不同粒度WC粉對(duì)WC6%Co0.4( Cr3C2TaC)硬質(zhì)合金組織和性能的影響畢業(yè)論文

1、（2013 屆）屆） 本科畢業(yè)論文資料本科畢業(yè)論文資料 題題 目目 名名 稱(chēng)：稱(chēng)： 不同粒度不同粒度 wc 粉對(duì)粉對(duì) wc-6%co-0.4( cr3c2/ tac)硬質(zhì)合金組織和性能的影響硬質(zhì)合金組織和性能的影響 學(xué)學(xué) 院（部）：院（部）： 冶冶 金金 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院 專(zhuān)專(zhuān) 業(yè)：業(yè)： 金屬材料工程金屬材料工程 學(xué)學(xué) 生生 姓姓 名：名： 陳亮陳亮 班班 級(jí)：級(jí)： 金屬材料金屬材料 092 學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)： 09495100303 指導(dǎo)教師姓名：指導(dǎo)教師姓名： 胡金娥胡金娥 職稱(chēng)： 職稱(chēng)： 副教授副教授 最終評(píng)定成績(jī)：最終評(píng)定成績(jī)： 湖南工業(yè)大學(xué)教務(wù)處湖南工業(yè)大學(xué)教務(wù)處 2013 屆屆 本

2、科畢業(yè)論文資料本科畢業(yè)論文資料 第一部分第一部分 畢業(yè)論文畢業(yè)論文 （2013 屆）屆） 本科畢業(yè)論文本科畢業(yè)論文 題題 目目 名名 稱(chēng)：稱(chēng)： 不同粒度不同粒度 wc 粉對(duì)粉對(duì) wc-6%co-0.4( cr3c2/ tac)硬質(zhì)合金組織和性能的影響硬質(zhì)合金組織和性能的影響 學(xué)學(xué) 院（部）：院（部）： 冶冶 金金 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院 專(zhuān)專(zhuān) 業(yè)：業(yè)： 金屬材料工程金屬材料工程 學(xué)學(xué) 生生 姓姓 名：名： 陳亮陳亮 班班 級(jí)：級(jí)： 金屬材料金屬材料 092 學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)： 09495100303 指導(dǎo)教師姓名：指導(dǎo)教師姓名： 胡金娥胡金娥 職稱(chēng)： 職稱(chēng)： 副教授副教授 最終評(píng)定成績(jī)：最終評(píng)定成績(jī)

3、： 2013 年 5 月 湖南工業(yè)大學(xué)湖南工業(yè)大學(xué) 本科畢業(yè)論文本科畢業(yè)論文 誠(chéng)信聲明誠(chéng)信聲明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文，題目不同粒度 wc 粉對(duì) wc6%co0.4（cr3c2/tac）硬質(zhì)合金組織和性能的影響是本人在指 導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果。對(duì)本文的研究作出重要 貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文章以明確方式注明。除此之外，本論文 （設(shè)計(jì)）不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。本 人完全意識(shí)到本聲明應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。 作者簽名： 日期： 2013 年 5 月 摘 要 采用粒度分別為 5m、3m、1m 的三種粗、中、細(xì) wc 粉并添加少量晶粒長(zhǎng)大 抑制劑 cr3c

4、2/tac，通過(guò)同樣的的混料、壓制、燒結(jié)等基本粉末冶金工藝制得三組 wc-6%co-0.4（cr3c2/tac）硬質(zhì)合金試樣，每組各三個(gè)試樣。首先采用掃描電鏡或 金相顯微鏡觀察三組試樣的金相組織，然后用三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)測(cè)定硬質(zhì)合金試樣的抗彎 強(qiáng)度，再測(cè)試試樣硬度，最后測(cè)量硬質(zhì)合金試樣的矯頑磁力。通過(guò)三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)和金 相分析實(shí)驗(yàn)，找到了 wc 晶粒度及其均勻性對(duì) wc-co 硬質(zhì)合金抗彎強(qiáng)度的影響規(guī)律。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，一般情況下，對(duì)于 yg6 硬質(zhì)合金，抗彎強(qiáng)度隨 wc 平均晶粒度增大 而減小，粒度分布越均勻，抗彎強(qiáng)度越大；同時(shí)硬度和矯頑磁力也隨晶粒度的減小而 增大。 關(guān)鍵詞：yg6 硬質(zhì)合金；抗彎

5、強(qiáng)度；平均晶粒度；矯頑磁力 abstract using particle size is 5m, 3 m, respectively 1 m three kinds of coarse, medium and fine wc powder and add a small amount of grain growth inhibitor cr3c2 / tac, through the same mixing, pressing and sintering of powder metallurgy technology made three group of wc-6%co-0.4(cr3c2

6、/tac) carbide sample, each set of three specimens. first three groups of specimens were observed by scanning electron microscopy (sem) and metallographic microscope, metallographic organization, then hard alloy specimen is measured by three point bending experiment of bending strength, and hardness

7、test specimen, the measuring carbide samples of coercive force. by three point bending experiment and metallographic analysis, find the wc grain size and the uniformity of wc - co in cemented carbide bending strength of the influence law. experimental results show that, in general, for yg6 cemented

8、carbide, the bending strength decrease with increasing average wc grain size, particle size distribution more uniform, the greater the bending strength; also on hardness and coercive force increases with the decreasing of grain size. key words：yg6 cemented carbide；ending strength；verage grain degree

9、s；coercive intensity 目 錄 第 1 章 緒 論1 1.1 前言1 1.2 課題的目的和意義1 1.3 發(fā)展?fàn)顩r與前景2 1.4wc 粉末粒度表示及分析方法2 1.5 硬質(zhì)合金硬度3 1.6 抗彎強(qiáng)度3 1.7 矯頑磁力 3 第 2 章 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及方法4 2.1 實(shí)驗(yàn)原料 4 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 5 2.3 試樣的制備過(guò)程 5 2.3.1 濕磨6 2.3.2 干燥7 2.3.3 過(guò)篩9 2.3.4 摻膠8 2.3.5 壓制9 2.3.6 燒結(jié)10 2.4 試樣性能檢測(cè) 13 2.4.1 抗彎強(qiáng)度測(cè)定13 2.4.2 金相組織的觀察15 2.4.3 矯頑磁力測(cè)定15 2.4.4

10、 硬度的測(cè)定16 第 3 章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析17 3.1 抗彎強(qiáng)度17 3.1.1 影響硬質(zhì)合金抗彎強(qiáng)度的因素17 3.1.2 wc 粒度對(duì)抗彎強(qiáng)度的影響18 3.2 矯頑磁力 19 3.2.1 影響硬質(zhì)合金矯頑磁力的因素19 3.2.2 wc 粒度對(duì)矯頑磁力的影響20 3.3 硬度 21 3.3.1 影響硬質(zhì)合金硬度的因素21 3.3.2wc 粒度對(duì)硬度的影響21 結(jié) 論22 參考文獻(xiàn)23 致 謝25 第 1 章 緒 論 1.1 前言 硬質(zhì)合金是以高硬度難熔金屬的碳化物（wc、tic、cr3c2)為基體，以鐵族金屬 鈷（co） 、鎳（ni） 、鐵（fe）為粘結(jié)劑，用粉末冶金方法制造的在真空爐

11、或氫氣還 原爐中燒結(jié)而成的一種多相組合材料1。硬質(zhì)合金作為一種高效工具材料，自問(wèn)世迄 今 70 多年間已取得了驚人的成就，由小規(guī)模生產(chǎn)發(fā)展成完整的工業(yè)體系。 硬質(zhì)合金因?yàn)榫哂懈邚椥阅Ａ?、高硬度、高耐磨性、良好的紅硬性和耐酸、耐堿、 抗氧化性以及低線膨脹系數(shù)等特性，使得它在當(dāng)今的工具材料、耐腐蝕材料方面顯示 出極大的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)樗哪湍バ院蜆O高的硬度，使得材料在 500乃至 1000的溫度 下也可以維持其性能不變。硬質(zhì)合金的用途非常廣泛，一般用于刀具材料等。 1.2 課題的目的和意義 硬質(zhì)合金的硬度隨硬化相含量升高、晶粒變細(xì)而增大，粘結(jié)金屬含量越大硬質(zhì)合 金的韌性越好，抗彎強(qiáng)度越大。本課題主要是研

