热处理对超细晶硬质合金性能的影响

通过热处理改变硬质合金钴相组织,是目前提高材料强韧性的研究重点。本文以0.8μm WC-10%Co超细晶硬质合金为研究对象,采用不同的热处理(快冷+回火)工艺制度,制备超细晶硬质合金,并检测合金力学性能和粘结相成分的变化。研究结果表明,合理的热处理工艺可提高合金的断裂韧性,但热处理过程中易引起硬质合金超细晶晶粒长大,导致硬度和抗弯性能降低。     

热处理对WC-Co硬质合金顶锤组织与力学性能的影响

为了消除顶锤加工中引入的加工缺陷，通过对WC-Co硬质合金顶锤进行温度600℃、时长5 h的退火处理，使用扫描电镜(SEM)、XRD和显微硬度计等对其组织结构、WC晶粒邻接度、WC粒径分布以及硬度进行了研究。结果表明，热处理促使WC-Co硬质合金顶锤中钴元素分布和WC粒径变得更均匀，碳化钨的晶粒邻接度下降，合金硬度升高。     

乌克兰用热处理方法提高顶锤的使用寿命

硬质合金顶锤是合成超硬材料（金刚石、立方氮化硼）用的高压装置的重要部件。高压装置的工作效事在很大程度上取决于高压装置的使用寿命．高压装置承受负载的零件──硬质合金顶锤是由WC—Co合金制造的。因此，硬质合金本身的性能对高压装置的寿命有着直接的影响．据乌克兰专家介绍，用热处理的方法可明显地提高高压装置用硬质合金顶锤的使用寿命，其平均寿命可提高30～100％，有时甚至更高。对于牌号AC2和AC4金刚石而言，需要在最苛刻的条件下进行合成．经热处理的顶锤寿命可提高1倍。热处理前后对硬质合金顶锤寿命的影响乌克兰用热处…     

测定硬质合金中钴相相组成的X射线衍射法

采用 X射线衍射理论推导出简易计算公式 ,可以快速准确便利地测定硬质合金中钴粘结相的相组成 ,即测量钴相中的两种同素异构体α- Co(fcc)和ε- Co(hcp)的相对含量。以 YG15硬质合金为例 ,测量经 12 0 0℃油淬热处理前后的钴相的相组成 ,发现几乎全部由α- Co组成 (占体积的 96 .3% )     

淬火回火热处理对WC-25%Co硬质合金组织与性能的影响

本文选用钴含量25%的WC-Co硬质合金,在1 250℃,真空条件下,对合金进行淬火,并于500℃回火,研究了淬火回火热处理对WC-25%Co硬质合金组织与性能的影响。研究结果表明,经1 250℃真空淬火并于500℃回火后,合金粘结相Co中面心立方结构α-Co的含量趋近于100%,WC平均晶粒尺寸保持不变,而WC晶粒邻接度明显减小,粘结相Co中固溶的W原子数量显著提高,裂纹的萌生和扩展受到抑制,合金的韧性获得改善。热处理后合金的矫顽磁力值和钴磁降低,合金中出现了明显的细小孔洞,其密度和硬度略微降低,但是合金抗弯强度由3 300 MPa提高至3 500 MPa。     

稀土元素对硬质合金钴粘结相影响的研究

利用配备能谱仪（EDS）的透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）对添加稀土元素前后的YT14硬质合金的钴粘结相进行了研究．结果表明，微量稀土元素加入后，钴粘结相中W、Ti元素的固溶量提高；钴粘结相中f．c．c－Co相的点阵常数和所占的体积分数均较未加稀土的合金增大了．根据实验结果对稀土元素强化硬质合金的机理进行了探讨．     

φ175特大顶锤解剖分析及试样热等静压工艺研究

对市售的大尺寸硬质合金顶锤进行解剖,观察和分析了试样的显微结构和性能。实验表明解剖的低压烧结顶锤的显微组织均匀性较差,力学性能不稳定。对顶锤解剖试样在不同温度下进行了热等静压处理,结果表明,接近低压烧结温度的热等静压处理会恶化材料的性能,而随着处理温度的降低,材料的横向断裂强度逐渐增加,1 340℃处理后的强度超过原来顶锤的强度,提高率10%以上,而硬度值变化很小,材料显微结构中硬质相和粘结相分布趋于均匀。合适的热等静压处理工艺有利于顶锤性能的提高,从而延长顶锤的使用寿命。     

