硬质合金－01教案.ppt

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1、School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering硬质合金01 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering绪绪 论论硬质合金的概念硬质合金的概念：用粉末冶金法生产的由难熔

2、金属化合物（硬质相）（硬质相）和粘结金属（粘结相）（粘结相）所构成的复合材料。硬质合金的基本特点：硬质合金的基本特点：1）高硬度、高耐磨性2）高弹性模量3）高抗压强度4）化学稳定性好（耐酸、碱、高温氧化）5）冲击韧性较低6）膨胀系数低，导热、导电与铁及其合金相近硬质合金的应用：硬质合金的应用：现代工具材料、耐磨材料、高温和耐腐蚀材料曾经引起金属切削加工工业的技术革命，而被看作工具材料发展第曾经引起金属切削加工工业的技术革命，而被看作工具材料发展第三阶段的标志。三阶段的标志。School of Materials Science and EngineeringSchool of Material

3、s Science and Engineering硬质合金工具的优点（与合金钢相比）硬质合金工具的优点（与合金钢相比）：1、成倍、几十倍甚至上百倍地提高工具寿命。金属切削加工刀具寿命可提高580倍，量具寿命提高20150倍，模兵寿命提高50一10O倍。2、成倍、几十倍地提高金属切削速度和地壳钻进速度。3、提高被加工零件的尺寸精度和表面光洁度。4、可以加工高速钢难以加工的耐热合金、效合金、特硬铸铁等难加工材料。5、可以制作某些耐腐蚀或耐高温的耐磨零件，从而提高了某些机械和仪器的精度和寿命。School of Materials Science and EngineeringSchool of M

4、aterials Science and Engineering硬质合金的分类硬质合金的分类1 WCCo(钨钻钨钻)类合金类合金:由碳化钨和钴组成。有时在切削工具(有时也在引伸模具)中加人2以下的其它碳化物(碳化钽、碳化铌、碳化钒等)作为添加剂。高钴：2030，中钴：1015，低钴：382、WCTiCCo(钨铁钴钨铁钴)类合金类合金 低钛合金：46TiC，9一15Co，中钦合金：1020TiC，68Co，高钛合金：2540TiC，46Co3、WCTiCTaC(NbC)Co类合金类合金WCTiCCo合金有更好的高温抗氧化性，同时也有较好的扰热震性，因而常常具有较高的刀具寿命。TiC：5一15，T

5、aC(NbC)：210，Co515，余为WC。4钢结硬质合金钢结硬质合金 由碳化钨或碳化钛与碳素钢或合金钢组成5碳化钛基合金碳化钛基合金由碳比钛、金属镍和金属鉬或碳化二鉬(Mo2C)组成。镍和鉬的总含量通常为2030。School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering发展历史1、起源德国人施律太尔1923，1925发表专利2、德国克努伯公司1926年生产3、流传世界各地：School of Materials Science and EngineeringSchool of

6、 Materials Science and Engineering世界著名的硬质合金公司世界著名的硬质合金公司德国：克努伯公司维迪阿厂（鲁尔）美国：通用电气公司、肯纳金属公司、亚当斯碳化物公司瑞典：山特维克公司日本：三菱金属矿业公司、东芝坦嘎络依公司（川崎、名古屋、大阪工厂）、住友电气工业公司英国：山特维克英国公司、美国肯纳金属英国公司奥地利：普兰西金属工厂（三年一次普兰西国际会议）中国：株洲硬质合金有限公司、自贡硬质合金有限公司School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Enginee

7、ring1、我国的硬质合金从世纪年代起步，2、世纪年代初期，世界硬质合金年产量在万吨时，我国硬质合金年产量约吨；3、进入世纪，世界硬质合金年产量达到了万吨，而我国硬质合金产量已经快速增长到万吨，超过世界硬质合金产量的。4、占据国际市场份额：年，我国硬质合金年出口量只有吨；年，出口量已经达到吨；2007出口量可超过吨，与产量一样同样占世界硬质合金市场流通量的我国硬质合金产量School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering我国钨品生产能力、产量统计表（吨我国钨品生产能力、产量