12、究 wc 粒度對(duì) wc-6%co- 0.4(cr3c2/tac)硬質(zhì)合金的組織和性能（抗彎強(qiáng)度、硬度、矯頑力）的影響。 硬質(zhì)合金可以根據(jù) wc 平均晶粒度分為：超粗晶粒硬質(zhì)合金，粗晶粒硬質(zhì)合金， 中晶粒硬質(zhì)合金，細(xì)晶粒硬質(zhì)合金，超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金；亞微米晶粒硬質(zhì)合金，納米 晶粒硬質(zhì)合金。 超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金抗彎強(qiáng)度的增強(qiáng)，其磨粒磨損性能和硬度的提高，是其得到快 速發(fā)展的主要原因。一般的超細(xì)晶粒合金都有高紅硬性、高硬度、高耐磨性、高強(qiáng)度 等性能，通常在高負(fù)荷和疲勞性能要求不高時(shí)使用。亞微米晶粒合金特別適合用于適 當(dāng)使用溫度下的高應(yīng)力磨損，而又要求銳利、剛性好的工具。 和細(xì)晶粒合金相比，粗晶粒合金具有

13、更好的強(qiáng)度和斷裂韌性，適合于在較高工作 溫度條件下使用。因此，制備礦用合金的趨勢(shì)是增大 wc 晶粒度，降低合金的 co 含 量，這樣就可以獲得好的斷裂韌性和強(qiáng)度，以及高溫性能。 研究表明，在相同 co 含量條件下，提高 wc 的晶粒度，可提高合金的硬度、矯 頑力和斷裂韌性同時(shí)也會(huì)降低抗彎強(qiáng)度。低 co 粗晶粒硬質(zhì)合金同時(shí)具有高的導(dǎo)熱率、 低的膨脹系數(shù)和較好的斷裂韌性，因而能滿(mǎn)足一些特殊的使用要求。同時(shí)合金高的熱 導(dǎo)率、低的熱膨脹系數(shù)、好的高溫磨損性能、高的橫向斷裂強(qiáng)度和高的斷裂韌性性能 有利于改善合金表面微觀剝落與微觀斷裂，以及高溫磨粒磨損等失效形式。通過(guò)研究 可以充分了解不同粒度 wc 對(duì)硬

14、質(zhì)合金性能的影響，從而采用合適的 wc 粒度制造 出滿(mǎn)足客戶(hù)要求的各種不同性能的產(chǎn)品。 1.3 發(fā)展?fàn)顩r與前景 隨著電子、宇航、現(xiàn)代軍工尖端技術(shù)的進(jìn)步,加工難度越來(lái)越大,精度要求越來(lái)越 高,促使硬質(zhì)合金向著超細(xì)粒度、高純度、高精度、高性能方向發(fā)展4。正是現(xiàn)代科 研成果開(kāi)發(fā)出的高新技術(shù)與設(shè)備在硬質(zhì)合金生產(chǎn)上的應(yīng)用,才使得涂層、超細(xì)等“雙 高”性能的優(yōu)質(zhì)合金得以問(wèn)世并投產(chǎn)。 硬質(zhì)合金是脆性材料，其硬度和強(qiáng)度之間存在著矛盾：硬度高則強(qiáng)度低，而強(qiáng)度 高則硬度低。突破這一技術(shù)瓶頸，一直是人們努力的方向。研究表明，除組分本身的 特性之外，硬質(zhì)合金的微觀結(jié)構(gòu)，對(duì)其硬度和韌性起到?jīng)Q定性的作用。 國(guó)外新型硬質(zhì)合

15、金向超粗、特粗晶粒方向發(fā)展。它們相對(duì)于以往的中、粗顆粒硬 質(zhì)合金來(lái)說(shuō)，在含有相同量的 co 時(shí)，可以達(dá)到很高的斷裂韌性與紅硬性，并且體現(xiàn) 出較好的抗熱沖擊性和抗熱疲勞性能。而一般軟巖的連續(xù)開(kāi)采都是在極端的工作條件 下進(jìn)行的，因此它們起到了相當(dāng)大的作用。除此之外，對(duì)于要求較高的沖壓模和軋輥， 它們也是不錯(cuò)之選，超粗和特粗硬質(zhì)合金具有非常好的前景。 1.4 wc 粉末粒度表示及分析方法 所謂粒度就是以 mm 或 m 表示的顆粒的大小，簡(jiǎn)稱(chēng)粒徑。通常球體顆粒的粒度 用直徑表示，立方體顆粒的粒度用邊長(zhǎng)表示。對(duì)不規(guī)則的礦物顆粒，可將與礦物顆粒 有相同行為的某一球體直徑作為該顆粒的等效直徑。分散體系和粉末

16、中顆粒的粒度和 比表面（單位體積或單位質(zhì)量分散相所具有的表面積）決定著分散體系和粉末的性質(zhì)， 因此粒度的測(cè)量在材料科學(xué)的研究中是一種最基本的測(cè)量。由于組成粉末的無(wú)數(shù)顆粒 一般粒徑不同，故又用具有不同粒徑的顆粒占全部粉末的百分含量表示粉末的粒度組 成，又稱(chēng)粒度分布1。因此嚴(yán)格講，粒度僅指單顆粒而言，而粒度組成則指整個(gè)粉末 體，但是通常說(shuō)的粉末粒度包含有粉末的平均粒徑的意義，也就是粉末的某種統(tǒng)計(jì)性 平均粒徑。 粉末粒度組成的表示比較麻煩，應(yīng)用也不太方便，許多情況下只需要知道粉末的 平均粒度就行了。由符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律的粒度組成計(jì)算的平均粒徑稱(chēng)為統(tǒng)計(jì)平均粒徑，是 表征整個(gè)粉末體的一種粒度參數(shù)。 對(duì)于粒度的

17、測(cè)試方法應(yīng)根據(jù)粉末粒度范圍、顆粒的形態(tài)材質(zhì)以及測(cè)試的目的等不 同要求而確定。目前，粉末粒度的測(cè)試方法主要有以下幾種測(cè)試方法： 篩分法； 顯微鏡法（sem 或 tem） ； 離心沉降法； 激光散射法； 1.5 硬質(zhì)合金硬度 金屬硬度檢測(cè)主要有兩類(lèi)試驗(yàn)方法。一類(lèi)是靜態(tài)試驗(yàn)方法，這類(lèi)方法試驗(yàn)力的施 加是緩慢而無(wú)沖擊的。壓痕投影面積、壓痕的深度或壓痕凹印面積的大小會(huì)反應(yīng)硬度 的大小。布氏、韋氏、洛氏、努氏、巴氏、維氏的測(cè)試方法是靜態(tài)試驗(yàn)測(cè)試法。應(yīng)用 非常多的是布、洛、維這三種，在檢測(cè)金屬硬度時(shí)一般都采用這三種。在產(chǎn)品檢測(cè)時(shí) 我們習(xí)慣用并且用的最多是洛氏硬度。此外，肖氏和里氏硬度屬于動(dòng)態(tài)試驗(yàn)法，這是 因

