硬質(zhì)合金物理性能檢測

物理性能測試肖軒明目錄01硬質(zhì)合金概述硬質(zhì)合金的概念、特點、分類及生產(chǎn)過程02粉末物理性能測試費氏粒度的測量03硬質(zhì)合金物理性能測試介紹硬質(zhì)合金磁性能、密度、硬度、強度等04硬質(zhì)合金顯微組織測試金相第一局部：硬質(zhì)合金概述1.1硬質(zhì)合金概念用粉末冶金法生產(chǎn)的由難熔金屬化合物〔硬質(zhì)相〕和粘結(jié)金屬〔粘結(jié)相〕所構(gòu)成的復(fù)合材料。

硬質(zhì)合金硬度高耐磨性好紅硬性好耐腐蝕強度高硬質(zhì)合金的服役性能與力學(xué)性能相關(guān)韌性試驗沖擊試驗硬度試驗1.2硬質(zhì)合金特點1.3硬質(zhì)合金的分類硬質(zhì)合金（按成分）碳化鎢基硬質(zhì)合金鎢鈷鈦基硬質(zhì)合金鎢鈦鉭（鈮）硬質(zhì)合金鋼結(jié)硬質(zhì)合金金屬陶瓷涂層硬質(zhì)合金1.4

硬質(zhì)合金的生產(chǎn)過程配料——濕磨——噴霧制?！獕褐啤獰Y(jié)——成檢第二局部粉末物理性能測試W粉WC粉噴霧料粒短棒狀鈷和針狀SiC2.1粉末的工藝性能粉末的工藝性能包括松裝密度、振實密度、流動性、壓縮性與成形性松裝密度振實密度流動性壓縮性成形性2.2壓縮性與成型性壓制性能=壓縮性+成型性壓縮性代表粉末在壓制過程中被壓緊的能力，在規(guī)定的模具和潤滑條件下加以測定，用在一定的單位壓制壓力下粉末所到達(dá)的壓坯密度表示。通常也可以用壓坯密度隨壓制壓力變化的曲線圖表示。成形性是指粉末壓制后，壓坯保持既定形狀的能力，用粉末得以成形的最小單位壓制壓力表示，或者用壓坯的強度來衡量。2.3粉末的分散度測量

粉末分散度平均粒度空氣透過法吸附法X射線法粒度分布沉降法顯微鏡法激光衍射/散射法篩分法1μm2.4費氏粒度的測定原理：在恒定流量或壓力條件下，空氣透過粉末堆的能力與粉末大小相關(guān)。

大顆粒容易通過?！?〕、根據(jù)空氣透過法，粉末粒度有以下表達(dá)式：dvs==c(1)

為了使計算圖簡化，作出以下規(guī)定：

〔1〕、粉末稱量M=ρ；

〔2〕、P=50cmH2O；

如果稱樣量少于其真密度，結(jié)果偏高，反之，結(jié)果偏低。試樣準(zhǔn)備：待測試樣應(yīng)均勻，具有代表性。取樣量應(yīng)為試樣真密度的兩倍以上。試樣要求枯燥，不得有團塊，且須妥善保管，防止氧化。假設(shè)有以下三種情況之一者，本方法不適用：a、粉末形狀等軸性很差；b、粉末在緩慢壓力下會變形或破碎；c、粉末在施壓時會聚結(jié)。5.2開機前準(zhǔn)備橡皮墊應(yīng)不漏氣。5.2.6穩(wěn)壓管的液面在水位刻度線上，冒泡速度為每秒(2～3)個氣泡，以保持進氣端壓力P＝(50±0.4)cmH2O。5.3校準(zhǔn)5.3.1調(diào)節(jié)壓力計零位：5.3.2運轉(zhuǎn)20min，每秒鐘冒〔2～3〕個氣泡。壓力計水位25cmH2O。5.3.3一擋的校準(zhǔn)