8、统计表（吨）年度年度19851990199520002005钨精精矿产量量4878162810532784541773403APT生生产能力能力15050400007000085000131000APT产量量597810000284803110051800钨粉生粉生产能力能力45008000170002900053600钨粉粉产量量38004100106001100020600硬硬质合金生合金生产能力能力400050007500900028400硬硬质合金合金产量量313436044959817115100钨铁生生产能力能力1250012500162002160035600钨铁产量量10123

9、1200038001090011100钨丝生生产能力能力244465100296钨丝产量量18.6355076.6190School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering可转位刀片可转位刀片焊焊结结刀刀片片园刀片园刀片片材、条材片材、条材地地矿矿工工具具滚齿刀滚齿刀模具模具耐磨零件耐磨零件硬质合金产品硬质合金产品School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Enginee

10、ring硬质合金硬质合金 生产工艺生产工艺School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering现代硬质合金生产工艺现代硬质合金生产工艺School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering 硬质合金原料的生产硬质合金原料的生产 盐酸法氧化钨工艺盐酸法氧化钨工艺白钨矿：白钨矿：CaWO4黑钨矿：黑钨矿：（Fe，Mn）WO4School of Materials

11、Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering英国伊华德公司碱法工英国伊华德公司碱法工艺艺School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering美国西里瓦尼亚电气美国西里瓦尼亚电气元件公司烧碱浸取一液元件公司烧碱浸取一液液萃取工艺液萃取工艺School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Eng

12、ineering第一章第一章 混合料的制备混合料的制备School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering第一节第一节 碳化钨粉末的制备碳化钨粉末的制备1、钨粉碳化的工艺流程、钨粉碳化的工艺流程2、碳化方法、碳化方法氢保护碳化（碳化时通氢）不通氢碳化（以碳化时产生的CO气体保护）3、碳化反应原理、碳化反应原理氢保护碳化（低温下形成CH4，高温1400裂解成高活性碳与钨反应）不通氢碳化（以碳化时产生的CO气体保护（400）（500600）（1000）School of Mate

13、rials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering碳含量与碳化温度的关系碳含量与碳化温度的关系碳化前后粉末物性的变化碳化前后粉末物性的变化School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering4、碳化工艺条件、碳化工艺条件5、重新碳化工艺条件、重新碳化工艺条件School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials S

14、cience and Engineering6、碳化设备：、碳化设备：School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering第二节第二节 TiCWC复式碳化物的制备复式碳化物的制备1、工艺流程：、工艺流程：17002000氢保护下碳化氢保护下碳化TiCWC复式碳化物是指复式碳化物是指WC溶解于溶解于TiC的固溶的固溶 体，成分一般采用在烧结温度下（体，成分一般采用在烧结温度下（1480 1560）下的饱和或未饱和固溶体的形式。）下的饱和或未饱和固溶体的形式。School of

15、Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering2、TiC-WC复式碳化物生成过程的基本原理复式碳化物生成过程的基本原理过程的反应：形成固溶体的过程：School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering相图分析相图分析l在生产中采用的固溶体成分在生产中采用的固溶体成分范围内，碳量的微小降低不范围内，碳量的微小降低不会改变固溶体的相组成，会改变固溶体的相组成，因因为在相图上它

16、有一个较宽的为在相图上它有一个较宽的均质区，如图。当炉料炭黑均质区，如图。当炉料炭黑配量严重不足时，碳化钨转配量严重不足时，碳化钨转变为碳化二钨而发生附加变为碳化二钨而发生附加渗碳，使固镕体中有可能出渗碳，使固镕体中有可能出现碳化二钨或钨。而当碳量现碳化二钨或钨。而当碳量稍高于理论配量时稍高于理论配量时(图图TiCWC线的上方线的上方)，则固溶体少，则固溶体少便会出现游离碳。便会出现游离碳。l因此在制取因此在制取TiCWC固溶固溶体时，其炭黑配量总是低于体时，其炭黑配量总是低于理论值。理论值。School of Materials Science and EngineeringSchool o