18、為在試驗(yàn)過(guò)程中，我們所施加的力是動(dòng)態(tài)和沖擊性的。對(duì)于大型和不方便移動(dòng)產(chǎn)品 的，我們通常用動(dòng)態(tài)測(cè)試方法。這里對(duì)于 yg6 試樣硬度測(cè)試采用洛氏硬度測(cè)試方法。 1.6 抗彎強(qiáng)度 硬度高、耐磨性好是硬質(zhì)合金的主要特點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)使得它被廣泛用于冶金、礦 山的開(kāi)采、紡織、化工領(lǐng)域。但是材料脆性較大是硬質(zhì)合金的主要缺陷，這就要求我 們充分認(rèn)識(shí)它的抗彎強(qiáng)度等性能。目前我們并沒(méi)有在報(bào)刊發(fā)表有關(guān)硬質(zhì)合金抗彎強(qiáng)度 分散性研究的報(bào)道，但是我們了解到，材料的強(qiáng)度分散性會(huì)隨脆性的增大而增大。在 材料中的碳化物以及粘結(jié)相的種類(lèi)和含量、熱處理工藝、燒結(jié)工藝、組織缺陷會(huì)影響 材料的抗彎強(qiáng)度。研究發(fā)現(xiàn)，材料表面狀態(tài)和應(yīng)力發(fā)布也

19、會(huì)對(duì)硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度造 成影響。 1.7 矯頑磁力 硬質(zhì)合金中含有鐵磁性物質(zhì)鈷，因而使硬質(zhì)合金具有鐵磁性材料的特性。用磁場(chǎng) 將硬質(zhì)合金試樣磁化，去掉外加磁場(chǎng)后，合金中仍保留一定的剩磁，必須加一個(gè)方向 相反的磁場(chǎng)，此磁場(chǎng)強(qiáng)度稱(chēng)為矯頑磁力。 影響硬質(zhì)合金矯頑磁力的因素有碳化鎢晶粒度、碳平衡、鈷含量、研磨時(shí)間9。 在晶粒度一定時(shí)，矯頑磁力隨粘結(jié)相鈷含量的增加而下降；當(dāng)合金中的鈷含量一定時(shí)， 鈷相的分散程度是影響矯頑磁力的主要因素，主要通過(guò)合金中的碳含量和碳化鎢晶粒 度起作用。當(dāng)合金中鈷相含鎢量減少，并且碳含量增加時(shí)，矯頑磁力也會(huì)隨之降低。 在合金中出現(xiàn)含碳量不足的情況時(shí)，非磁性的脫碳相會(huì)生成 ,

20、減少了磁性鈷的含量, 并且使鈷相的分散程度變大, 細(xì)化了碳化鎢晶粒尺寸,從而矯頑磁力也隨之增大。矯 頑磁力也會(huì)隨合金中鈷相的分散度增大和碳化鎢晶粒尺寸的變細(xì)而增大。最后，如果 適當(dāng)?shù)奶岣邿Y(jié)溫度，可以使合金矯頑磁力降低。 第 2 章 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及方法 2.1 實(shí)驗(yàn)原料 為了研究三種不同粒度 wc 對(duì) yg6 硬質(zhì)合金組織和性能的影響。通過(guò)混料、壓 制、燒結(jié)等基本的粉末冶金工序，得到硬質(zhì)合金試樣，磨制金相試樣，進(jìn)行顯微組織 分析，測(cè)定其抗彎強(qiáng)度、硬度和矯頑力。為了便于分析和提高試驗(yàn)的準(zhǔn)確度，對(duì)每種 晶粒大小的 wc 硬質(zhì)合金產(chǎn)品分別做三個(gè)相同的試樣，分為 3 組，分別為牌號(hào)為 yg6x（序號(hào)為 1

21、、2、3） 、yg6（序號(hào)為 4、5、6） 、yg6c（序號(hào)為 7、8、9）的三 組 9 個(gè)試樣。 實(shí)驗(yàn)所用的主要原料是 wc、co 粉，其粉末的技術(shù)條件如表 2.1、2.2 所示，其 次還有無(wú)水酒精、cr3c2/tac 晶粒長(zhǎng)大抑制劑、成型劑（石蠟），有時(shí)還可以有 ck 料、炭黑、油酸（起分散作用）等。 (1)混合料配比 鈷粉：6% wc 粉：93.6% cr3c2/tac：0.4% 計(jì)算公式為： （2.1） 100 d xy dwcdco 試中： d合金的理論密度，克/厘米 3 dwc碳化鎢的密度（取 15.6） ，克/厘米 3 dco鈷的密度（取 8.9） ?？?厘米 3 x 碳化鎢的含

22、量，； y 鈷的含量，。 由上式可以求得硬質(zhì)合金 yg6 的理論密度為 15.0 g/cm3 模具尺寸為：6.1mm 6.1mm42.4mm 所以單重 mg 其中壓制 9 個(gè) 0.61 0.61 42.4 15.023.67 單重 mg ，所需 wcg，co=12.7g23.67 9213213 93.6%199.4 表 2.1 wc 粉末的技術(shù)條件2 組號(hào)總碳游離碳casifefsss，m 15.920.060.050.010.010.06 0.91.1 25.920.060.050.010.010.06 2.93.1 35.920.060.050.010.010.06 4.95.1 表 2

23、.2 co 粉末的技術(shù)條件2 co，%ni，%o，%c，%fe，% 松裝密度 g/cm3 fsss，m 991.00.450.10.350.70.8.0.7 表 2.3 cr3c2粉末的技術(shù)條件 總碳游離碳nisifefsss，m 6.750.050.10.150.040.083.55.5 (2)配料原則為 所使用的原輔助材料必須滿(mǎn)足技術(shù)條件的要求，按合金成分配料。 按合金組織晶粒度要求選擇原料粒度。一般根據(jù)的原則為 wc 原始晶粒度與 燒結(jié)后合金晶粒度相等。 碳氧平衡 如果 wc 的總碳不能滿(mǎn)足配料要求，可采取在濕磨的混合料中加入炭黑或鎢粉。 加鎢粉應(yīng)按下列規(guī)則進(jìn)行：鈷含量大于 10%，加鎢

24、粉量不大于 1.2%，鎢粉越細(xì)越 好，粒度小于 11.2m。 (3)添加劑的主要作用6 可以使碳化物晶粒的長(zhǎng)大得到抑制，降低合金性能對(duì)燒結(jié)溫度和時(shí)間的敏感性； 降低碳含量變化對(duì)合金性能影響的敏感性； 改變合金相成分和鈷相成分，改善合金性能； 可以提高合金的耐熱性和抗月牙注磨損的能力。 (4)成型劑（石蠟）主要作用 將難熔金屬硬質(zhì)化合物（碳化鎢、碳化鉭等） 、粘結(jié)金屬（鈷粉或鎳粉）及少 量添加劑（硬脂酸或依索敏） ，經(jīng)過(guò)配料，在己烷研磨介質(zhì)中進(jìn)行混合和研磨，添加 石蠟的料漿，再經(jīng)真空干燥（或噴霧干燥） 、過(guò)篩、制粒、制成摻蠟混合料； 摻蠟混合料經(jīng)鑒定合格，經(jīng)過(guò)精密壓制，制成高精度壓坯； 壓坯經(jīng)真

25、空脫蠟燒結(jié)或低壓燒結(jié)，制成硬質(zhì)合金。 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 實(shí)驗(yàn)中主要設(shè)備和儀器有行星球磨機(jī) ，yh41-25c 液壓機(jī) ，脫蠟燒結(jié)氣氛控制 一體爐，93i 型矯頑磁力，洛氏硬度計(jì)，拋光機(jī) ，8vms-2000 型金相圖象分析系 統(tǒng) 。 2.3 試樣制備過(guò)程 準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)所需樣品原料，工藝流程如下： 一定量的 wc、co 粉+酒精濕磨干燥過(guò)篩摻膠壓制成型燒結(jié)性能 測(cè)試 2.3.1 濕磨 濕磨的目的是將碳化物研磨至所需粒度,并與鈷粉在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)充分均勻混 合,并具有較好的壓制和燒結(jié)性能。將按一定比例配好的由鈷粉、wc 粉、晶粒長(zhǎng)大 抑制劑 cr3c2/tac 等物料加入濕磨機(jī)進(jìn)行球磨。在濕磨過(guò)程中,