標(biāo)準(zhǔn)管5.4樣品測定5.4.1按粉末真密度值稱取試樣量，精確到0.01g。5.4.25.4.35.4.7轉(zhuǎn)動手柄，將齒條放低，直至底端與上部黃銅塞相接觸。扭轉(zhuǎn)手柄壓實試樣，提供壓力到222.5N〔50lb〕，這樣壓實并放松反復(fù)進行三次，移動讀數(shù)板，直至粒度指示針與讀數(shù)板上的試樣高度線重合。記錄孔隙度指示針?biāo)甘镜目紫抖?，此后不得觸動讀數(shù)板。5.4.8將試樣管豎直移到儀器右手輪下的橡皮墊間，旋動手輪，壓緊試樣管，使試樣管兩端不漏氣。◆注意此時試樣管不得振動、平放或倒置。5.4.9此時壓力計水位上升,待穩(wěn)定后〔約3min〕，轉(zhuǎn)動齒條，使粒度指示針的橫梁上沿與壓力計水位彎月面對齊，讀出粒度值。。每次幾個檢查點：

1、穩(wěn)壓管液位；

2、氣泡2-3個；

3、零點液位；

4、校準(zhǔn)。注意：

費氏法是一種相對測量方法，不能精確測定粉末粒度，僅用來控制工藝過程和產(chǎn)品質(zhì)量。

孔隙度、顆粒形狀、粒度、粒度分布、壓制方法等….

第三局部合金物理性能測試3.1鈷磁的測定原理：試樣在穩(wěn)定磁場中磁化到達(dá)飽和狀態(tài)并被轉(zhuǎn)換成試樣中可磁化的粘結(jié)相總量，在測量設(shè)備感應(yīng)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，產(chǎn)生的感應(yīng)電流與被測試樣中可磁化的粘結(jié)相總量的百分率成正比，可通過測量感應(yīng)電流來計算試樣的磁飽和或磁性鈷的百分含量。3.1鈷磁的測定指合金中能產(chǎn)生磁性的軟磁物質(zhì)〔鈷〕的百分含量。比飽和磁化強度。鈷磁表征的是什么？3.1鈷磁的測定5.2儀器檢查◆注意儀器周圍不容許放置強磁物質(zhì)。5.2.2聯(lián)機完成后、點擊測試軟件界面“預(yù)熱〞按鈕，進行系統(tǒng)預(yù)熱，預(yù)熱10-20次后點擊“停止〞按鈕停止預(yù)熱，信息欄中顯示“預(yù)熱完成〞，測試運行時間顯示在600-750ms范圍內(nèi)視為預(yù)熱正常。5.2.3系統(tǒng)預(yù)熱完成后，把空試樣盒放入〔或不放入〕試樣運送車內(nèi)，點擊“調(diào)零〞進行系統(tǒng)調(diào)零，連續(xù)操作1-2次。調(diào)零完成后，信息欄中顯示“調(diào)零結(jié)束〞，平均零點值為100左右視為調(diào)零正常。3.1鈷磁的測定5.2.4調(diào)零完成后，再將標(biāo)準(zhǔn)樣品按規(guī)定放入試樣盒后放入試樣運送車內(nèi)，點擊“校準(zhǔn)〞進行系統(tǒng)自動校準(zhǔn)。校準(zhǔn)完成后，信息欄顯示“校準(zhǔn)完成〞，校準(zhǔn)系數(shù)值顯示1.0左右視為正常。◆注意應(yīng)妥善保管本儀器所配的“標(biāo)準(zhǔn)樣品〞，保持外表清潔，以免產(chǎn)生“校準(zhǔn)〞誤差影響測試精度?！糇⒁鈨x器周圍不容許放置強磁物質(zhì)。3.1鈷磁的測定5.3