硬质合金顶锤的组织缺陷和质量评估

列举了人造金刚石生产专用WC－Co硬质合金顶锤材料中的常见组织缺陷,论述了硬质合金材质的评估原理和方法。由于与合金碳含量无关的不均匀分布的组织缺陷严重危害顶锤的使用寿命,而WC－Co合金的饱和磁化强度（Ms、4πσ）与合金碳含量和钴含量间均不存在一一对应关系,因而单用饱和磁化强度测定值不仅难以准确评估顶锤的使用寿命,也难以鉴定合金的碳含量。配合模拟试样的破坏性实验和无损探伤测定不均匀分布的表层组织缺陷,用密度d和比饱和磁化强度4πσ无损测定材料的相组成和相成分、用比矫顽力HSC无损评估断裂韧性KIC则能满意地评估WC－Co硬质合金顶锤材质并预测其使用效果。     

Ru添加对WC-Co硬质合金结构与性能的影响

粘结相是硬质合金重要的组成部分,随着硬质合金材料技术的发展,目前,越来越多的研究者希望能够通过粘结相的掺杂技术来提升合金的综合性能。本文通过对比分析WC-Co和WC-Co-Ru硬质合金,发现Ru的添加能够抑制WC晶粒的长大,有效抑制WC晶粒的异常长大,可以提高合金中粘结相Co的显微硬度和合金的整体硬度,能够显著提升硬质合金的高温抗氧化性,在粘结相结构方面,Ru元素会促进钴的亚稳态α-Co相向室温稳定态ε-Co相的转变。经过镍基高温合金车削和钛合金铣削对比实验,Ru添加硬质合金表现出更好的耐磨性、抗冲击韧性以及高温抗氧化性。     

采用断裂力学分析硬质合金顶锤破损机理

本文根据我厂人造金刚石合成六面顶液机用硬质合金顶锤实际使用情况，引入线弹性断裂力学分析了硬质合金顶锤的破损机理，认为热应力是机硬质合金配件损耗的主要原因，其破裂特征为低循环疲劳破损，热处理对其使用有好的影响。     

无磁合金及YN14无磁硬质合金的研制

无磁硬质合金用镍作粘结相并非为了节约昂贵的金属钴的“以镍代钴”,而是制造无磁硬质合金的必须条件。本文介绍了 YN 14无磁硬质合金成份 ,降低磁性转变强度和 YN14无磁合金的制造工艺及基本特性 ,并认为该合金有良好的市场前景     

镍基合金作粘结相的矿用硬质合金研究

采用Ni－Co－Cr－Mo等多元系合金作为硬质合金粘结相可以获得综合性能良好的矿用硬质合金材质,能够比较有成效地解决这一应用领域中钴代用问题。     

蕾丝状富Co团聚组织与Co粉中硬团聚现象研究

硬质合金顶锤是WC-Co合金大制品与极端服役工况的典型代表。服役过程中硬质合金顶锤的异常失效是困扰超硬材料与硬质合金顶锤生产企业的棘手问题。本文采用扫描电镜、能谱分析以及X射线衍射分析等研究手段对硬质合金顶锤碎片与硬质合金生产用Co粉进行了观察与分析,报道了异常失效顶锤碎片微观组织结构中存在含K、Na、Ca、S、Cl、O等杂质元素、周长超过100μm的脆性蕾丝状富Co团聚组织,以及Co粉中存在因杂质与还原烧结效应导致的、外表光滑、尺度高达10μm的致密硬团聚微观缺陷。其中,富Co团聚组织中K、Na、Ca、S、Cl等杂质元素的总质量分数高达2.8%～3.45%。通过引证关联分析,认为两种缺陷之间存在一定的相关性,建议硬质合金生产企业在采购Co粉时必须重视对粉末微观质量的分析与检测。     

Influence of the cemented carbide specification on the process force and the process temperature in grinding

Cemented carbides are hard and brittle materials. Their material properties are adjusted by their chemical composition, in particular their average hard phase grain size and their binder fraction. The research paper focusses on grinding of cemented carbides with cobalt (Co) as binder and tungsten carbide (WC) as hard phase material. Within the research paper, it is discussed if and to what extent the cemented carbide composition affects the occurring thermo-mechanical load collective in the grinding process. In particular, the influence of the average WC grain size and the cobalt fraction on the thermo-mechanical load collective is investigated and explained by the cemented carbide material properties. The results of the publication contribute to a knowledge-based design of cemented carbide grinding processes.     

