硬质合金材料(1)

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1、硬质合金的分类WC-Co合金主要用于矿山工具、耐磨零件，及金属的加工工具。WC-TiC-Co合金具有较高的抗月牙洼磨损能力，适用于作为切削具有连续切削材料的刀具。在我国，WC-TiC-Co合金的生产量仅次于WC-Co合金，主要用于钢材的切削加工。加入少量(低于5％)TaC(NbC)以后，WC-TaC(NbC)-Co合金可作为难加工钢材，如高强度钢、耐热钢等合金钢材的加工工具，提高了合金的通用性。以碳化物作硬质相，钢作粘结相所形成的复古材料叫钢结硬质合金。钢结合主分两大类：一类是TiC-钢结合金；一类是WC-钢结合金。目前已广泛用于模具、

2、耐磨零件、耐腐蚀零件及矿山工具等。硬质合金涂层。WC-Co硬质合金Co角有一个W和C在钴中的固溶体相单相区。沿Co-WC线可把界面分为两个区域，Co-WC线左上方是三相区γ+WC+C和狭窄的两相区γ+C；右下方是由γ、WC、W2C、W和三元化合物ηl、η2、K相组成的多个相区。两个三相区γ+WC+C和γ＋WC＋η1被一个狭窄的两相区γ＋WC分开。此两相区的大小表示WC-Co合金中碳量可允许的波动范围，叫相区宽度。此两相区是以W-C边线上的WC处为顶点；向Co角张开的三角形，说明合金中Co含越高，即越接近Co角，从而合金允许碳量的波动的范

3、围越大；反之，越接近W-C边线，即合金中Co含量越低，允许碳量的变动范围就越小，这表示低Co合金的碳量控制更为困难。碳量在Co-WC线之上时，合金组织中便会出现第三相-石墨。在W角附近有几种标记的三元化合物ηl、η2、和k相，这些化合物的通式可写成CoxWyCz。它们均为非正常价化合物，其成分可以在某个范围变动（叫均相区）。此均相区越大，该化合物越易出现，也越稳定，反之越不稳定。W-C-Co三元系等温截面的特点中间相的成分与特点制取高质量硬质合金的必要条件之一是在其组织中不出现第三相石墨或η1相，因为它会降低合金的机械性能和使用效果。已

4、有研究表明，WC-Co合金两相区的高碳边界与Co-WC线重合。因此，在任何Co含量的合金中，达到或超过按照Co-WC线计算的理论碳含量时。便会出现石墨。这样在确定两相区宽度时，只须定出低碳边界就够了。低碳边界的WC含碳量与合金Co含量的关系如下：Co(％)(重量)805030181610C(％)(重量)5.225.585.835.996.006.04或者用线性方程来表示合金低碳边界的碳量；C(％)(重量)＝6.125％-0.0735%×Co(重量)两相区WC+ηW-C-Co系中的单相区是指碳和钨在钴中的固溶体区。在单相区内，随着碳含量的

5、降低，钨在钴中的溶解度可以升高约2倍，即从WC+γ高碳边界处9.4％(重量)增加到两相区WC+γ低碳边界处的18.4％(重量)。钴相中钨的含量既影响钴相性质，也影响合金的性质。不仅应避免η1相和石墨的出现，还应控制好钴相中的钨含量。单相区WC-Co合金正常组织为两相合金，即多角形白色WC相与黑色部分Co粘结相。当合金碳量不足时，会出现一种脱碳组织W3Co3C，常称η1相。这种相性脆，能够导致合金强度的明显下降；当合金碳量偏高时，会出现石墨，但石墨的有害作用比η1相小。因此，碳含量可稍偏高并允许少量石墨的存在，但通常不准许出现η1相。WC

6、-Co合金的组织高钴合金既不出现石墨也不出现η1相的碳区范围要比低钴合金为宽。因此，生产优质低钴合金要困难得多。YG合金的组织要求、成分与性能矫顽磁力：由于钴的存在，硬质合金具有一定的磁性。WC-Co合金的矫顽力主要与钻含量及其分散度有关。随钴含量的降低而提高。当钴量一定时，由于钴相的分散程度随碳化钨晶粒变细而提高，使矫顽力也随之增大。在其他条件相同的情况下，矫顽力可作为间接衡量合金中碳化钨晶粒大小的参数。在正常组织的合金中，随着含碳量的降低，钴相中钨含量增大，使钴相受到较大的强化，矫顽力会因此而增大。因此，烧结时的冷却速度越大，矫顽力

7、也愈大。磁饱和：合金磁饱和值只与合金合钴量有关，而与碳化钨相的晶粒度无关。因此，磁饱可用于对合金进行非破坏性的成分检查，或鉴定已知成分的合金是否存在非磁性的η1相。YG合金的物理性质弹性模量：由于碳化钨具有较高的弹性模量值，相应WC-Co合金也具有高的弹性磨量。随着合金中钴含量的增加，弹性模量降低；合金中碳化钨晶粒度对弹性模量无明显影响。导热率：为避免工具在使用过程因过热而损坏，通常希望合金有较高的导热率。WC-Co合金有较高的导热率，约为0.14-0.21卡／厘米·度·秒，热率一般只与合金钴含量有关，随钴含量的降低而提高。热膨胀系数：

8、WC-Co合金的线膨胀系数随含钴量的增加而增大。但合金的线膨胀系数值比钢材的线膨张系数低得多，这使合金工具镶焊时，会产生较大的焊接压力，如果不采取缓冷措施，往往会造成合金裂纹。YG合金的物理性质硬度：硬度是