測量5.3.1◆注意

試樣放入試樣盒時，應(yīng)用干凈的絲綢或絨布等非磁性物質(zhì)將試樣壓住，以防止試樣在測試過程中竄動影響測試結(jié)果的精度。3.1鈷磁的測定◆注意試樣最大尺寸不得超出試樣盒內(nèi)徑尺寸?！糇⒁庠嚇油獗響?yīng)清潔，不得粘有影響試樣質(zhì)量和磁性的其他物質(zhì)?！糇⒁鉃榱朔乐乖嚇哟呕_(dá)不到飽和狀態(tài)，試樣質(zhì)量最好不要大于70g；為了保證測量的準(zhǔn)確性，試樣質(zhì)量應(yīng)大于2g；假設(shè)單個試樣小于2g，可將同批的多個試樣并在一起用綢布包裹,放入試樣盒塞緊進行測量。3.2磁力的測定原理：試樣固定在試樣桿上放入測量裝置的線圈中，桿上的標(biāo)線使試樣能準(zhǔn)確地放在測量點上。試樣在線圈中被一個可控的直流電磁場磁化到達(dá)磁飽和，然后在預(yù)定的時間內(nèi)退磁到零，從而測出矯頑磁力。3.2磁力的測定磁力表征的是什么？影響測量結(jié)果的因素？3.2磁力的測定5.1開機前準(zhǔn)備檢查儀器周圍是否放置強磁性物質(zhì)。注意測試裝置周圍0.5m范圍內(nèi)應(yīng)防止放置其他鐵磁性物質(zhì)。3.2磁力的測定5.2開機測試5.3自動調(diào)零注：建議進行兩次以上自動調(diào)零，能更好保證系統(tǒng)初始狀態(tài)的穩(wěn)定性。5.4自動預(yù)熱用橡膠泥將標(biāo)準(zhǔn)試樣固定在“試樣板〞上，并使長軸方向與“↑〞符號所指方向保持一致。3.2磁力的測定5.5標(biāo)準(zhǔn)樣品校驗校驗完要測試！如標(biāo)樣測試結(jié)果正確且具有好的重現(xiàn)性，此時可進行樣品測試，如果誤差較大，可重復(fù)上面“自動調(diào)零〞和“校準(zhǔn)標(biāo)樣〞步驟，直至到達(dá)要求。3.2磁力的測定5.6樣品測試長軸方向與桿的縱向一致；清潔樣品，非常重要！測試時，特別是小樣品測試，請確保樣品在測試過程中不會晃動。3.2磁力的測定儀器使用本卷須知6.1本儀器在執(zhí)行某一操作時，禁止再次點擊按鈕從事其它操作。6.2在“調(diào)零〞、“校準(zhǔn)〞和“測試〞過程中，裝置周圍0.5m內(nèi)不應(yīng)放置其它鐵磁性物質(zhì)，以保證測試的準(zhǔn)確性和精度。3.2磁力的測定6.3在“調(diào)零〞時，“裝置〞內(nèi)不得放置樣品；在點擊“測試〞時，“裝置〞內(nèi)不要放置樣品，待提示“放入樣品〞時方能將樣品放入“裝置〞中，再點擊“確定〞進行測試。3.2磁力的測定6.5在測量完成以后，務(wù)必將樣品取出，不要將樣品一直放在裝置中。6.6如果對體積較小的試樣進行測試，可將相同的試樣疊壘成需要的體積后進行。溫度穩(wěn)定性鈷磁磁力均要使樣品形狀盡量規(guī)那么，提高測量精度。3.2磁力的測定磁性能測量精度的影響因素？數(shù)值修約一個思考問題：JK10.2鈷磁大于6.03.3密度的測定3.3密度的測定合金密度一般略低于理論值，但當(dāng)合金中出現(xiàn)η相時，密度會稍有增加，相嚴(yán)重時，可超過理論值。3.3密度的測定7.2本卷須知7.2.1試樣體積不得小于0.5cm3，假設(shè)需測定體積小于0.5cm3的試樣，可將幾個試樣合在一起，但每個試樣的體積不得小于0.05cm3。7.2.2應(yīng)事先處理試樣外表粘附的灰塵，油污等。7.2.3儀器使用一年或搬動、更換部件，應(yīng)進行檢定〔測試、校準(zhǔn)〕。3.3密度的測定7.2.4使用的吊絲的直徑不大于0.25mm，并只許吊絲露出水面。7.2.5稱量試樣時，液體和周圍的空氣溫度應(yīng)相同。測量影響因素？3.4硬度的測定——洛氏硬度材料抵抗堅硬物體壓入而引起塑性變形的抗力。3.4硬度的測定——洛氏硬度3.4硬度的測定——洛氏硬度性能項目單位性能參數(shù)初試驗力N98.07總試驗力N588.4980.71471金剛石圓錐壓頭個錐度α=120o