17、f Materials Science and Engineering固溶体晶格常数分析固溶体晶格常数分析l当当TiCWC团溶体的钛钨比及碳团溶体的钛钨比及碳含量发生变化时，含量发生变化时，固溶体的晶格固溶体的晶格常数也随着改变。尤其是固溶体中常数也随着改变。尤其是固溶体中的碳含量发生波动时，其晶格常的碳含量发生波动时，其晶格常数变化较大。数变化较大。l因此，固溶体的晶格常数基本上因此，固溶体的晶格常数基本上不能反映固溶体钛钨比的变化，不能反映固溶体钛钨比的变化，因为同一晶格常数的固溶体其钛钨因为同一晶格常数的固溶体其钛钨比可以极不相同，反之同一钛钨比比可以极不相同，反之同一钛钨比的固溶体，由

18、于其碳量的不平衡，的固溶体，由于其碳量的不平衡，晶格常数也常常改变。只有在生产晶格常数也常常改变。只有在生产条件相对稳定的情况下，条件相对稳定的情况下，固溶体固溶体的晶格常数才能表征其质量的稳定。的晶格常数才能表征其质量的稳定。School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering碳化工艺条件碳化工艺条件 与粒度影响因素与粒度影响因素1碳化温度：碳化温度：碳化温度愈高，原子活性愈强，颗粒长大速度愈快，因而颗粒较粗，反之，则颗粒较细。2、碳化时间：碳化时间：碳化时间愈长，颗粒愈粗

19、。反之，时间愈短，则颗粒就愈细。3原料粉末的粒度原料粉末的粒度：固溶体颗粒是在TiC颗粒基础上形成的，TiC颗粒愈细，制得的固溶体颗粒也就愈细。碳化钛颗粒大小又取决于二氧化钛和碳化钨原始颗粒大小。TiO2、WC颗粒细，固溶体颗粒School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering其它碳化物其它碳化物工艺过程工艺过程基本反应基本反应1、Cr3C2，1600氢气保护碳化2、VC，1800氢气保护碳化3、ZrC2300氢气保护碳化4、HfC2300氢气保护碳化5、Mo2C、MoC1

20、4001500氢气保护碳化6、TaC，NbC2000-2100氢气保护碳化Ta2O5+7C=2TaC+5CONb2O5+7C=2NbC+5COSchool of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering第第3节节 金属金属Co粉的生产粉的生产草酸钴沉淀草酸钴沉淀草酸钴煅烧草酸钴煅烧氧化钴还原氧化钴还原草酸钴还原草酸钴还原School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineer

21、ing氧化钴还原工艺条件氧化钴还原工艺条件School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering氧化钴氢还原设备氧化钴氢还原设备School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering第四节第四节 混合料的制备混合料的制备1、过程的目的：、过程的目的：将各种碳化物和粘结金属的粉末配制成一定成分，一定粒度的均匀混合物。2、方法、方法：湿球磨3、湿磨液体介质：、湿磨液

22、体介质：要求：与混合料组元不发生显著的化学反应；沸点较低，在100左右能挥发；表面张力较小，不使粉末聚团价廉等，介质：酒精，（最常用）最常用）汽油，（不氧化、硬化物料，减少合金孔洞，但料浆易沉淀，不易洗涤）不氧化、硬化物料，减少合金孔洞，但料浆易沉淀，不易洗涤）水，（最便宜的，易氧化、结块），（最便宜的，易氧化、结块）四氯化碳，苯和丙酮等（有毒、易挥发）（有毒、易挥发）School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering湿磨前后的物料湿磨前后的物料1、单独湿磨WC(24h)粒

23、度细化粒度细化2、单独湿磨Co（24h)粒度变大，粒度变大，“冷焊现象冷焊现象”School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering混合料的湿磨前后变化混合料的湿磨前后变化YG15混合料钴冷焊现象减少WC单独湿磨细化程度高混合料湿磨细化明显含复合碳化物与钴湿磨96小时后的照片School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering球磨过程的影响因素球磨过程的影响

24、因素1、球磨筒传速：、球磨筒传速：临界转速可用下式表示：n临界=42.4D1/2(rpm,)D球磨和筒的内径；米。当实际转速为75%的临界转速时，发生的研磨主要是冲击研磨，此时常用较大的球和较小的填充系数(0.5)，球的运动就不会受到阻碍，使研磨效率变低。一般当采用硬质合金球和衬里时，实现滚动研磨的最佳填充系数为0.40.5。4、球料比、球料比球料比就是球与物料的重量比，其值越大，研磨效宰越高。但球料比过高会减少装料量，反而使生产率下降。一般情况下球料比常取作3:1到5:1，只有在制取极细混合料时，才采用10:1的球料比。5、液固比、液固比液固比是指一公斤料所加液体的体积(毫升)。液固比过大，

