硬質(zhì)合金滲碳工藝

發(fā)布日期：2013-12-07

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由于硬質(zhì)合金的碳含量低于其化學計量的碳含量，燒結(jié)時會再合金的內(nèi)部形成脫碳的η相，脫碳相的形貌和含量對獲取高性能的梯度結(jié)構硬質(zhì)合金影響關鍵。含η相的先驅(qū)體硬質(zhì)合金通過滲碳工藝，使得碳從材料表面向內(nèi)部擴散。碳在擴散的同時又與η相反應生成額外的WC(碳化鎢)和Co(鈷)，并在材料由表及里形成結(jié)構梯度。
     滲碳工藝在宏觀梯度結(jié)構的形成過程中是非常重要的控制步驟。從滲碳工藝本身而言，滲透溫度、時間、滲碳量等都是影響組織演化的重要因素。
     滲碳的方法很多，有氣體滲碳、固體滲碳和液體滲碳。對于宏觀梯度結(jié)構硬質(zhì)合金來說，采用固體滲碳是比較經(jīng)濟且簡便易行的。我們以固體滲碳方法制備梯度結(jié)構硬質(zhì)合金具體工藝過程作為了解。
     滲碳試驗是將具有η相均勻彌散分布的試樣埋在石墨粒子中裝周，然后放入氫氣爐中，分別在1420℃、1440℃和1460℃滲碳處理60min，80min，110min，140min和160min。滲碳后的樣品在肉眼下即可明顯發(fā)現(xiàn)有3層結(jié)構。從顯微組織上可以明顯看出，試樣經(jīng)過滲碳處理后，顯微組織結(jié)構發(fā)生較大變化，試樣的表層和中間層的η相小時，為WC+γ兩相結(jié)構，試樣的心部依然是WC+γ+η三相結(jié)構，與滲碳處理前相比，試樣心部的顯微組織結(jié)構和η相形態(tài)基本沒有發(fā)生變化。從滲碳后的表面X射線衍射分析可以看出，在表面層η相已經(jīng)完全消失，留下兩層結(jié)構。從顯微組織照片可以看出：對于每樣試樣，滲碳處理后，硬質(zhì)合金表層WC晶粒長大比較明顯，其晶粒明顯大于同一試樣中間層和心部WC的晶粒，并且硬質(zhì)合金表層Co相含量明顯低于合金中間層Co相含量，Co相梯度結(jié)構形成的原因很有可能是在滲碳處理過程中，表層WC晶粒發(fā)生長大和液態(tài)Co相發(fā)生遷移共同的作用。
     硬質(zhì)合金滲碳工藝處理中矯頑磁力的變化也有所不同。矯頑磁力是反映硬質(zhì)合金物理性能的一個重要參數(shù)，影響硬質(zhì)合金矯頑磁力的因素有WC晶粒度、Co相含量、孔隙度、雜志、內(nèi)應力以及η相的含量，雜質(zhì)和內(nèi)用力對矯頑磁力影響小。對于不同碳含量的硬質(zhì)合金，在各滲碳溫度下，硬質(zhì)合金的矯頑磁力均隨滲碳時間的增加而降低。合金在滲碳過程中，Co相的含量和分布結(jié)構發(fā)生了較大變化。
     硬質(zhì)合金滲碳工藝是一個嚴謹?shù)纳a(chǎn)過程，在滲碳時間和滲碳溫度相同的情況下，合金的梯度層厚度均隨合金初始總碳含量的增加而增厚。滲碳處理過程中消除單位體積內(nèi)η相所需要的碳量減少，相應的在單位時間內(nèi)所得到的梯度結(jié)構厚度較大。

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作者：佚名

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