頂尖圓弧半徑R=0.2mm最小分度值HR0.13.4硬度的測定——洛氏硬度5.試樣的要求5.3粗糙度Ra≤0.2μm。5.5試樣外表磨去的厚度不少于0.2mm。5.6試樣至少要有3mm×4.5mm的工作面；為便于磨制，試樣厚度至少要3mm；制備完的試樣的厚度至少為1.6mm。5.7試樣試驗外表應(yīng)平行于支承面，其平行度每10mm長度不超過0.1mm。3.4硬度的測定——洛氏硬度6.金剛石壓頭的要求6.1安裝壓頭時，應(yīng)認(rèn)真仔細(xì)，保證尖端無損傷、無污染，安裝面清潔無異物。長期不用應(yīng)卸下妥善保存，注意防銹。注：新安裝壓頭后,最初的兩個讀數(shù)不予采用。6.2金剛石壓頭使用時，用標(biāo)準(zhǔn)硬度塊檢查，修正系數(shù)應(yīng)小于或等于0.5HRA，否那么更換壓頭。3.4硬度的測定——洛氏硬度6.測量6.2.10任何兩相鄰壓痕的中心距離及任一壓痕中心與試樣邊緣的距離，至少要有1.5mm。

6.2.12……最初得到的一個讀數(shù)不予采用，再在試樣上任意打兩個壓痕測定其硬度值，以平均值作為結(jié)果。3.4硬度的測定——維氏硬度3.4硬度的測定——維氏硬度維氏硬度適用范圍大，測量精度高，破壞作用小，所以是較理想的硬度測定方法。它適用于各種金屬，各種狀態(tài)硬度的測定。根據(jù)壓痕單位面積上的載荷來計量硬度值的。用于測斷裂韌性。四項之間的關(guān)系：思考題：牌號確定了，鈷磁、磁力、密度、硬度、強度、金相如何互相影響？一個變，其他怎么變化？綜合起來，判斷異常結(jié)果。3.2.1原理將試樣自由地平放在兩支點上，在跨距中點施加的短時靜態(tài)作用力下，使試樣斷裂。

3.2.2試樣類型3.5抗彎強度類型長度寬度或直徑高度A35±15±0.255±0.25B20±16.5±0.255.25±0.25C25±53.3±0.5——

影響測量結(jié)果的因素？3.5抗彎強度3.6沖擊韌性無缺口正方形截面長條試樣50㎜×5㎜×5㎜3.6沖擊韌性思考：檢測指標(biāo)如何表征

硬質(zhì)合金的使用性能？硬度、抗彎強度、沖擊韌性都不是材料的固有性能。彈性模量E：

斷裂能f

：裂紋半長度c：材料中最危險的缺陷，其作用在于導(dǎo)致材料內(nèi)部的局部應(yīng)力集中，是斷裂的動力因素?？刂茝姸鹊娜齻€參數(shù)第四局部合金顯微結(jié)構(gòu)測試我們研究材料就是通過改變材料的組成、結(jié)構(gòu)、組織，來到達(dá)提高和改善材料的使用性能的目的。我們可用材料四面體來形象的進行描述：使用性能化學(xué)組成加工工藝顯微組織4.1顯微結(jié)構(gòu)測試的手段金相顯微鏡〔光鏡〕電子顯微鏡X-射線衍射儀HRTEM、TG、ＤＴＡ、紅外等1、組織缺陷的成因(1)孔隙孔隙是由于各種原因殘留在合金內(nèi)部的氣體造成的。壓坯中殘留的氧化物在高溫區(qū)被復(fù)原，生成氣體外逸時，由于液相外表張力的作用，往往形成邊界較圓滑的孔隙。混合料如石蠟分散不均，且枯燥溫度偏高，將會形成硬殼粒子。這些粒子在低溫區(qū)不易充分分解，進入高溫區(qū)后會分解成碳和氫，氣體的急劇逸出也會造成孔隙。如體積較大的壓坯燒結(jié)時，其中的成形劑未來得及充分裂化就進入高溫區(qū)，產(chǎn)生的氣體急劇逸出，那么易形成形狀不規(guī)那么的孔隙。此外，外來雜質(zhì)發(fā)生熔化、分解、揮發(fā)時，也會造成孔隙?！狧IP消除孔隙三、組織缺陷的成因及去除方法(2)異常粗大的碳化鎢碳化鎢粗晶產(chǎn)生的原因是原始碳化鎢粉的粒度分布范圍過寬，特別是當(dāng)燒結(jié)溫度過高或保溫時間過長時，將使碳化鎢的重結(jié)晶速度加快，導(dǎo)致產(chǎn)生異常粗大的碳化鎢晶粒。+過度球磨(3)鈷池：鈷池產(chǎn)生的主要原因是原始鈷粉的顆粒粗大，或混磨工藝不當(dāng)致使混合料中鈷的分散程度差。這時，越是進行短時低溫?zé)Y(jié)，越易形成鈷池。如果合金碳含量偏高，燒結(jié)溫度也偏高，這時液相量增多，液相粘度降低，鈷相也會流聚成團而形成鈷池。