25、使粉末过于分散，研磨效率降低，液固比过小则料浆太稠，球与筒壁发生粘连，下易滚动，效率更低，一般当球料比为2:1时，磨YG料以每公斤加200毫升液体为宜；而磨TY料时，随着混合料中钛含量的提高，液体的加入量也应增加2060%。6、研磨时间、研磨时间在一定范围内，延长研磨时间可改善物料混合的均匀程度和碳化物颗粒的粉碎程度，但过份长的湿磨时间反而使磨碎效率降低，并增加碳化物晶粒在烧结时的下均匀长大倾向。一般湿磨时间在1672小时之间。School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineeri

26、ng制备过程与设备制备过程与设备工序：配料湿磨干燥过筛工序：配料湿磨干燥过筛1、大规模生产振动干燥小规模电烘箱、蒸汽干燥箱2、过筛：WC-Co5080目WCTiCCo，100120目School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering第四节第四节 普通模压成形普通模压成形模压成形工艺过程：模压成形工艺过程：加成形刑(掺胶或掺蜡)制粒压制压坯的干燥加工和清理成形剂的选择成形剂的选择加成形剂的目的：改善混合料颗粒之间约结合状态改善混合料的流动性及压制性能，提高压坯密度及密度均匀性

27、保证必须的压还强度对成形剂的要求必须具有适当的粘性，以保证压坯有足够的强度有一定的润滑作用烧结后不残留育害的杂质在适当的溶剂和较低的温度下能够溶解，以便与混合科均匀混合School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering橡胶成形剂的主要特点橡胶成形剂的主要特点1)压坯强度较高，便于搬运和加工；2)橡胶弹性较大，可用较快的压制速度而不产生裂纹；3)所需的压制压力一般比石蜡料低；4)容易“老化”，掺胶料的存放期在两周以内；5)在较低压力下就易出现分层，故不利于细料混合料的压制；6

28、)烧结时不能完全排出，有部分碳残留；硬质合金生产中常用的橡胶是合成丁钠胶或丁钠胶。石蜡成形刑的特点石蜡成形刑的特点1)允许较高的压制压力而下出观分层；2)不会“老化”，掺蜡料可长期储存；3)石蜡汽油溶液粘性小，适用于喷雾干燥；4)没有灰分，不会给合金带进杂质；5)粘性和弹性较小，允许的压制速度较低；6)与橡胶用量相同时，压坯强度较低；7)熔点较低，未脱蜡的压坯不宣高速磨削。硬质合金生产中所用的石蜡是工业白蜡。石腊与橡胶的比较石腊与橡胶的比较School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Eng

29、ineering成形剂溶液的制备成形剂溶液的制备橡胶汽油溶液橡胶汽油溶液：溶剂：航空汽油或溶剂汽油浓度：根据橡胶用量及混合料的松比来调整。一般为813%(重量百分比）加入量：0.61%。橡胶用量随混合料松比的降低而增加，生产中一般是每20公斤混合料加1800毫升的橡胶汽油溶液。石蜡汽油溶液：石蜡汽油溶液：溶剂：溶剂：汽油 浓度：浓度：生产中的石蜡汽油溶液的浓度一般为2030%（重量百分比（石蜡汽油溶液配制时，为了提高石蜡的溶解度，通常将石蜡加热熔化后倒入汽油内，并立即使用）。加入量加入量：一般为12%。石蜡的用量通量比合成橡胶高一倍以上，而且随含钻量的增加而增加。生产中一般是每20公斤混合料加

