硬質(zhì)合金是以高硬度難熔金屬的碳化物(WC阎抒、TiC)微米級(jí)粉末為主要成分宇赁,以鈷(Co)或鎳(Ni)硼琢、鉬(Mo)為粘結(jié)劑,在真空爐或氫 氣還原爐中燒結(jié)而成的粉末冶金制品廷诺。 ∶换獭ⅣB、ⅤB簇抵、ⅥB族金屬的碳化物庆杜、氮化物、硼化物等碟摆,由于硬度和熔點(diǎn)特別高晃财,統(tǒng)稱為硬質(zhì)合金。下面以碳化物為重點(diǎn)來說明硬質(zhì)含金的結(jié)構(gòu)典蜕、特征和應(yīng)用断盛。 ⅣA愉舔、ⅤA钢猛、ⅥA族金屬與碳形成的金屬型碳化物中,由于碳原子半徑小轩缤,能填充于金屬品格的空隙中并保留金屬原有的晶格形式命迈,形成間隙固溶體。在適當(dāng)條件下火的,這類固溶體還能繼續(xù)溶解它的組成元素壶愤,直到達(dá)到飽和為止。因此馏鹤,它們的組成可以在一定范圍內(nèi)變動(dòng)(例如碳化鈦的組成就在TiC0.5~TiC之間變動(dòng))涮饱,化學(xué)式不符合化合價(jià)規(guī)則。當(dāng)溶解的碳含量超過某個(gè)極限時(shí)(例如碳化鈦中Ti︰C=1︰1)牵蠢,晶格型式將發(fā)生變化讨砍,使原金屬晶格轉(zhuǎn)變成另一種形式的金屬晶格,這時(shí)的間充固溶體叫做間充化合物卸研。 金屬型碳化物佩讨,尤其是ⅣB、ⅤB多盅、ⅥB族金屬碳化物的熔點(diǎn)都在3273K以上把毒,其中碳化鉿、碳化鉭分別為4160K和4150K勤右,是當(dāng)前所知道的物質(zhì)中熔點(diǎn)最高的徽捶。大多數(shù)碳化物的硬度很大,它們的顯微硬度大于1800kg·mm2(顯微硬度是硬度表示方法之一虫甲,多用于硬質(zhì)合金和硬質(zhì)化合物淡箱,顯微硬度1800kg·mm2相當(dāng)于莫氏一金剛石一硬度9)褥傍。許多碳化物高溫下不易分解浅辙,抗氧化能力比其組分金屬?gòu)?qiáng)。碳化鈦在所有碳化物中熱穩(wěn)定性最好,是一種非常重要的金屬型碳化物摆屯。然而沦浆,在氧化氣氛中褐隆,所有碳化物高溫下都容易被氧化芙盘,可以說這是碳化物的一大弱點(diǎn)。 除碳原子外液兽,氮原子骂删、硼原子也能進(jìn)入金屬晶格的空隙中,形成間充固溶體四啰。它們與間充型碳化物的性質(zhì)相似宁玫,能導(dǎo)電、導(dǎo)熱柑晒、熔點(diǎn)高欧瘪、硬度大,同時(shí)脆性也大敦迄。 硬質(zhì)合金的基體由兩部分組成:一部分是硬化相恋追;另一部分是粘結(jié)金屬番恭。
硬化相是元素周期表中過渡金屬的碳化物奖岛,如碳化鎢、碳化鈦坠诈、碳化鉭淑储,它們的硬度很高,熔點(diǎn)都在2000℃以上扯氯,有的甚至超過4000℃俏堆。另外,過渡金屬的氮化物烟内、硼化物篡呆、硅化物也有類似的特性,也可以充當(dāng)硬質(zhì)合金中的硬化相面旋。硬化相的存在決定了合金具有極高硬度和耐磨性摇龟。粘結(jié)金屬一般是鐵族金屬,常用的是鈷和鎳吟沮。制造硬質(zhì)合金時(shí)遮乾,選用的原料粉末粒度在1~2微米之間,且純度很高刹勃。原料按規(guī)定組成比例進(jìn)行配料堪侯,加進(jìn)酒精或其他介質(zhì)在濕式球磨機(jī)中濕磨嚎尤,使它們充分混合、粉碎伍宦,經(jīng)干燥芽死、過篩后加入蠟或膠等一類的成型劑,再經(jīng)過干燥雹拄、過篩制得混合料收奔。然后,把混合料制粒滓玖、壓型坪哄,加熱到接近粘結(jié)金屬熔點(diǎn)(1300~1500℃)的時(shí)候,硬化相與粘結(jié)金屬便形成共晶合金势篡。經(jīng)過冷卻翩肌,硬化相分布在粘結(jié)金屬組成的網(wǎng)格里,彼此緊密地聯(lián)系在一起禁悠,形成一個(gè)牢固的整體念祭。硬質(zhì)合金的硬度取決于硬化相含量和晶粒粒度,即硬化相含量越高撤筐、晶粒越細(xì)裙系,則硬度也越大。硬質(zhì)合金的韌性由粘結(jié)金屬?zèng)Q定午伍,粘結(jié)金屬含量越高眼膊,抗彎強(qiáng)度越大。