相图在硬质合金成分与工艺设计中的应用

介绍了 C- Co- W系相图在硬质合金表面钴梯度材料研究中的应用和在渗碳合金脱碳处理中的应用 ,C- Cr- Ni系相图在制定合金烧结工艺中的应用 ,WC- Ti C- Zr C系相图在高硬度硬质合金成分设计中的应用以及 C- Co- Fe- Ni- W系相图在制定合金热处理工艺中的应用 ,同时还介绍了一种合金相图查找方法。     

Ni含量对粗晶WC-Co-Ni硬质合金组织和性能的影响

以WC-10%(Co+Ni)硬质合金为研究对象,在相同含量的Co+Ni粘结相中采用不同的钴镍比来研究Ni含量对WC-Co-Ni硬质合金组织和性能的影响。结果表明随Co+Ni粘结相中的镍含量的增加,合金中显微组织结构中的粘结相的分布均匀性变差;WC晶粒的尺寸和圆度增大。合金的强度性能结果表明WC-(Co+Ni)硬质合金在粘结相质量分数为60%Co-40%Ni时抗弯强度出现最大值;随Ni含量的增加,WC-(Co+Ni)硬质合金的硬度值相差不大,但呈下降趋势;合金的密度几乎没有变化;合金的钴磁降低,磁力呈现先增后降。     

Effect of cobalt replacement by nickel on functionally graded cemented carbonitrides

Functionally graded cemented carbonitrides (FGCCs) are applied in cutting tools industry. Indexable inserts made from mentioned alloys have superior cutting performance and tool life thanks the formation of a surface modified layer with enhanced properties as well as crater wear resistance. Cemented carbonitrides are made of hard carbide/nitride/carbonitride particles that have been embedded in a metallic binder. Excellent wetting ability of tungsten carbide with cobalt has made this metal the first choice as binder. However, cobalt has high cost and environmental pollution impacts. Substitution of cobalt with other metals has always been figured out. Some other metals that have been used as binder are iron, nickel and manganese. In addition to lower cost, nickel has higher corrosion resistance than cobalt. In the present work, gradual substitution of cobalt with nickel in WC/2.5TiC_0.7N_0.3/2.5TiC/0.2VC/8Co (numbers indicate wt.%) cemented carbonitride has been studied. This is supposed to make some alterations in mechanical and magnetic properties as well as formation of Cubic Free Layer. As sintered samples with different binder characteristics were prepared by powder metallurgy techniques and use of Hot Isostatic Pressure (HIP) and vacuum furnaces. Magnetic saturation, coercive force, Vickers hardness, and transverse rupture strength tests were carried out together with optical and scanning electron microscopy. Computational thermodynamics was applied to explain changes in magnetic properties of investigated alloys as well as plotting phase diagrams. Complete displacement of cobalt by nickel made an increase in transverse rupture strength (TRS) of final alloy by 37% with less than 6% decrease in Vickers hardness and doubled the thickness of Cubic Free Layer.     

硬质合金随机堆垛结构

根据观察到的实验结果——粘结相Co在硬质合金中的真实分布，提出并证实了硬质合金新的结构——随机堆垛结构。同时列举了新的强度公式。QA=（1—m）Q＋QCo（1—n）Ac。＋Qwc·Awc     

粘结相Co的切变机制及微观结构的研究

本文以工业纯钻粉、钴基合金、硬质合金作为研究对象,分别运用X射线衍射、金相、扫面电镜能谱、EBSD等分析技术,并结合晶体学的相关知识研究了钴的基本特性、微观结构及其切变机制。通过研磨工业纯钴粉,比较分析研磨前后X射线衍射分析结果,定性描述了钻粉的α-Co向ε-Co的转变过程;实验制备了不同固溶W含量的Co基合金,并对合金金相组织及相结构进行了分析;对淬火后的WC-10％Co硬质合金,研究了在不同回火温度、时间工艺参数条件下合金粘结相Co的微观组织结构变化规律及其主要影响因素;通过离子束抛光制样,运用背散射电子衍射（EBSD）技术研究了WC-20％Co硬质合金中的α-Co与ε-Co形貌特征及其分布状态。实验结果表明：α-Co结构的稳定性较差,α-Co向ε-Co的转变的相变驱动力仅几J/mol;固溶W含量对钴基合金中晶粒的孪晶组织有重要的影响,Co基合金中固溶的W含量越多其孪晶组织越少,且α-Co含量越多;硬质合金淬火后回火实验说明硬质合金粘结相Co的8马氏体相变过程既可在较高温度、短时间内形成变温马氏体ε-Co,也可在较低温度、长时间下形成恒温马氏体ε-Co,合金内部组织内应力的释放会引起α-Co向ε-Co的转变;EBSD分析发现硬质合金中粘结相大部分是以α-Co结构存在,ε-Co呈条带状,厚度在2μm以下,长度在6μm左右,主要分布在粘结相与WC相的界面处或较厚钴层的中间部位。文中重点论述了硬质合金ε-Co马氏体的基本特征及其切变机制。