26、只有破壞并分散顆粒 團(tuán)聚,確保物料被充分破碎和分散,才能保證粉末組元之間的有效混合,為噴霧干燥制 粒提供高質(zhì)量的混合物料。目前,主要有滾動(dòng)球磨和攪拌球磨這兩種濕磨方式。此實(shí) 驗(yàn)我們采用滾動(dòng)球磨。 其中影響濕磨程的基本因素有： 磨筒轉(zhuǎn)速 球體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是隨筒體的轉(zhuǎn)速而變的。實(shí)踐證明1時(shí)，球體=0.700.75nn 工臨界 發(fā)生拋落；時(shí)，球體滾動(dòng)；時(shí)，球體以滑動(dòng)為主。球的不同=0.6nn 工臨界 0.6nn 工臨界 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)物料的粉碎作用是不同的。因而，在實(shí)踐中采用使球體產(chǎn)生滾=0.6nn 工臨界 動(dòng)來(lái)研磨較細(xì)物料；如果物料較粗、性脆，需要沖擊時(shí)，可采用的=0.700.75nn 工臨界 轉(zhuǎn)速。

27、球磨機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速一般用下式表示1： （2.2）42.4/nd 臨界 式中:-磨筒的臨界轉(zhuǎn)速，r/min;n臨界 -球磨筒內(nèi)徑，m。d 球磨過(guò)程中,球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速必須小于臨界轉(zhuǎn)速,才能使研磨球不緊貼著筒壁轉(zhuǎn)動(dòng) 而與筒壁產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 裝球量 在一定的范圍內(nèi)增加裝球量可以提高研磨效率。在轉(zhuǎn)速固定時(shí)，裝球量過(guò)少，球 在傾斜面上主要是滑動(dòng)，使研磨效率降低；但當(dāng)裝球量過(guò)多時(shí)，會(huì)使球?qū)又g相互造 成較大干擾，從而使球的正常循環(huán)遭到破壞，降低研磨效率。我們通常根據(jù)隨球磨筒 的容積來(lái)確定裝球量的多少，裝填系數(shù)是裝球體積與球磨筒體積的比值，一般球磨機(jī) 的系數(shù)為 0.40.5，當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時(shí)，其值可相應(yīng)有所增加。 裝

28、填系數(shù) （2.3） b 裝球體積/ 球磨筒體積 球的大小 通常筒中的球體大小會(huì)影響物料的粉碎程度。當(dāng)采用的球直徑太大或裝球量不足 時(shí)，會(huì)減少磨削面積和撞擊次數(shù)，降低球磨效率；當(dāng)采用的球體質(zhì)量太輕，并且球的 直徑過(guò)小，則會(huì)使球?qū)ξ锪系臎_擊力變小1。 一般是大小不同的球的配合使用，球的直徑一般按一定的范圍選擇: （2.4）(1/181/24)dd 式中： -球磨筒內(nèi)徑。d 因?yàn)椴牧系挠捕葧?huì)隨物料的原始粒度的增大而增大，因此通常選大一點(diǎn)的球。在 一般情況下用 510mm 的硬質(zhì)合金球研磨硬質(zhì)合金混合料，選用 1020mm 大小的 鋼球來(lái)研磨鐵粉。研磨 wc-co 混合料時(shí)用 510mm 的球,多數(shù)情

29、況用 1218mm 的 球來(lái)研磨 wc-tic-co。這里選用 1218mm 的球來(lái)進(jìn)行研磨。 球料比 球與料的比例是研磨過(guò)程中應(yīng)該十分注意的。當(dāng)料的量太少時(shí)，會(huì)增加球體之間 的碰撞幾率，造成磨損增大；如果裝料太多，會(huì)減少磨削面積，要得到同樣細(xì)的粉料 則會(huì)增加研磨時(shí)間，消耗更大的能量。 此外，不能把料與球裝得太滿(mǎn)，否則會(huì)降低球磨效率。通常是使球間的空隙填滿(mǎn) 并且使球體表面稍微掩蓋住為原則，生產(chǎn)中一般采用 3:1 或 4:1 的球料比。 研磨介質(zhì) 濕磨介質(zhì)必須具有很高的純度,與混合料不發(fā)生任何化學(xué)作用,沸點(diǎn)低,一般于 100%左右能揮發(fā)除去,且要求其表面張力小,不結(jié)團(tuán),無(wú)毒,無(wú)副作用,操作安全。

30、通常 采用的濕磨介質(zhì)為酒精、丙酮、己烷。采用酒精時(shí)，一般固液比為 1:3。具體采用何 種濕磨介質(zhì),可根據(jù)生產(chǎn)廠家具體情況來(lái)選擇。 研磨時(shí)間 在各組元達(dá)到均勻混合以前,它們混合的均勻程度和碳化物顆粒的粉碎程度都隨 濕磨時(shí)間的延長(zhǎng)而提高,合金的各項(xiàng)性能亦隨之改善。但切削試驗(yàn)表明,較長(zhǎng)的濕磨時(shí) 間對(duì) yg6 合金性能并無(wú)多大的好處。在一定的工藝條件下,過(guò)分延長(zhǎng)濕磨時(shí)間則磨碎 效率隨之降低,碳化鎢晶粒在燒結(jié)過(guò)程不均勻長(zhǎng)大的傾向隨之增大,因而使合金性能變 壞。如果需要制取晶粒很細(xì)的合金,則必須采用粒度較細(xì)的原始碳化鎢,或者添加其它 碳化物。 根據(jù)上面的影響因素并且按實(shí)驗(yàn)要求設(shè)定濕磨時(shí)間、濕磨機(jī)轉(zhuǎn)速等參數(shù)

31、分別如表 2.2 所示。 表 2.2 濕磨工藝 硬質(zhì)合金球牌號(hào)濕磨機(jī)轉(zhuǎn) 速/分（mm）重量/g 裝料量/g酒精加量/升研磨時(shí) 間/小時(shí) yg6x3612187501630.37596 yg63612187502130.37536 yg6c3612187502330.37524 2.3.2 干燥 混合料干燥與制粒的方法有很多，國(guó)內(nèi)常用的有：振動(dòng)蒸汽干燥、噴霧干燥、雙 圓錐器真空干燥、大鍋真空干燥、z 型干燥器真空干燥、圓筒制粒、噴霧制粒、壓團(tuán) 制粒等。 其中噴霧干燥塔進(jìn)行混合料干燥及制粒是目前國(guó)內(nèi)外混合料生產(chǎn)廠家競(jìng)相選用的 先進(jìn)生產(chǎn)工藝23。噴霧干燥用于大批量生產(chǎn)，干燥與制粒一次完成。其優(yōu)點(diǎn)是熱

32、效 率高，干燥速度快，物料不被污染，出料率高，料粒細(xì)而均勻且穩(wěn)定，流動(dòng)性好，質(zhì) 軟易碎，壓制性能好。噴霧塔內(nèi)溫度是靠加熱的氮?dú)鈦?lái)供應(yīng)的。用酒精作濕磨介質(zhì)， 一般噴霧干燥塔進(jìn)口溫度控制在 180，出口溫度控制在 95，略高于酒精的沸點(diǎn) （82）溫度。 但是根據(jù)我們現(xiàn)有的條件，我們選擇的是真空干燥，真空度為 780mp，干燥溫 度為 115，干燥時(shí)間為 3.5h。真空干燥系統(tǒng)原理示意圖如圖 2.1 所示： 圖 2.1 真空干燥系統(tǒng) 2.3.3 過(guò)篩 一般為了使混料變的松散，較快冷卻，并且去除漿料在干燥時(shí)可能產(chǎn)生的少量氧 化結(jié)塊料和減少物料氧化可以通過(guò)過(guò)篩來(lái)改善。經(jīng)過(guò)壓碎、均勻化以及脫篩處理后才 能