30、2030%的石蜡汽油溶液1800毫升。灰分问题灰分问题：橡胶汽油溶液浓度（wt)4-4.510-1113.5-14灰分（wt)0.0350.070.11石蜡汽油溶液基本无灰分School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering粒料的制备粒料的制备料粒的制备主要包括掺胶掺胶(或掺蜡或掺蜡)和制粒和制粒两道主要工序1、掺胶(蜡)过程：掺和干燥擦筛拌和机拌和机 电热干燥箱、蒸汽干燥柜电热干燥箱、蒸汽干燥柜 擦筛机擦筛机School of Materials Science and

31、EngineeringSchool of Materials Science and Engineering制制 粒粒制粒方法制粒方法压团法、滚动法、喷雾法。压团法：将料粒在较低的压力（200230kg/cm2）下压成一定大小的团块，然后将团块打碎用30目的筛子过筛，就是到了料粒。此法效率低，且所得料粒较硬。流动性较差。滚动法：使物料在滚筒中滚动而球化制粒的，一般YG料要求较细的滚筒或较低的转速，而YT料则要求较粗的滚筒或较高的转速，滚动制粒机有连续式和间歇式二种。喷雾法：石蜡丙酮料浆喷雾，120氮气干燥School of Materials Science and EngineeringSc

32、hool of Materials Science and Engineering压压 制制压制工艺过程压制工艺过程过程：压制-干燥-加工清理压制工序压制工序包括称料，装料、压制和脱模这四个步骤。称料可用重量法或容量法。压坯的干燥压坯的干燥l以橡胶作成形剂时，为了完全排除压坯中残留的汽油和水分以提高压坯强度，和消除压坯内部的应力，压坯必须经过干燥，l用石蜡作成形剂的压坯则不应干燥，因为石蜡熔点较低，它会在干燥过程中渗到压坯表面，反而降低压坯的强度。l干燥一般在蒸汽干燥柜或电热干燥箱中进行，干燥温度一般为100130，干燥时间为1248时，为了提高效率，也可采用红外线干燥，此时可采用较高的温度(

33、150200)及较短的时间(0.51小时)。压坯的加工和清理压坯的加工和清理有的硬质合金产品不宜一次直接压成产品形状，这就需要在干燥后对压坯进行加工（如倒角、斜棱和园角等加工）。这种加工通常用粒度150目的碳化硅砂轮在“万能磨床”上进行。清理主要是用砂布和毛毡清除压坯表面的毛刷，粘料等，并对轻微的缺口掉角加以修理，最后检查坯的形状和尺寸，及有无压制缺陷。School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering压制设备压制设备School of Materials Science

34、and EngineeringSchool of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering成形模具成形模具School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering第五节第五节 其他成形方法其他成形方法School of Materials Science and Engineering

35、School of Materials Science and Engineering挤压成形挤压成形用挤压法可生产一些截面较小但长度长的制品，如管材，带材等，某些形状复杂的制品如小直径的麻花钻，直齿铰刀，螺旋齿铰刀和铣刀等：硬质合金混合料的挤压成形过程包括掺蜡、预压、校直和成形毛坯切割等工序。表1-4 不同孔径的挤压毛坯的混合料中石蜡加入量挤压挤压孔径孔径(mm)3457810加蜡量加蜡量(%)77.566.564.5School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering挤压

36、件的加工与挤压模具挤压件的加工与挤压模具School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering冷等静压冷等静压软模成形软模成形粉浆浇注粉浆浇注School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering第六节第六节 硬质合金的烧结硬质合金的烧结硬质合金烧结过程中的物理、化学变化：硬质合金烧结过程中的物理、化学变化：1）烧结体致密化；2）碳化物晶粒长大；3）粘结相成分的

37、变化及合金组织的形成。烧结过程的几个阶段烧结过程的几个阶段1、脱除成形剂及预烧阶段(800)发生变化：1)成形剂的脱除（挥发、裂解）。2)粉末表面氧化物还原3）粘结金属粉末开始产生回复和再结晶，颗粒开始表面扩敢，压块强度有所提高。2、固相烧结阶段(800共晶温度)所谓共晶温度是指缓慢升温时，烧结体中开始出现共晶液相的温度，对于WC-Co合金，在平衡烧结时的共晶温度为1340烧结体中的某些固相反应加剧，扩散速度增加，颗粒塑性流动加强，使烧结体出现明显的收缩。3、液相烧结阶段(共晶温度烧结温度)当烧结出现液相后，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

