-144040-50100YT1530401460-147040-50100YW1，YW3，YW430401400-141050-60100YW230401420-143050-60100第一节烧结废品1，起皮：合金表面通过棱边的裂纹，龟裂或翘壳，严重时出现鱼鳞式 的小薄皮，暴裂，甚至粉化叫起皮；原因：由于压块中钻的接触作用，使含碳

17、气体在其中分解出游离碳，导 致压块局部强度下降，从而产生起皮。采取以下措施避免起皮：（1）加大氢气流量，降低氢气中含水量；（2）减少装舟量，严格控制成型剂的加入量；（3）敞开炉门烧结，使炉内气流呈层流状态；（4）严格控制一带路炉温，减慢推速，使成型剂在一带完全分解；（5）严密封盖舟皿，或撒上较厚的填料层，或减少舟皿前进端两侧的制品数量；臌泡：合金制品内部有孔洞，并在其相应部位的表面出现凸起的曲面，这种现象叫臌泡；原因：烧结体有比较集中的气体，通常有两种：（1）空气在烧结体内聚集，在烧结收缩过程中，空气由内部移向表面。如果 烧结体内存在具有一定尺寸的杂质，如合金碎屑，铁屑，钻屑，空气既向此处集中

18、，待到烧结体出现液相，并致密化后，空气无调*出，就在烧结体阻力最 小的表面形成臌泡；（2）烧结体内有生成大量气体的化学反应，当烧结体中存在某些氧化物，在 出现液相以后才被还原，生成气体，这就会使制品臌泡；WC-CO合金一般由 混合料中氧化物结块引起的。3,孔洞：40微米以上的孔隙叫孔洞。能够造成臌泡的因素，均可形成 孔洞，只是不象臌泡有大量气体，此外，当烧结体内存在不为溶体金属所润湿 的杂质，如“未压好”之类的大孔，或烧结体存在严重的固相与液相的偏析， 都可能形成孔洞。组织不均匀：混料。变形：烧结体出现不规则的外形变化叫变形。（1）压块密度分布不均匀：因为合金成品密度是一样的；（2）烧结体局部

19、严重缺碳：因为缺碳使液相相对减少；（3）装舟不合理；垫板不平；裂纹：（1）压制裂纹：因为压块干燥时压力驰豫没立即显示，烧结时弹性回复较快。（2）氧化裂纹：因为压块干燥时部分严重氧化，而氧化部位的热膨胀胀量与未氧化部位不同；7，黑心：合金断口上出现的组织疏松区叫黑心。原因：碳量过低和碳量不适当的高。凡影响烧结体碳含量的各种因素， 都会影响黑心的形成；8,过烧：当烧结温度偏高或保温时间过长会产生产品过烧。产品过 烧，使晶粒变粗，孔隙增大，合金性能明显下降。欠烧制品金属光泽不明显， 只需返烧则可。第四章烧结第一节烧结机理一，概述：所谓烧结，就是将粉末加热到一定温度，并保持一定的时间，然后冷却，从而得

20、到所需的材料或制品，这种特殊的热处理方式叫烧结。硬质合金烧结属于多元系的液相烧结，烧结对合金最终制品起着决定性 作用。烧结过程中烧结体的变化：压快体积收缩变小，强度增大，合金表面呈金 属光泽，通常，压快孔隙度为50%,而制品应小于。烧结过程中，粉末颗粒 间发生质的变化，合金晶粒间的结合，代替了粉末颗粒间的接触，使合金形成 坚固整体，从而具有优良的物理性能。1，烧结过程的几个阶段：（1）脱除成型剂和预烧阶段（W 800C）：烧结初期，随温度升高，成型剂逐渐热裂，并排出烧结体，同时，成型 剂或多或少使烧结体增碳。氢气烧结时，800C以下能还原粉末表面的氧化 物，同时，粉末间接触应力逐渐消除，粘结金

21、属粉末开始产生回复和再结晶， 颗粒表面扩散，强度提高。（2）固相烧结阶段（800C-1340C ）共晶温度：所谓共晶温度是指缓慢升温到 烧结体开始出现共晶液相的温度。（3）液相烧结阶段（共晶温度一烧结温度）：当烧结体出现液相后，烧结体收 缩很快完成，碳化物晶粒长大并形成骨架，从而奠定了合金的基本组织结构。（4）冷却阶段（烧结温度一室温）：合金的组织和粘结相成份随冷却条件的不 同而产生某些变化。冷却后，得到最终合金。二，硬质合金烧结过程的组织转变；1，WCCO合金的平衡烧结过程：当混合料纯度极高，并达到理想的均 匀程度，而且烧结时升温极其缓慢，就可以认为烧结处于平衡烧结状态：（理 论烧结，在正常