33、通過(guò)正常壓制獲得“不臟化”的壓坯。 本實(shí)驗(yàn)混合料選擇過(guò) 80 目的篩，孔徑 20mm。稱(chēng)量篩后的粉末的質(zhì)量，記錄數(shù) 據(jù)。 2.3.4 摻膠 摻膠是將增塑劑與粉末充分拌合，用來(lái)增加壓制品的強(qiáng)度并且改善混料在壓制時(shí) 的成型性能，所采取的重要工藝過(guò)程。它會(huì)影響粉末的壓制性能，并且可能產(chǎn)生“未 壓好” 、 “斷裂” 、 “分層”等壓制廢品，還會(huì)因增塑劑的局部富集，產(chǎn)生“臟化”和局 部“滲碳” 。影響摻膠質(zhì)量的有摻合方式、摻合前的準(zhǔn)備、摻合工藝參數(shù)、溶劑排干 和后繼處理等無(wú)方面。 本實(shí)驗(yàn)中，在壓制前加入汽油橡膠溶液，攪拌均勻，再通過(guò)干燥、擦碎、這樣之 后便可制粒。當(dāng)混合料為細(xì)顆粒時(shí)，可以在汽油橡膠的混合

34、溶液中再加入少量石蠟， 這樣可以進(jìn)一步改善成形性。 2.3.5 壓制 將混合料裝入定型模腔內(nèi)，在壓力機(jī)沖頭或其它傳壓介質(zhì)施予的壓力的作用下， 壓力傳向模腔內(nèi)的粉末，粉末發(fā)生位移和變形，隨壓力的增加，粉末顆粒之間的距離 變小，粉末顆粒之間發(fā)生機(jī)械嚙合，孔隙度大大降低，同時(shí)在成型劑的作用下，混合 料被密實(shí)成具有一定形狀、尺寸、密度、強(qiáng)度的壓坯。 壓制的目的是得到具有一定形狀和相對(duì)密度的粉末坯體，用作進(jìn)一步研究粉末的 燒結(jié)性能。實(shí)驗(yàn)中模具尺寸為 6.16.142.4（mm） ，在 yh41-25c 型液壓機(jī)進(jìn)行壓制， 選取壓力值 10t 進(jìn)行壓制壓力，壓縮比為 3 倍，收縮系數(shù) 1.21。壓胚的單重

35、為 23.67g。 （1）壓制工藝 1）收縮系數(shù) 收縮系數(shù)為壓坯的尺寸與合金尺寸的比值。一般使用線性收縮系數(shù)來(lái)表示?？墒?因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)情況下壓坯的密度分布不均勻，各個(gè)方向線收縮率不同，因而取平均線收縮 系數(shù) c。 實(shí)驗(yàn)中模具的收縮系數(shù)為 1.21。 2）壓坯的孔隙度 孔隙度是粉末冶金材料的基本特性，壓坯的空隙度對(duì)后續(xù)的燒結(jié)和產(chǎn)品的最終性 能回產(chǎn)生很大影響。這里孔隙度 取決于壓坯的收縮系數(shù)。 3）壓坯的單重 =單重模具尺寸合金理論密度 如前所述，模具尺寸為：6.1mm6.1mm42.4mm， 所以單重 m=0.610.6142.415.0=23.67g 4）壓坯的尺寸控制 壓坯的尺寸控制有兩種方法：

36、 控制單位壓制壓力。 在相同的情況下，用大小相等的單位壓制壓力可以得到相同的相對(duì)密度，因此會(huì) 使得壓坯尺寸一致；在成型劑的種類(lèi)、混合料的性質(zhì)，壓坯大小不同時(shí)，應(yīng)該重新調(diào) 整，并且試驗(yàn)單位壓制壓力。 控制壓坯的尺寸。 通常在非自動(dòng)壓制時(shí)可以采用控制尺寸的方法，通常都使用限制器，并且限位器 的。=+-厚度上沖頭高度壓坯高度下沖頭高大陰模高度 5）混合料的稱(chēng)重 稱(chēng)重通常按體積來(lái)計(jì)量；當(dāng)在不是自動(dòng)壓制時(shí)常用工業(yè)天平，稱(chēng)量的誤差會(huì)隨單 重增加而減小，通常為 18%。準(zhǔn)備好所需模具，在 yh41-25c 型液壓機(jī)進(jìn)行壓制， 選取壓力值 10t 進(jìn)行壓制。 （2）壓制過(guò)程中的廢品及其分析 壓制過(guò)程中的廢品可

37、分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是外型廢品，如掉邊、掉角、尺寸不合格、 單重不合格、毛刺大、粘料粘膜嚴(yán)重等，這類(lèi)廢品主要是人為的。在操作過(guò)程中，要 經(jīng)常檢查，可以將此廢品控制在最小范圍內(nèi)。另一類(lèi)廢品為工藝廢品，主要有分層、 裂紋、未壓好等。 1)分層：沿壓塊的棱出現(xiàn)，與受壓面呈一定角度，形成整齊的分界面叫分層。 分層的原因： 壓塊中存在彈性?xún)?nèi)應(yīng)力或彈性張力。如混合料鈷含量低，碳化物硬度高，粉末或 料粒愈細(xì)，成型劑太少或分布不均勻，混合料過(guò)濕或過(guò)干，壓制壓力過(guò)大，單重過(guò)大， 壓塊形狀復(fù)雜，模具光潔度太差，臺(tái)面不平，均有可能造成分層。 解決方案：主要是提高壓塊強(qiáng)度，減少壓塊內(nèi)應(yīng)力和彈性后效是解決分層的有效 方法。

38、 2)裂紋：壓塊中出現(xiàn)不規(guī)則局部斷裂的現(xiàn)象。 產(chǎn)生裂紋原因： 因?yàn)閴簤K內(nèi)部的拉伸應(yīng)力大于壓塊的抗張強(qiáng)度。 解決方案： 因?yàn)橛绊懛謱拥囊蛩赝瑯訒?huì)影響裂紋，從而通過(guò)往復(fù)的加壓和保壓時(shí)間的延長(zhǎng)， 單重，降低壓力或增加模具厚度和改善模具設(shè)計(jì)，提高松裝密度，增加脫模速度和成 型劑，可以減少裂紋的產(chǎn)生。 3)未壓好 產(chǎn)生原因：當(dāng)局部空隙尺寸太大，導(dǎo)致在燒結(jié)中無(wú)法消除時(shí)餓產(chǎn)生的缺陷。 雖然壓塊孔隙度可達(dá)到 40%左右，但由于壓制時(shí)物料或壓力降原因，壓坯孔隙是 不均勻的；料粒太硬，料粒過(guò)粗，物料松裝太大；松裝料粒在模腔中分布不均勻，單 重偏低。均可能造成未壓好。 解決方案： 可通過(guò)改善的料粒尺寸和松裝密度，改

39、善模腔中料粒分布的狀態(tài)，并適當(dāng)提高單 重。 2.3.6 燒結(jié) （1）燒結(jié)原理 在真空條件下加熱，進(jìn)行真空脫蠟燒結(jié)過(guò)程，有利于排除雜質(zhì)，提高燒結(jié)氣氛純 度，改善粘結(jié)相的潤(rùn)濕性，促進(jìn)反應(yīng)。 固相燒結(jié)過(guò)程中，顆粒間距離減小，顆粒接觸面增大，燒結(jié)體內(nèi)各組元的原子擴(kuò) 散，燒結(jié)體發(fā)生收縮，并進(jìn)一步強(qiáng)化。最后當(dāng)溫度臨近粘結(jié)相熔點(diǎn)時(shí)，粘結(jié)相會(huì)發(fā)生 塑性流動(dòng)，達(dá)到液相溫度時(shí)，液相在燒結(jié)體中產(chǎn)生，發(fā)生液相燒結(jié)。 液相燒結(jié)過(guò)程中，液相層會(huì)在碳化物的表層形成，在擴(kuò)散作用的幫助下，碳化物 顆粒會(huì)溶于粘結(jié)相中，最后形成共溶體，碳化物顆粒經(jīng)過(guò)再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大，把與之 相鄰的碳化物顆粒聯(lián)結(jié)起來(lái)，燒結(jié)體進(jìn)一步收縮并迅速致密化。