(4)游離石墨相、外來夾雜等缺陷的形成原因。

配碳局部碳高夾雜缺陷成因

目前減少硬質(zhì)合金組織缺陷的最有效方法是熱等靜壓。熱等靜壓時，各向均勻的壓力作用在被加熱的壓坯上，使合金內(nèi)部的裂紋和孔隙減少或消除，還可使鈷池流動均勻化，并充分浸潤碳化鎢骨架，從而顯著提高合金的強度。觀察范圍工藝孔隙數(shù)(個)孔隙體積(%)密度(%)1平方厘米真空燒結(jié)熱壓10um1若干>0.1<99.9熱等靜壓00~0.001>99.999645.2平方厘米燒結(jié)3~17-熱等靜壓00~0.001>99.9991立方厘米燒結(jié)數(shù)百個>0.1<99.9熱等靜壓0=1>99.999表3-2熱等靜壓工藝處理后合金內(nèi)部孔隙數(shù)量的變化減少缺陷方法鈷含量（%）WC粒度（um）抗彎強度（兆帕）分散系數(shù)（%）燒結(jié)HIP燒結(jié)HIP611250.83.51.417012838288530133246311022.511.35.611.36.34.4表3-3熱等靜壓與普通燒結(jié)的WC-Co合金的強度比照合金牌號表面狀態(tài)平均抗彎強度(kg/mm2)試驗試樣數(shù)(個)YG8燒結(jié)態(tài)20020噴砂態(tài)23020精磨態(tài)26030YG13C燒結(jié)態(tài)22030噴砂態(tài)27030精磨態(tài)29530不同外表狀態(tài)下合金的強度(2)去除混合料中的粗大的碳化鎢顆粒和鈷顆粒，可以防止合金中30微米以上的粗顆粒鈷，并不超過燒結(jié)溫度和防止長時間燒結(jié)，才能使合金強度提高且穩(wěn)定。(3)噴砂或研磨處理能減少合金外表缺陷，產(chǎn)生壓應(yīng)力，從而提高合金強度。試樣表面狀態(tài)燒結(jié)態(tài)噴砂態(tài)精磨態(tài)試驗試樣數(shù)(個)200200200缺陷數(shù)(%)表面上表面缺陷4023.59.5棱角處缺陷52.5211.4內(nèi)部缺陷7.54974.4無法判斷的缺陷06.52

斷口上組織缺陷的分布情況其它缺陷去除方法WC晶粒度的增大會導(dǎo)致合金硬度的持續(xù)下降；而WC晶粒的增大在一定限度內(nèi)會使合金強度增高，過此限度后那么會使合金強度下降。這說明為了為什么對普通WC-Co合金，硬度和抗彎強度難以同時兼顧。特殊方法制造的超細(xì)晶粒合金〔其中碳化物相晶粒平均尺寸〔1〕的硬度、強度均比相同成分的普通合金高。一般硬度要高1.5~2HRA硬度值，抗彎強度要高60~80公斤/毫米2，高溫硬度、抗壓強度也高得多。碳化鎢和粘結(jié)相晶粒度對合金性能的影響目前，對相晶粒度的影響的研究較少，但已受到重視。鈴木壽在研究中發(fā)現(xiàn)γ相晶粒越細(xì)，合金的抗彎強度越高，且當(dāng)鈷含量越高時越明顯。這一研究結(jié)果對硬質(zhì)合金強度的理解提供了新的事實——γ相細(xì)化強化機理。鈴木壽還研究了WC、相晶粒度對WC-Co硬質(zhì)合金蠕變破壞強度的影響，他發(fā)現(xiàn)：