22、生产情况下是不存在的）（1）在缓慢的升温过程中，WC慢慢溶解到钻中形成固溶体，其溶解度 随温度升高而增大。当温度升到共晶温度1340C时，烧结体开始出现共晶成分 的液体，同时，WC不断溶解，液相数量不断增加，在共晶温度保持足够长的时间，让烧结体内形成未溶解的固相（WC）和液相相平衡。继续缓慢升温，液相继续增加。如升温到1400C时，液相数约为47% （重量）。（2）合金平衡冷却过程和升温相反。当合金从1400C缓慢冷却时，首 先从液相中析出WC初晶。当温度降至共晶温度时发生共晶反应，从液相中析 出WC二次晶体，共晶反应后，液相消失，进入固相转变，并随温度降低从固 溶体中析出多余的WC三次晶体。

23、当温度900C以下时，固溶体中WC含量低 于，合金组织为（WC原始+WC初晶+WC共晶+可。三次+丫固溶体+CO），合金相组成WC+Y二相合金。不平衡烧结：由于混合料很难达到理想的均匀程度，而且烧结过程升温较 快，因此，实际烧结为不平衡烧结：（1）由于热滞后的原因，只有在共晶温度以上才会出现液相；（2）在烧结体内各小区域里出现液相的时间不同；（3）未经足够的保温时间，烧结体各部位液相的成分是不同的。（4）平衡烧结而进行不平衡冷却的较快冷却时，在合金凝固后，由于扩散 过程较为困难，如果过快冷却，WC含量处于过饱和状态，此时，合金组织可 能是WC原始+WC初晶+WC共晶+Y固溶体，合金组成依然是W

24、C+Y，但WC晶 粒变细。实际烧结过程：实际烧结过程不但由于组分达不到理想的均匀混合和升温 速度较快而造成的不平衡外，还由于混合料中总有游离碳，碳化二钨存在，或 由于烧结过程中炉气的作用使烧结体成分发生变化等因素，从而使烧结过程的 组织转变复杂化。（1）剩碳的烧结特点：共晶温低：1280-1300C，液相温度低，液相数量 多，液相成分复杂，冷却后可能出现石墨。（2）脱碳的烧结特点：共晶温度：1370C，出现液相温度高，液相数量少。烧结过程中压块的收缩：压块收缩大致可分为三个阶段：扩散，流动，重 排；（1）由于温度升高，粉末颗粒表面的原子更加活化，当温度达到400- 500C时，粘结金属开始进行

25、表面扩散（物质沿自由表面进行扩散），并随温 度升高发生体积扩散（物质在晶体内部晶格上所进行的扩散），在WC颗粒周 围逐步形成粘结金属的空间网。当温度达到800-900C时，WC颗粒由表面扩散 到体积扩散，从而拉近了 WC颗粒间距离缩小，使烧结体产生收缩。如混合料 中钻能均匀包围WC颗粒，则收缩更明显。（2）随着温度的升高，粘结金属在共晶温度点屈服成塑性物质，再很 小的应力下产生塑性流动，改变了粉末颗粒间的接触状态，使碳化物颗粒产生移动而靠拢，使烧结体急剧收缩。（3）每个碳化物颗粒表面都有薄薄的一层液相，象润滑剂一样，使碳 化物间摩擦减少，由于表面张力作用，使碳化物颗粒向更紧密的方向移动，产 生

26、重排，使烧结体进一步致密，碳化物颗粒之间接触点的能量较高，在液相中 首先溶解，并在其他部位析出，进而使碳化物间的距离缩短。溶解析出使一些碳化物晶粒沿某些方向长大，因而使相邻的碳化物晶粒粘结或聚合，形成骨 架。烧结过程中影响收缩的因素：（1）升温速度：如果升温太快，则最高收缩温度范围会更高，甚至移 向液相温度；升温太快，有大量的粗气孔和气泡，这是由于液相出现后封闭了气体的排出通道所造成的。（2）压块的原始孔隙：在情性气氛烧结压块时，收缩速度和压块密度 成反比。所以，合金的原始孔隙和压块密度无关。在活性气氛烧结时，孔隙度大的压块难于完全致密，因此必须提高压块的密度。（3）磨碎程度和混合料的粒度：碳