40、通常要在稍高于液相 的燒結(jié)溫度下保溫一段時(shí)間，從而使得燒結(jié)過(guò)程充分進(jìn)行，最終使之冷卻。 整個(gè)燒結(jié)過(guò)程中，燒結(jié)體致密到接近無(wú)孔隙，并產(chǎn)生一系列物理化學(xué)作用和組織 結(jié)構(gòu)調(diào)整，最終形成致密的、有一定化學(xué)成分、物理力學(xué)性能、組織結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)合金。 （2）燒結(jié)工藝 實(shí)驗(yàn)中燒結(jié)設(shè)備采用氫氣脫膠、燒結(jié)一體爐。此燒結(jié)爐是根據(jù)安全操作的需要而 設(shè)計(jì)的，用于硬質(zhì)合金產(chǎn)品脫除成型劑、多氣氛/真空燒結(jié)的一體化燒結(jié)爐。 硬質(zhì)合金燒結(jié)屬于多元系的液相燒結(jié)，燒結(jié)對(duì)合金最終制品起著決定性作用。燒 結(jié)過(guò)程中燒結(jié)體的變化：壓快體積收縮變小，強(qiáng)度增大，合金表面呈金屬光澤，通常， 壓快孔隙度為 50%，而制品應(yīng)小于 0.2%。燒結(jié)過(guò)程

41、中，粉末顆粒間發(fā)生質(zhì)的變化， 合金晶粒間的結(jié)合，代替了粉末顆粒間的接觸，使合金形成堅(jiān)固整體，從而具有優(yōu)良 的物理性能。 按照濕磨參數(shù)所制得的粉末的壓坯進(jìn)行燒結(jié)，將制定燒結(jié)曲線，具體分四個(gè)階段 進(jìn)行： 1）脫除成型劑和預(yù)燒階段： 首先對(duì)樣品進(jìn)行低溫預(yù)燒，溫度設(shè)定在 500-700左右，保溫時(shí)間約為 30-40 min，升溫速度適中，約 25/min。燒結(jié)初期，隨溫度升高，成型劑逐漸熱裂，并排 出燒結(jié)體。氫氣燒結(jié)時(shí)，800以下能還原粉末表面的氧化物，同時(shí)，在粉末間的接 觸應(yīng)力慢慢得到減弱，回復(fù)和再結(jié)晶也在粘結(jié)金屬粉末中開(kāi)始產(chǎn)生，強(qiáng)度也隨之得到 提高。 2）固相燒結(jié)階段（800-1450共晶溫度）：

42、所謂共晶溫度是指緩慢升溫到燒 結(jié)體開(kāi)始出現(xiàn)共晶液相的溫度。在合適升溫速度下保溫時(shí)間為 35 min-40min。 3）液相燒結(jié)階段（共晶溫度-燒結(jié)溫度）：當(dāng)燒結(jié)體出現(xiàn)液相后，燒結(jié)體收縮 很快完成，碳化物晶粒長(zhǎng)大并形成骨架，從而奠定了合金的基本組織結(jié)構(gòu)。采用合適 升溫速度，保溫45-50min， 。共晶反應(yīng)發(fā)生在溫度剛好達(dá)到共晶溫度的時(shí)候，并且會(huì) 同時(shí)生成液相。由于增大保溫時(shí)間對(duì)致密化影響不大, 反而可能降低合金的性能，通 常情況下，我們控制保溫時(shí)間在2035分鐘。 4）冷卻階段（燒結(jié)溫度-室溫）：不同的冷卻過(guò)程通常會(huì)影響粘結(jié)相的狀態(tài)， 這里采用空冷（冷卻水）到室溫。在緩慢冷卻時(shí)可以使晶粒被液相

43、膜完整地包覆, 從 而可以提高合金的性能。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求制定 yg6 燒結(jié)曲線如圖 2.3 圖 2.2 yg6 合金的燒結(jié)工藝曲線 （3）燒結(jié)過(guò)程中廢品及分析 燒結(jié)后主要廢品形式為：起皮、鼓泡、孔洞、組織不均勻、變形、裂紋、黑心、 過(guò)燒、欠燒、麻點(diǎn)、再生氣孔、尺寸超差等等。下面就主要幾種廢品進(jìn)行分析。 1)起皮：合金的表面通過(guò)棱邊的裂紋，翹殼或龜裂，并且十分嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)出現(xiàn) 0 500 500 750 750 1150 1150 1450 1450 00 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600

44、 024681012141618 燒燒結(jié)結(jié)溫溫度度t/ 燒燒結(jié)結(jié)時(shí)時(shí)間間t/h h 魚(yú)鱗式樣的小薄皮，還可能暴裂和粉化； 原因：由于壓塊中鈷的接觸作用，使含碳?xì)怏w在其中分解出游離碳，導(dǎo)致壓塊局 部強(qiáng)度下降，從而產(chǎn)生起皮。 2)鼓泡：因?yàn)榭锥创嬖谟诤辖鹬破穬?nèi)部，而且在相應(yīng)部位表面顯現(xiàn)出凸起的曲面； 原因：燒結(jié)體有比較集中的氣體，通常有兩種： 在燒結(jié)體內(nèi)會(huì)聚集空氣，并且在收縮的過(guò)程中，空氣向表面轉(zhuǎn)移。假若一定尺 寸的雜質(zhì)存在燒結(jié)體內(nèi)，如合金鈷屑，鐵屑和碎屑，空氣將在此處集中起來(lái)，等到液 相出現(xiàn)時(shí)，并致密化后，空氣無(wú)法排出，就在燒結(jié)體阻力最小的表面形成臌泡； 燒結(jié)體內(nèi)有生成大量氣體的化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)燒結(jié)

45、體中存在某些氧化物，在出現(xiàn)液 相以后才被還原，生成氣體，這就會(huì)使制品臌泡；wcco 合金一般由混合料中氧 化物結(jié)塊引起的。 3）孔洞：40m 以上的孔隙。 原因：能夠造成臌泡的因素，都有可能形成孔洞，只是不像臌泡有大量氣體，在 有不為溶體金屬所潤(rùn)濕的雜質(zhì)存在燒結(jié)體內(nèi)時(shí)，如“未壓好”之類(lèi)的大孔或嚴(yán)重的固 相與液相的偏析出現(xiàn)在燒結(jié)體內(nèi)，都可能形成孔洞。 4）組織不均勻： 原因：主要是混料不均勻。 5）變形：燒結(jié)體外形變化不規(guī)則。 原因：壓塊密度分布不均勻：因?yàn)楹辖鸪善访芏仁且粯拥模?燒結(jié)體局部嚴(yán)重缺碳：因?yàn)槿碧际挂合嘞鄬?duì)減少； 裝舟不合理；墊板不平； 6）裂紋： 壓制裂紋：由于壓塊干燥時(shí)壓力馳豫而

46、沒(méi)有立即顯示，燒結(jié)時(shí)彈性回復(fù)較快。 氧化裂紋：由于壓塊干燥的時(shí)出現(xiàn)部分會(huì)嚴(yán)重氧化，而在氧化部位的熱膨脹程 度與沒(méi)有氧化部位的不同； 7）黑心：合金在斷口上出現(xiàn)的組織疏松區(qū)叫黑心。 原因：碳的含量量過(guò)低或偏高。因此凡是影響燒結(jié)體含碳量的各種因素，可能都 會(huì)引起黑心的形成； 8）過(guò)燒：由于保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或燒結(jié)溫度過(guò)高而產(chǎn)生過(guò)燒。 產(chǎn)品過(guò)燒，使晶粒變粗，孔隙增大，合金性能明顯下降。欠燒制品金屬光澤不明 顯，只需返燒則可。 2.4 試樣性能檢測(cè) 2.4.1 抗彎強(qiáng)度測(cè)定 抗彎強(qiáng)度是指材料抵抗彎曲不斷裂的能力。彎曲試驗(yàn)中試樣破壞時(shí)拉伸側(cè)表面的 最大正應(yīng)力。 一般采用三點(diǎn)抗彎測(cè)試或四點(diǎn)測(cè)試方法評(píng)測(cè)。其中四點(diǎn)

