硬质合金微观结构(2).ppt

超细晶粒合金定义：超细晶粒合金通常指其中碳化物晶粒平均尺寸小于1μm的WC-Co合金。因减少WC的晶粒尺寸而增加的碳化物相晶粒接触数，可用高度均匀分布的钴来消除，从而制得具有硬度和韧性的合金。

特点：

超细晶粒合金的根本性能是其硬度和强度均比相同钴含量的普通合金高，硬度一般高1.5-2HRA，抗弯强度60～80公斤/毫米2。

高温硬度也比普通合金高，抗压强度也很高。

超细晶粒合金主要用作切削工具时能获得高精度的刃口，从而可承受大的切削力，获得光洁度更高的外表。

超细晶粒合金特别在加工耐热合金、钛合金，冷硬铸铁等材料时显得更为出色。;超细晶粒合金的制造;化学共沉淀法：将钨酸铵和硝酸钴溶液分别加热到80℃，一边搅拌钨酸铵，一边将硝酸钴溶液慢慢滴入，即生成WC-Co复合氧化物沉淀。将沉淀物洗净枯燥后，参加碳黑混合，在H2中1100℃下加热即得混合非常均匀的WC与Co混合粉末。W-Co复合氧化物的复原和W的碳化是一次完成的，氧化钨在复原中长大受到较大程度的抑制，所以混合粉末的粒度很细，粉末烧结温度也低，合金中WC的晶粒很容易到达1μm以下。

氯化钨的氢气复原法：将WCl6气体与H2在Ni管中混合，预热，再到反响室中于1000℃下反响生成微细钨粉。随后，在1650℃下于H2中碳化得到1.2μm的WC粉。最后经球磨、压形、真空烧结得到超细晶粒的WC-Co合金。此法制得的合金晶粒度小且均匀，WC纯度高，合金孔隙度低。

兰钨工艺：兰钨具有高的化学活性，比外表大，易于复原，比黄钨(WO3)更能精确地控制W粉粒度，用兰钨作原料制取的超细晶粒合金，其抗弯强度比用黄钨作原料的要高10％以上，且使用寿命提高1倍左右。兰钨工艺以高纯度的仲钨酸铵为原料，逆流通入高纯的干氢，复原温度在400-500℃之间选择，得到兰色氧化钨(相成分为铵-钨青铜，W20O58、W02.72和WO3复杂成分混合物)，接着在700-800℃顺流通入高纯干氢得到极细的优质W粉。;非均匀结构合金的概念：非均匀结构合金是将二种或数种不同成分组成或不同粒度合金混合在一起，制成组织不均匀的硬质合金。

非均匀结构合金的特点：兼有高钴合金的高韧性和低钴合金的高耐磨性，或者兼有粗晶???合金的高耐磨性，而且与同成分的普通合金相比，其强度通常会显著提高。

非均匀结构合金的开展：1955年始西德即开展了非均匀结构合金的研究。苏联也于1958年制出一种深并钻孔用的非均匀结构合金。此外，瑞典、美国、英国和奥地利也相继试制了非均匀结构的凿岩钻头和工具。;热压法：将Co含量或WC晶粒大小不同的两种混合料混合在一起，然后热压成所需要的形状，这种方法生产率低，热压过程中的塑性流动以及热压后的退火处理会降低合金的结构非均匀性，进而降低合金的耐磨性。

熔浸法：此法是将烧结好的合金试样的某一个面与熔融Co相接触，熔融Co便渗透到试样中去而形成可变Co含量的合金。用此法所制成的合金Co量变化大，但过程繁琐。;将高Co混合料和低Co混合料分别制成团粒，然后将两者混合后压制烧结。

例如，将C-93〔95.5％WC-4.5％Co)与C-85(87％WC-13％Co)两种团粒混合，制得了90％WC+10％Co的非均匀结构合金。

又如，将〔TiC+TaC+NbC)=16％，Co=10％，余为WC的混合料先以2T/cm2的压力成形后擦碎过325目筛并制粒，然后以1:1的混合比混入WC-20％Co的混合料中，最后经压制烧结便得到具有高浓度(TiC+TaC+NbC)区且尺寸在10以下的非均匀结构合金，其强度达230公斤/毫米2，比同样成分的普通合金强度50kg/mm2。

又如，在高钴混合料中混入一定数量的粗晶粒WC，然后进行压制烧结。

缺点：上述几种方法虽然简单，但很难保持原始混合状态的非均匀性，因为烧结过程中各种Co含量之间会进行Co相的重新分布，不同粒度的WC之间也会通过Co相的再结晶使细晶粒WC长大。;热处理对硬质合金合金组织与结构的影响;极冷热处理;淬炽热处理后的硬质相;热处理对硬质合金体视特征的影响;热处理(淬火)可使高温时溶解在钴相中的W和WC冻结起来，使室温下合金钴相内固溶有更多的W和WC。

热处理后矫顽力的提高，说明由于钨和碳在钴中补充溶解而导致粘结相应力状态增强。用测量居里点的方法测定的钨在粘结相中的含量在淬火后均提高了1-3％(wt)。;热处理(淬火)能有效地抑制α-Co/ε-Co相变，使钴相中α-Co的比例增加。其原因一般认为是这样的，快速冷却可以使粘结相中溶解的W、C、WC等更多地保存到室温，而钴相中这些溶质原子浓度的增大和在位错上的偏聚，可以有效地升高钴的层错能，从而阻碍钴相的α-Co/ε-Co转变。;在600-1300℃下退火(或回火)，保温时间1～100小时，其目的