27、化物的颗粒越细，烧结体内单个孔 的尺寸愈小，而液体的毛细管压力却与孔的半径成反比，同时，两个碳化物颗 粒的中心距离随其粒度的减少而缩短，因而细颗粒易于靠拢。此外，比表面越大的粉末，其固相扩散速度和液相出现以后的重排与溶解析出速度越大，因 此，细颗粒出现收缩的温度较低，还能提高固相烧结阶段的收缩速度和收缩 量。（4）混合料的钻含量：钻含量影响着出现液相以后的收缩，钻含量愈 高，烧结体液相量越多，收缩速度就越大，还能大大促进第二阶段的收缩，因为，这个阶段的收缩机理是塑性流动。（5）碳含量：烧结体碳含量的高低，影响出现液相的温度和液相的数 量，因此，含碳量必然影响着烧结过程中的收缩，含碳量愈高，共晶

28、点温度降 低，有利于塑性流动，促进收缩速度，反之，降低收缩速度。应该指出的是：氧化严重的物料，是很难烧结致密的，比碳量不足的物料更难致密。（6）粘结金属对碳化物的润湿性：润湿性是指液相对固相的浸润能力。硬质合金烧结中，由于某些原因使液相对固相的润湿性变坏，会使烧结体收缩不良，造成孔隙多，甚至“出汗”以至报废。改善润湿性可采取以下措施：提高温度；B，纯净固体表面可以改善润湿性（就是消除WC的严重 氧化和杂物污染）；C，真空条件，因为真空条件可以净化固体表面。此外，若提高固体在液体中的溶解读，润湿性也会随之提高。三，WC-CO合金烧结的晶粒长大1，WC晶粒的长大机理：烧结后合金平均晶粒尺寸大于混合

29、料碳化物平均尺寸 叫晶粒长大。（1）聚集再结晶：这一过程主要发生在液相以前，属固相烧结阶段。WC 颗粒间接触面增大，由于扩散作用使多晶WC颗粒粘结成一大颗粒，随扩散进 行，大颗粒中的晶界线逐渐消除，形成大尺寸的WC晶粒；温度越高，烧结时 间越长，聚结再结晶的程度就越大；混合料晶粒越小，湿磨时间越长，聚集再 结晶的速度越大，因而聚集再结晶的长大现象越明显。（2）液相重结晶：烧结体出现液相后，一些WC晶粒向液相中溶解，然 后在另一些晶粒上析出，使后者长大，这是溶解析出过程，这个过程进行很激 烈的，其原因有二：A，WC在液相钻中有较大的溶解度；B，WC晶粒的不均匀，尺寸不均 匀，聚集再结晶后，产生少

30、量大晶粒WC；能量不均匀，因混合料中某些晶粒 在湿磨时遭到强烈的变形；外形不规则，如尖角和凸出部位，比平整部位能量 大；当烧结出现液相后，细小，高能量首先溶解，一直达到饱和，整个保温时 期，WC的溶解和析出，造成动态平衡，其结果使尺寸小的晶粒不断消失，而 粗WC颗粒尺寸不断增大。液相重结晶比聚集再结晶过程强烈多。2,影响WC晶粒长大的因素：（1）液相数量：提高烧结体内液相数量的各种因素，都能促进WC晶粒长 大；（2）烧结温度：提高温度，使WC在液相中溶解度和溶解速度增大，WC颗 粒明显增大。（3）钻含量：烧结体液相数量随含钻量增大而增加；（4）碳含量：烧结体内液相随含碳量增加而提高，保持液相的

31、时间随碳含b量增加而延长，提高含碳量能促进WC晶粒长大。（5）混合料状态：A，原始粉末的颗粒越小，烧结时长大越严重；B，尺寸不 均匀性越大，长大越严重（仍不均匀长大）；磨碎程度越大，长大倾 向越大（仍能量不均匀长大）；（6）添加剂：往合金中加入难溶金属碳化物，能阻止WC晶粒不均匀长大，从 而可以获得粒度均匀的细晶粒合金；因为添加的碳化物被吸附在WC颗粒 的表面上，降低了 WC的表面能，使WC在液相中溶解度下降，阻碍WC 在液相中溶解。阻碍重结晶的溶解机理。四，粘结相成分与结构硬质合金的粘结相的成分主要指W的含量，W含量与合金的碳含量及 合金的冷却速度有关；1，粘结相成分与合金性能的关系：W含量

32、对合金的硬度影响不大，却明显改 变合金的强度，对高钻合金来说，其强度随W含量增加而提高，而对低钻合金 却相反。耐磨性与W含量的关系：W含量越高，耐磨性越高；合金有少量的 n相并不妨碍使用时的耐磨性，但n相多时，合金较脆。影响粘结成分的因素：（1）合金含碳量的影响：正常两相（WC+Y） WCCO合金粘结相中的W含量 与碳含量的关系：粘结相中W含量随碳含量降低而升高。（2）冷却速度的影响：若冷却速度太快，WC来不及析出，或者析出的数量较 少，因而使粘结相有较多的W含量。但当合金有游离碳存在时，粘结相中的 W含量很低。这时，冷却速度对粘结相成分几乎没有影响。硬质合金的热处理（退火）：合金经热处理后，