47、測(cè)試要兩個(gè)加載力，比較 復(fù)雜；三點(diǎn)測(cè)試最常用。其值與承受的最大壓力成正比。 根據(jù)我國(guó)硬質(zhì)合金抗彎強(qiáng)度的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn) gb/t3851-1983（與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) is03327 - 1982 對(duì)應(yīng)） ，測(cè)試方法規(guī)定有二種試樣，a 型試樣為（寬）5（高）5（長(zhǎng)） 35mm；b 型為；b 型（寬）6.5（高）5.25（長(zhǎng)）20mm，其對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度分別記做 rtr30 和 rtr15。同一批材料 b 型結(jié)果比 a 型結(jié)果值高 l0%。 本實(shí)驗(yàn)采用油壓式萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)測(cè)定 （如圖2.3） 。 這種情況下，材料的抗彎強(qiáng)度為 bb （2.7） m bb z m 一斷裂負(fù)荷 p 所產(chǎn)生的最大彎距 z 一試樣斷裂模數(shù) 對(duì)

48、于矩形截面的試樣有： plm 4 1 （2.8） 2 6 1 bhz （2.9） 式中：p 試樣斷裂時(shí)讀到的負(fù)荷值 （牛頓） l 支架兩支點(diǎn)間的跨距（米） b 試樣橫截面寬（米） h 試樣高度（米） 因此對(duì)于矩形截面的試樣，抗彎強(qiáng)度為： mp （2.10） 6 2 3 10 bh pl bb l p 壓頭 試樣 支架 圖 2.3 抗彎強(qiáng)度測(cè)試示意圖 硬質(zhì)合金抗彎強(qiáng)度的測(cè)試要求注意三方面： （1）試樣的制作上要求防止出現(xiàn)人為的應(yīng)力集中點(diǎn)。測(cè)試也可用燒結(jié)態(tài)試樣， 但要求燒結(jié)前倒棱，避免出現(xiàn)毛刺。 （2）對(duì)測(cè)試設(shè)備的要求是加力均勻，精度1%；支承園棒和加力園棒（球）必 須用剛性好的碳化鎢硬質(zhì)合金制造

49、。 （3）測(cè)試操作要求加力線對(duì)準(zhǔn)支承跨度中心。 2.4.2 金相組織的觀察 實(shí)驗(yàn)步驟： （1）選取金相試樣 選取合適、有代表性的金相試樣是金相分析研究中至關(guān)重要的一步。這里我們對(duì) 9 個(gè) yg6 試樣，根據(jù)所研究的問(wèn)題，有針對(duì)性地分別取樣。以使制作的金相圖譜更 準(zhǔn)確。 試樣的切割可用 sic 砂輪片、線切割或金剛石砂輪片等方式。切割過(guò)程用足夠的 水進(jìn)行冷卻。切割后用丙酮或超聲波進(jìn)行清洗。然后在熔化的石蠟中浸泡 2 小時(shí)，滲 蠟填孔，防止磨粒、浸蝕劑進(jìn)入孔隙。 （2）制樣 在顯微鏡下，顯微鏡的倍率高，則可能顯示很多細(xì)節(jié)的影像。試樣上細(xì)微的劃痕、 腐蝕坑、變形也會(huì)暴露、顯現(xiàn)，這對(duì)于清晰的圖像以及正

50、確的顯微組織顯示是一大干 擾。要制作出高質(zhì)量的金相試樣，主要必須關(guān)注和制定合理的制樣程序，以及科學(xué)的 拋光方法。 如果試樣較薄或細(xì)小，不易進(jìn)行制備操作，則采用試樣鑲夾。常用的有兩種：夾 鉗和鑲嵌。這里采用鑲嵌方法，鑲嵌材料是塑料、電木份或環(huán)氧樹(shù)脂等。 （3）研磨與拋光 研磨經(jīng)過(guò)粗磨、中磨和細(xì)磨三道工序。用帶金剛石磨盤(pán)的磨拋機(jī)和拋光膏進(jìn)行精 細(xì)機(jī)器拋光。 （4）試樣的腐蝕 硬質(zhì)合金顯微組織的顯示是采用逐步浸蝕各相的方法。 2.4.3 矯頑磁力測(cè)定 （1）測(cè)定矯頑力的原理 試樣在直流磁場(chǎng)中磁化到技術(shù)磁飽和狀態(tài)，然后，使試樣完全去磁所需的反向磁 場(chǎng)的大小，即為所要測(cè)定的矯頑磁力 hc。矯頑（磁）力

51、hc反應(yīng)的是產(chǎn)品的平均晶粒 度，而不能反應(yīng)晶粒的異常長(zhǎng)大情況。 矯頑（磁）力 hc早已應(yīng)用于硬質(zhì)合金生產(chǎn)之中，按照 gb/t3848-1983 進(jìn)行操作。 它表示合金抵抗去磁能力，與合金的 co 層厚度呈線性函數(shù)關(guān)系。對(duì)于同一含鈷量的 wc-co 合金，wc 晶粒越粗，鈷層厚度越厚，其矯頑（磁）力 hc越小。通過(guò)矯頑 （磁）力值可以衡量合金中 wc 的晶粒度。 （2）矯頑磁力的測(cè)定步驟 置試樣于一直流磁場(chǎng)中，使其長(zhǎng)軸方向與磁場(chǎng)方向一致，并使試樣磁化到技術(shù) 磁飽和狀態(tài)。 在反向的直流磁場(chǎng)中使試樣去磁。去磁的速度必須足夠慢，使得有足夠的測(cè)試 精度。 對(duì)去磁的試樣測(cè)定矯頑（磁）力 hc。 2.4.4

52、 硬度的測(cè)定 硬度測(cè)定的方法主要有：布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度等。這里采用洛氏硬度 hra。硬質(zhì)合金的硬度測(cè)定是以對(duì)微量塑性變形阻力為基礎(chǔ)的。因此，在一定意義 上說(shuō)，硬度越高合金的塑性愈低，反之亦然。 硬度的測(cè)定步驟： （1）置試件于工作臺(tái)上，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)手輪使工件上升至加滿(mǎn)初試驗(yàn)力為止，此 時(shí)大指針應(yīng)垂直向上指向標(biāo)記 b(c)處，其偏移不得超過(guò)5 分度格，否則另選一點(diǎn)。 （2）轉(zhuǎn)動(dòng)指示器的調(diào)整盤(pán)，使大指針指向刻度 b(c)。 （3）向后緩慢推倒加載試驗(yàn)力操縱手柄，保證主試驗(yàn)力在 46 秒內(nèi)施加完畢。 總試驗(yàn)力保持 5 秒時(shí)間后，向前慢拉加載試驗(yàn)力手柄，卸去主試驗(yàn)力，保留初試驗(yàn)力。 （4）此時(shí)

53、硬度計(jì)表頭長(zhǎng)指針指向的數(shù)據(jù)，即為被測(cè)試件的硬度值。 （5）逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手輪使工作臺(tái)下降，更換測(cè)試點(diǎn)，重復(fù)上述操作。 第 3 章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 3.1 抗彎強(qiáng)度 3.1.1 影響硬質(zhì)合金抗彎強(qiáng)度的因素 影響硬質(zhì)合金抗彎強(qiáng)度的因素很多，主要有：合金碳含量、粘結(jié)相含量、硬質(zhì)相 種類(lèi)與粒度、添加劑種類(lèi)和數(shù)量，溫度以及缺陷的數(shù)量和位置。 （1）碳的影響 碳的微小過(guò)量，只要均勻分布，并不嚴(yán)重影響合金的抗彎強(qiáng)度，但過(guò)量太多，在 合金中產(chǎn)生片狀石墨雜夾，則合金抗彎強(qiáng)度下降。 合金的碳量對(duì)合金抗彎強(qiáng)度的影響沒(méi)有鈷量的影響那么大，因?yàn)榈吞己辖鹫辰Y(jié)相 中鎢的固溶量大，而成分為6的鈷則是高碳合金的平均抗彎強(qiáng)度，這是因