粘結(jié)相晶粒度一定時，在低溫下，WC越細(xì)，蠕變強度越高；但高溫下卻相反。

無論WC晶粒度多大，在各種溫度下合金的蠕變強度均隨粘結(jié)相晶粒度增大而提高。γ相晶粒度對合金性能的影響〔1〕原始粒度原始粒度越細(xì)，燒結(jié)時越易長大。當(dāng)原始粉末粒度分布很廣，特別是有大量細(xì)顆粒WC存在時，燒結(jié)時出現(xiàn)異常長大的晶粒數(shù)較多?！?〕雜質(zhì)近來的研究說明，含量僅為10ppm左右的Fe之類的雜質(zhì)會促使燒結(jié)時WC晶粒長大。約0.3%的Ni和Cr能分別使燒結(jié)時WC晶粒發(fā)生明顯的粗化和細(xì)化。(3)碳含量碳含量對合金碳化物晶粒的影響極為顯著。普通認(rèn)為隨碳含量增加，燒結(jié)時碳化物的長大更為嚴(yán)重。Rees還用下式來定量描述碳含量對燒結(jié)時碳化物晶粒長大程度的影響：式中：Xs——燒結(jié)后碳化物的平均晶粒度；Xc——燒結(jié)前碳化物的平均晶粒度。