33、WCCO合金的抗弯强度可 提高5-20%；硬度提高3-9%；冲击韧性提高15-30%；在交变负荷下的抗断能力提高更为明显，可达到1-6倍。第五章硬质合金组织与性质的测定一，断口合金断口状态和合金的质量有着密切关系。硬质合金断裂属于脆性断裂， 与金属材料相比，它具有较细的晶粒，因而断口形状较为光滑而细致。组织结 构上的缺陷，都能在合金断面上表现出来。1，孔洞，（脏化）习惯将大于40微米的孔洞叫脏化。小于40微米的孔叫 孔隙。断口检查所观察到的孔洞主要指脏化孔。40微米的孔在25倍的显微镜 下是1毫米。硬质合金断面上的脏化孔，其边缘清晰，颜色较深。孔洞形状有圆形，斜 孔型，长条形，片形，三角形，半

34、月形等，这和杂质的形状有关。一般说来， 如果出现在液相温度以前能够生成碳和碳氢化合物的杂质，所形成的孔洞，一 般和原物相似；如是在低温下能被氢或碳还原的杂质，所生成的孔，其形状则 与原物不那么相似。若杂质仅能在液相出现的高温下才被还原，则形成的孔洞 多为圆形或斜形孔；若杂质是一些不产生气体的落入物，如钻屑，铜丝，铝 屑，不锈钢屑，合金碎屑等，所形成的孔，其形状不规则。一些在烧结温度下 不能被还原的氧化物，基本上保留原物颗粒的形状。一些在压块中形成的大孔 洞，在烧结过程中是不会消失的，如未压好造成的尖锐多角形孔，在烧结好的 合金中仍保留着原样。1，脱碳ni相在断口上所表现的特征，通常为银白色的亮

35、点。有时呈蝌蚪状凹下 的小坑。从坑的底部看到白色的亮点。这种脱碳特征易于辨认。当碳量严重不 足时，脱碳点并不呈蝌蚪状亮点，而是整个断口呈银白色，晶粒很细，这是整 个基体缺碳的特征。另一种情况是断口呈现许多凹下小坑，连接起来就形成一 条波浪形断口，但并不呈现银白色亮点，YN合金缺碳时，断口多是这种特征。脱碳点的大小和烧结时液相的数量有关，严重缺碳时，液相数量相对减 少，ni相的长大较慢，因而在断口上呈现的脱碳点较小。反之，轻微脱碳 时，脱碳点就较大。这是判断脱碳轻重的一个方法。同样，脱碳点的分布密 度，以及脱碳点所占的面积都可以说明缺碳的程度。有时，仅在断口边缘上发 现少量亮点，这是合金表面脱碳

36、的特征。在难于判断的情况下，可以将断面浸 入铁氧化钾溶液中几秒钟，然后用清水冲洗晾干，再在放大镜下观察，如果断 面上有棕色的点，则表明合金缺碳，反之，则是其他杂物产生的亮点，这是判 断合金是否缺碳的最有效的方法。渗碳合金渗碳断口有二种：一是点状石墨，二是梅花状石墨。点状石墨通常产 生在低钻合金和细晶粒合金断口上，由于这种渗碳状小而分散，颜色较浅，不 易发现，一经发现，渗碳就比较严重了。梅花状石墨大都产生在高钻合金和粗 颗粒合金断口上，因其形状明显，尺寸较大，所以极易观察到，但这种渗碳并 不严重。严重渗碳的合金表面光亮发黑，用手或白纸在上面擦，可以使手或白纸变 黑，在这种严重渗碳的情况下，整个断口发暗。石墨在YT，YN类通常呈细小而分散的点状，断口较难观察到，但若在磨 片上观察，便可发现有（体积）的石墨杂质，这与细晶粒低钻合金渗碳的情况 类似。欠烧欠烧合金表面通常为灰白色，断面上的晶粒呈无粘性的堆砌，无明显的金 属光泽，欠烧不明显时，有时可在断口的中心部位看到一疏松区。但晶粒却和正常合金一样有金属光泽。判断欠烧最简单的方法是用钢笔在断面上点上一滴 墨水，若墨水渗开，吸收，则表明结构疏松，是欠烧的特征。判断欠烧最可靠 的方法是将合金的金相磨片作孔隙度测定。过烧过烧合金表面比较粗糙，严重过烧时还能看到一颗颗闪光的晶粒，过