54、為6含量 的鈷的低碳合金的大尺寸空隙多的原因，如果將缺陷尺寸控制在20m以?xún)?nèi)合金的室 溫抗彎強(qiáng)度還是低碳的優(yōu)于高碳的。 （2）均勻結(jié)構(gòu)的合金具有較高的抗彎強(qiáng)度 硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度還與晶粒分布有關(guān)系。晶粒比較均勻的合金，具有較高的強(qiáng) 度。超細(xì)合金能同時(shí)獲得較高的抗彎強(qiáng)度和硬度 （3）合金的強(qiáng)度隨溫度升高而降低，在 600800范圍粗晶粒強(qiáng)度下降最大， 而在 800900細(xì)晶粒下降最大。 3.1.2 wc 粒度對(duì)抗彎強(qiáng)度的影響 我們所說(shuō)的，在鈷含量相同時(shí)，晶粒尺寸較細(xì)的合金強(qiáng)度要比粗晶粒合金的低， 換句話(huà)就是，隨著合金晶粒度的減小，合金的強(qiáng)度會(huì)相應(yīng)的減小。但是這只有在鈷的 含量小于某一值時(shí)才發(fā)生，

55、并且 wc 晶粒的尺寸對(duì)它有決定性作用。有期刊實(shí)驗(yàn)結(jié) 果表明：“wc 晶粒為 4m 的合金，其抗彎強(qiáng)度要比 3m 的高，這個(gè)規(guī)律只發(fā)生在 含鈷量小于 12%以前的合金；對(duì)于含鈷量小于 20%的合金，wc 晶粒為 3m 的合金 的抗彎強(qiáng)度要比 wc 晶粒為 2m 的合金要高。 ” （1）實(shí)驗(yàn)中抗彎強(qiáng)度的測(cè)定 通過(guò)對(duì) 3 種不同粒度 wc 粉即粗顆粒、中顆粒、細(xì)顆粒配制 wc-6%co 硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金抗彎強(qiáng)度的測(cè)試，得出如下表 3.1 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。樣品的尺寸為 5535(mm)， 實(shí)驗(yàn)設(shè)備為油壓式萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)，加載速度為 0.5mm/min。 表 3.1 三點(diǎn)彎曲抗彎強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果 牌號(hào)試樣標(biāo)

56、簽載荷/kn抗彎強(qiáng)度/mpa彎曲位移/mm 123.4618350.49696 224.8318620.52235yg6x 323.8517980.51895 419.391462 0.32568 519.491500 0.35789yg6 619.241452 0.38567 718.0613860.29567 818.1113580.25026yg6c 918.0913250.24552 （2）金相分析 在實(shí)驗(yàn)中，將選定的試樣觀察面在磨床上磨平，然后用金剛石粉末分別對(duì)試樣進(jìn) 行細(xì)磨和拋光。最后用新配的 20鐵氰化鉀和 20氫氧化鉀水溶液的混合液對(duì)拋光 后的觀察面進(jìn)行腐蝕。此時(shí)在金相顯微鏡下

57、可得到如下金相圖片。 1 號(hào)試樣 2 號(hào)試樣 3 號(hào)試樣 4 號(hào)試樣 5 號(hào)試樣 6 號(hào)試樣 7 號(hào)試樣 8 號(hào)試樣 9 號(hào)試樣 圖 3.2 試樣金相圖片（200） 根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和理論分析,可得出如下結(jié)論: (1)硬質(zhì)合金抗彎強(qiáng)度的平均值隨 wc 晶粒度的減小而增大。 (2)硬質(zhì)合金抗彎強(qiáng)度的平均值隨 wc 粒度的均勻性變好而增大。 日本學(xué)者鈴木壽12曾導(dǎo)出 wc-co 硬質(zhì)合金抗彎強(qiáng)度 m滿(mǎn)足公式： (3.1) 3 830/ 2/8.5 10 /(2) /(2) m atttlll 式(3.1)中，t 和l 越分別為裂紋源距拉仲表面的距離和裂紋源距跨距中心的距 離；t 和 l 分別為試樣厚度

58、和三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)中的跨距長(zhǎng)度；2a 為近橢圓狀缺陷的長(zhǎng)徑。 由上式可知不但與缺陷的大小和缺分布情況會(huì)對(duì)硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度造成影響。 本實(shí)驗(yàn)中，硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度和其分散性由尺寸較大的 wc 顆粒及其分布狀況來(lái) 決定。 這與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，可以清楚地看到，硬質(zhì)合金材料粒度的均勻性越差，在引起 開(kāi)裂的張應(yīng)力區(qū)中找到大顆粒 wc 的幾率的差別就越大，抗彎強(qiáng)度的分散性也就越 大；這也表明 wc 顆粒越小、粒度越不均勻，其抗彎強(qiáng)度的分散性越大。 3.2 矯頑磁力 3.2.1 影響硬質(zhì)合金矯頑磁力的因素 影響硬質(zhì)合金矯頑磁力的因素有碳化鎢晶粒度、碳平衡、鈷含量、晶粒長(zhǎng)大抑制 劑、研磨時(shí)間等。 （1）碳含量的影

59、響20 在制備混合料時(shí)，嚴(yán)格選用總碳含量合格的碳化鎢，因?yàn)榉谴判悦撎枷鄷?huì)在含碳 量嚴(yán)重不足時(shí)生成，減少磁性鈷的含量，并且會(huì)增加鎢相的分散程度，細(xì)化碳化鎢的 晶粒，增大了合金的矯頑磁力和脆性。在適當(dāng)?shù)暮剂織l件下，鈷相中的含鎢量會(huì)隨 著含碳量的增大而減少，同時(shí)矯頑磁力也會(huì)隨之降低，抗彎強(qiáng)度得到增大。 （2）研磨時(shí)間的影響 高能球磨處理會(huì)使粉末體系的自由能升高，有助于固溶度的擴(kuò)展，使鈷容易在鎢 晶格缺陷處聚集，從而在鎢晶格中的固溶度增加，當(dāng)鈷在這種不穩(wěn)定的固溶體中析出 時(shí)，球磨時(shí)間越長(zhǎng)，析出越多，矯頑力越大。 （3）燒結(jié)溫度的影響 燒結(jié)溫度對(duì)矯頑(磁)力 hc影響很大，是由于 co 層的均勻性引起

60、的。合金欠燒 時(shí)，矯頑（磁）力 hc亦低。隨著溫度的上升，co 液的流動(dòng)加快，矯頑（磁）力 hc 提高。溫度升高至過(guò)燒，晶粒長(zhǎng)大，矯頑（磁）力 hc降低。 （4）晶粒長(zhǎng)大抑制劑的影響 在合金中加入我們常用到的晶粒長(zhǎng)大抑制劑，如 cr、v 等時(shí)，合金的矯頑磁力 hc會(huì)發(fā)生某些變化，隨著 wc 晶粒度的減小矯頑磁力會(huì)增大。同時(shí)研究還發(fā)現(xiàn)當(dāng)合 金中含有 v 或 cr 時(shí)，矯頑（磁）力的影響是不一樣的，合金中含有 v 時(shí)，矯頑磁力 會(huì)呈現(xiàn)一種非常強(qiáng)的線性關(guān)系，而相比含有 cr 的合金，wc 晶粒度對(duì)矯頑磁力的影 響要相對(duì)差一些。 3.2.2 wc 粒度對(duì)矯頑磁力的影響 當(dāng)合金中的鈷含量一定時(shí)，矯頑磁力