WC晶粒度的影響因素(1)燒結(jié)后的冷卻速度鈴木壽(9)和靳?？档热?11)的研究都說明，冷卻速度越大，γ相的晶粒度越小。因為冷卻速度大時，成核速度也大，WC對相的晶核就來不及長大。但是，低鈷合金的γ相晶粒度受冷卻速度的影響較小。(2)鈷含量鉆含量越高，合金中γ相的晶粒度越大，反之那么越細(xì)。這時因為鈷含量越高，合金中液相所占的體積百分?jǐn)?shù)也越大，WC對相長大的抑制作用就相對減弱了。(3)WC相的粒度WC相晶粒度越大，γ相的晶粒度也越粗(8)，但也有相反的看法(11)。所以這個問題還有待于進一步的研究。(4)碳含量碳含量對相晶粒度的影響明顯。越是低碳的合金，γ相的粒度越粗大。因為對低碳合金，相中固溶的WC量較高，而固相WC量相對減少，凝固時γ相就容易長大。γ相晶粒度的影響因素一、硬質(zhì)合金中的中間相η中間相的影響：WC-Co硬質(zhì)合金的性能明顯地取決于合金的最終成分和結(jié)構(gòu)，對理想碳含量的稍許偏離都會導(dǎo)致出現(xiàn)石墨或缺碳中間相(通常叫η相)，它們的出現(xiàn)會嚴(yán)重地?fù)p害硬質(zhì)合金的物理機械性能和切削性能。中間相的成分：從結(jié)構(gòu)上看，中間相是燒結(jié)過程中從鈷粘結(jié)相中析出的金屬間化合物。據(jù)研究，在不同溫度下會生成許多中間相，如Co3W3C、Co6W6C、Co2W4C、Co4W2C、Co2W、Co3W、Co13W13C4、CoW3C等等，其中最常見的是Co3W3C。中間相的形態(tài)：，η相的形態(tài)特征是玻璃狀的粗大晶粒，并且?guī)缀鯖]有結(jié)構(gòu)缺陷。電子探針分析還說明即使當(dāng)硬質(zhì)合金中含有TiC，NbC，TaC等碳化物，相中也不會溶有Ti、Nb、Ta。第二節(jié)中間相析出對合金性能的影響硬質(zhì)合金中中間相的存在對合金的彈塑性強度及韌性等都有不良影響。相損害硬質(zhì)合金性能的原因可以從以下幾個方面來考慮。1.η相本身是一種硬而脆的金屬間化合物，且形狀不好，多為針狀，板條狀的粗大晶粒。所以它按粘結(jié)相中可以看作是結(jié)構(gòu)上的弱點，容易造成應(yīng)力集中，事實上，相的存在常會使合金發(fā)生脆斷，使用壽命下降。2.η相結(jié)合著鈷而減少了作粘結(jié)用途的鈷的數(shù)量(比方“W3Co3C就可看成是由WC脫碳后奪取鈷而形成的)，因此含相的區(qū)域局部地被奪去了粘結(jié)相，造成了結(jié)構(gòu)弱化區(qū)，鈷相自由程下降，合金的塑性、韌性也隨之降低。3.η相的熱膨脹系數(shù)(~9×10-6/℃)與WC的熱膨脹系數(shù)(5~6×10-6/℃)有較大的差異，因此合金在受熱或冷卻時，相與WC截面上易造成局部應(yīng)力集中，從而降低合金性能。4.η相的生成會使鈷相中鎢的含量增加，從而減少鈷相的延性。此外，相本身在高度集中的情況下，也易構(gòu)成一條裂紋擴展的通道。這些都會嚴(yán)重?fù)p害合金的斷裂韌性。中間相對合金性能的影響一、鈷的結(jié)構(gòu)及相變對合金性能的影響在鐵，鈷，鎳這三種性質(zhì)接近，用途也有密切聯(lián)系的金屬中，鈷有一個特殊的性質(zhì)，即它在417℃左右會發(fā)生同素異晶轉(zhuǎn)變。這是一種馬氏體相變類型的轉(zhuǎn)變，在相變溫度Ms以上，f.c.c.結(jié)構(gòu)的α相是穩(wěn)定相，在相變溫度Ms以下，h.c.P.結(jié)構(gòu)的ε相是穩(wěn)定相。眾所周知，h.c.p.結(jié)構(gòu)金屬往往塑性較差，而且h.c.p.結(jié)構(gòu)的ε-c。其c/a之值約等于1.6223，所以ε-Co與α-Co相比獨立滑移系少，形變協(xié)調(diào)性較差，塑性及韌性較低。比方，Greenwood發(fā)現(xiàn)(15)，當(dāng)Co中α相含量從26%降至4%時，試樣的延伸率就從50%降至7%。因此，如何抑制這一有害的相變，使盡可能多的α-Co保存到室溫，是提高鈷性能必須要解決的問題。硬質(zhì)合金中的鈷相，由于溶入了W和C，其α→ε相變的溫度和程度會發(fā)生一定的變化，但依然會發(fā)生。尤其在硬質(zhì)合金刀具外表那些變形力涉及的部位，鉆的α→ε相變更是不可防止，因為塑性變形會大大降低。α-Co在室溫的穩(wěn)定性。這些ε-Co存在無疑會對合金的物理機械性能和耐磨性產(chǎn)生不良影響。因此，如果能有效地抑制這一相變，對全面地提高硬質(zhì)合金的性能會有重要作用，這在南非，比利時等國進行的研究中已得到證實。第三節(jié)鈷粘結(jié)相結(jié)構(gòu)對合金性能的影響二、鈷及鈷相的強化關(guān)于鈷及鈷相的強化，人們已做了不少工作，如合金化、彌散強化等。近年來的研究都集中在如何控制-Co→-Co相變這一問題上。1.鈷的合金化關(guān)于合金元素對鈷性能的影響，研究得比較多，其中以Diderrich等的研究較為系統(tǒng)，詳細(xì)(17)。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鈷中含有1%的Fe、W、Al、Ti、Zr、Nb和Ta時，α相的含量會有不同程度的增加。而當(dāng)鈷中有6%的Fe、Ti或10%的Ta時。合金中α相含量超過80%。α相含量的增加一般均伴有合金強度與延伸率的改善，但也有例外當(dāng)鈷中含有1%的Ni或W時，雖然α相含量增加，強度和延伸率反而下降；而當(dāng)含有6%Fe時，雖然合金結(jié)構(gòu)以α相為主，延伸率大大提高，但強度卻有所降低。一般認(rèn)為，某些合金元素之所以能抑制鈷的α→ε相變，增加相含量，是因為這些元素與鈷形成固溶體后會提高鉆的層錯能，使h.c.p.結(jié)構(gòu)的相形核發(fā)生困難。近年來對鈷粘相所做的X衍射結(jié)構(gòu)分析說明，鈷相中相含量比純鈷中的要多，而且鈷相中α-Co→ε-Co相變的轉(zhuǎn)變沮度也提高到了750℃左右。這說明鈷相中溶解的W和WC對-Co有一定的穩(wěn)定作用。

2.鈷的彌散強化在如何實現(xiàn)鉆和鈷相的彌散強化上，各國學(xué)者也做了不少研究工作。Adkins在研究中發(fā)現(xiàn)(18)，適當(dāng)氧化物的參加能改善鈷及鈷合金的高溫抗蠕變