38、段(烧结温度室温)在这一阶段，合金的组织和枯结相成分随冷却条件的不同而产生某些变化。冷却后，得到最终组织结构的合金。School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering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，就可以认为烧结体处于平衡烧结状态。l升温过程：成分为III烧结体，aaWC溶解到钴中形成-固溶体，1340时，固溶体成分达到a点，烧结体内开始出现共晶成分液相，同时，WC不断向-固溶体中溶解，在共晶温度下保持足够长的时间后，所有-固溶体的成分都达到

39、a点并转变成d点成分的液相。c-d液相成分变化l冷却：从1400降温液相中析出WC含量逐惭降低，其成分沿cd线方向变化，共晶温度时便发生共晶反应，由成分为d的液相中同时析出点成分的固溶体和WC二次晶体。在共晶反应完毕后，液相消失。固相转变阶段，随温度的降低，从-固溶体中析出多于的WC三次晶体，合金的组织：未溶WC原始+WC初晶+WC共晶+WC三次，合金相组成是WC+相一一)WC-Co合金的平衡烧结过程合金的平衡烧结过程School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering不平衡

40、烧结：混合料很难达到理想的均匀程度，烧结结过程的升温速度较快，不平衡烧结升温过程有如下特点：1)由于热滞后现象，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是不同的。3)未经足够长的保温时间，烧结体各部位液相的成分是不同的。冷却过程：由于烧结体内有大量的原始未溶WC可作为结晶中心，因而合金的组织与平衡状态缓冷时差别不大。合金凝固组织：由于扩散过程较为困难，如果合金快冷，则固溶体中的WC含量可能处于过饱和状态。此时，合金的组织可能是WC原始+WC初晶+WC共晶+，合金的相组成仍然是WC+。二二)WC+Co合金的不平衡烧结过程合金的不平衡烧结过程School of Mat

41、erials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering三）实际的烧结过程三）实际的烧结过程1、WC+Wo+C混合料的烧结特点l在12801300时可出现WC+C三元共晶溶体，1320时还出现Co-C二元共晶溶体。由此与WC+Co系比较，这种混合料出现液相的温度要低一些，当钴量相同时，液相数量也要多一些，此外，液相成分也更为复杂。l当系统中游离碳含量足够高时，在冷却过程中可能会出现三元共晶WC+C，使最终合金中出现石墨。然而，在碳量过剩不多时，合会仍然是WC+两相结构。2、WC+Wo+W2C混合料的烧结特

42、点l当混合料缺碳时，低温下先形成相。l由于WC+三元共晶温度较高(1370)，在于衡条件下，烧结体出现液相的温度较高。在不平衡条件下，则可能出现WC+二元共晶液相。l相当一部分钴形成相，从而使烧结体内液相的数量相对减少。当W2C含量较高时，可能得到WC+三相组织的合金。3、WC+Co+W2C+C混合料的烧结特点l生产中常见的混合料组成，尤其是在采用人造橡胶作成形剂时。这种混合料的烧结过程伴随着一些固相化学反应，使过程复杂化。l在低温时先形成相。当碳量足够时，相会因渗碳而消失。W2C亦可补充碳化化成WC。生成的+C三元共晶(12501270)也可能消失。l获得的合金为WC+两相组织。当碳量过剩时

43、，可看成是WC+Co+C的烧结。而当缺碳时，则可看成是WC+Co+的烧结。School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering烧结工艺烧结工艺升温速度升温速度1200以前应缓慢升温丁钠橡胶在300左右开始裂化，要在600保温半小时才能裂化完全，石蜡要到400以上才能完全汽化，生产中一般靠调节推舟速度和预热带温度来得到合适的升温速度。烧结温度烧结温度烧结温度主要取决烧结时液相的量。WC颗粒的大小等因素，液相越多，烧结温度可越低，一般YG合金的烧结温度在13801490的范围内，

