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硬质合金渗碳工艺
专栏：热点聚焦
发布日期：2013-12-07
阅读量：5963
作者：佚名
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由于硬质合金的碳含量低于其化学计量的碳含量，烧结时会再合金的内部形成脱碳的η相，脱碳相的形貌和含量对获取高性能的梯度结构硬质合金影响关键。含η相的先驱体硬质合金通过渗碳工艺，使得碳从材料表面向内部扩散。碳在扩散的同时又与η相反应生成额外的WC(碳化钨)和Co(钴)，并在材料由表及里形成结构梯度。
     渗碳工艺在宏观梯度结构的形成过程中是非常重要的控制步骤。从渗碳工艺本身而言，渗透温度、时间、渗碳量等都是影响组织演化的重要因素。
     渗碳的方法很多，有气体渗碳、固体渗碳和液体渗碳。对于宏观梯度结构硬质合金来说，采用固体渗碳是比较经济且简便易行的。我们以固体渗碳方法制备梯度结构硬质合金具体工艺过程作为了解。
     渗碳试验是将具有η相均匀弥散分布的试样埋在石墨粒子中装周，然后放入氢气炉中，分别在1420℃、1440℃和1460℃渗碳处理60min，80min，110min，140min和160min。渗碳后的样品在肉眼下即可明显发现有3层结构。从显微组织上可以明显看出，试样经过渗碳处理后，显微组织结构发生较大变化，试样的表层和中间层的η相小时，为WC+γ两相结构，试样的心部依然是WC+γ+η三相结构，与渗碳处理前相比，试样心部的显微组织结构和η相形态基本没有发生变化。从渗碳后的表面X射线衍射分析可以看出，在表面层η相已经完全消失，留下两层结构。从显微组织照片可以看出：对于每样试样，渗碳处理后，硬质合金表层WC晶粒长大比较明显，其晶粒明显大于同一试样中间层和心部WC的晶粒，并且硬质合金表层Co相含量明显低于合金中间层Co相含量，Co相梯度结构形成的原因很有可能是在渗碳处理过程中，表层WC晶粒发生长大和液态Co相发生迁移共同的作用。
     硬质合金渗碳工艺处理中矫顽磁力的变化也有所不同。矫顽磁力是反映硬质合金物理性能的一个重要参数，影响硬质合金矫顽磁力的因素有WC晶粒度、Co相含量、孔隙度、杂志、内应力以及η相的含量，杂质和内用力对矫顽磁力影响小。对于不同碳含量的硬质合金，在各渗碳温度下，硬质合金的矫顽磁力均随渗碳时间的增加而降低。合金在渗碳过程中，Co相的含量和分布结构发生了较大变化。
     硬质合金渗碳工艺是一个严谨的生产过程，在渗碳时间和渗碳温度相同的情况下，合金的梯度层厚度均随合金初始总碳含量的增加而增厚。渗碳处理过程中消除单位体积内η相所需要的碳量减少，相应的在单位时间内所得到的梯度结构厚度较大。

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