44、TY合金的烧结温度比YG合金高一些，而真空烧结又比氢气烧结低50100。此外，加入TaC，NbC可允许烧结温度有较大波动。保温时间保温时间保温时间(即烧结时间)主要由合金牌号、烧结温度决定。但是，在过低的温度下过长时间烧结，不仅会使碳化钨晶粒变粗，合金强度下降，还会降低设备的生产能力，同样，过高温度下过短时间的烧结也不好，因为此温度，时间稍有波动就会严重影响合金质量烧结保护气氛烧结保护气氛1)促进粉末表面氧化膜还原，加速烧结过程的进行；2)将烧结时放出的气体和各种挥发物及时带走而不致污染制品；3)防止个别组分(如碳等)被烧损。保护气氛是氢气，还有分解氨、氨气和真空气氛。氢气，还有分解氨、氨气和

45、真空气氛。School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering硬质合金在氢气中烧结时，必须用填料来保护烧结坯。填料的作用是：l保护产品不与石墨舟直接接触。以减少石墨的渗碳影响减少石墨的渗碳影响；l保护产品不受高温氢气的直接冲刷，以减少高温氢气对制品的脱碳作用减少高温氢气对制品的脱碳作用；l保护产品不受温度波动的影响(如进出舟时)，使加热比较均匀加热比较均匀；l固定产品，保护压坯在运输，进舟不被碰坏，此时，保护底层产品在出现液相对不致受上层产品的重量而变形变形；l低温下作为碳氢

46、化合物气体分解的接触剂而吸收碳接触剂而吸收碳，从而保护产品不过分增碳；到高温时，其中的碳又与氢气及其中的水蒸汽作用，从而保护产品不过不过分脱碳。分脱碳。烧结时填料的作用烧结时填料的作用School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering表表1-9 硬质合金的烧结条件硬质合金的烧结条件合金合金牌号牌号烧结烧结条件条件氢氢气通入量气通入量(立升立升/时时)装舟量装舟量(公斤公斤)烧结烧结温度温度()推舟速度推舟速度(毫米毫米/分分)低温低温带带高温高温带带YG3574201450

47、14906.415002000YG4C5742014801490415002000YG6，YG879420143014406.415002000YG6X79420138013906.415002000YG11，YG15911420140014406.415002000YT5740050015001530488001200YT14，YT15740050015301560487001000YT3074005001480152048600800School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engi

48、neering烧结设备烧结设备School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering第六节第六节 真空烧结工艺真空烧结工艺真空烧结指的是在一定的真空度下(10-110-2毫米汞柱)进行的烧结，它与氢、氮等保护气氛下的烧结相比，具有以下优点：1、可以显著提高炉气的纯度、可以显著提高炉气的纯度氢气烧结时，氢气中微量的水份或氧就会严重损害合金的质量，因此要求氢气的露点在-40以下。真空度有10-1毫米汞柱，炉气的纯度就相当于-40露点的氢气，一般真空烧结的真空度（10-110-2毫米

49、汞柱)下的炉气纯度则相当于-40-60的氢气。2、改善粘结相对硬质相的润湿性、改善粘结相对硬质相的润湿性真空时的负压可改善粘结相对硬质相(特别是TiC硬质相)的润湿性，使烧结体能更迅速地收缩，并改善粘结相分布的均匀性。Ni对TiC的润湿角氢中1450为17，而在真空中1300时为10，又如Fo-Cr-Mo-C对TiC的润湿角在600乇氢压力下为120125，在10乇氢压力下为35。3、可降低烧结温度、可降低烧结温度由于真空时粉末表面的氧化物可在较低的温度下被还原，液相也可在较低的温度下出现，所以真空晓结的温度比氢气烧结可降低50100，烧结时间也可缩短一些。4、可避免填料对制品的污染、可避免填

50、料对制品的污染氢气烧结时，制品表面会吸收一些氢化铝填料，含TiC的合金与氧化铝的反应尤为严重。则对合金的切削性能会有不良影响，特别对机夹不重磨刀片影响严重。真空烧结时由于不要填料，所以可避免其不良影响。5、使刀片易于焊接、使刀片易于焊接氢气烧结的刀片由于表面经常渗碳和吸收氧化铝，使刀片与焊药间的湿润不良。而真空烧结的刀的刀片则不需经过特殊的表面处理就可用普通的焊接方法捍接。School of Materials Science and EngineeringSchool of Materials Science and Engineering真空烧结的工艺过程为：脱蜡（胶）、预烧烧结冷却出炉l