硬質(zhì)合金生產(chǎn)技術(shù)之壓制和燒結(jié)

第三章壓制第一節(jié)

壓制機(jī)理一，壓制過程：粉末壓制成型是粉末冶金生產(chǎn)的基本成型方法；在壓摸中填裝粉末，然后在壓力機(jī)下加壓，脫模后得到所需形狀和尺寸的壓坯制品，，粗略分三階段：1，壓塊密度隨壓力增長(zhǎng)而迅速增大；孔隙急劇減少。2，壓塊密度增長(zhǎng)緩慢，因孔隙在1階段中大量消除，繼續(xù)加壓只是讓顆粒發(fā)生彈性屈服變形。3，壓力的增大也許達(dá)成粉末材料的屈服極限和強(qiáng)度極限，粉末顆粒在此壓力下產(chǎn)生塑性變形或脆性斷裂。因顆粒的脆性斷裂形成碎塊填入孔隙，壓塊密度隨之增大。二，壓制壓力：壓制壓力分二部分；一是沒有摩擦的條件下，使粉末壓實(shí)到一定限度所需的壓力為“靜壓力”（P1）；二是克服粉末顆粒和壓模之間摩擦的壓力為“側(cè)壓力”（P2）。 壓制壓力P=P1+P2側(cè)壓系數(shù)=側(cè)壓力P2÷壓制壓力P=粉末的泊松系數(shù)u÷（1-u）=tg2（45o-自然坡度角Φ÷2）側(cè)壓力越大，脫模壓力就越大，硬質(zhì)合金粉末的泊松系數(shù)一般為0.2-0.25之間。三，壓制過程中的壓力分布：引起壓力分布不勻的重要因素是粉末顆粒之間以及粉末與模壁之間的摩擦力。壓塊高度越高，壓力分布越不均勻。實(shí)行雙向加壓或增大壓坯直徑，能減少壓力分布的不均勻性。四，壓塊密度分布：越是復(fù)雜的壓塊，密度分布越不均勻；除壓力分布的不均勻（壓力降）外，裝粉方式不對(duì)的，使壓塊不同部位壓縮限度不一致，也會(huì)導(dǎo)致壓塊密度不均勻。1，填充系數(shù)：是指壓塊密度Y壓與料粒的松裝密度Y松的比值；壓縮比：是指粉末料粒填裝高度h粉與壓塊高度h壓之比；在數(shù)值上填充系數(shù)和壓縮比是相等的。 K=Y壓÷Y松=h粉÷h壓2，為了減少壓塊密度分布的不均勻性：（1）提高模具的表面光潔度；（2）減少摩擦阻力；（3）提高料粒的流動(dòng)性；（4）采用合理的壓制方式；

3，粉末粒度對(duì)壓制的影響；（1）粉末分散度越大（松裝越?。瑝毫υ酱?。壓塊密度越?。挥休^大的強(qiáng)度值，成型性好。（2）料粒較粗，壓塊容易達(dá)成較高的壓塊密度，但其密度分布往往是不均勻的；一般情況下，壓塊強(qiáng)度隨成型劑的加入量而提高。五，壓塊的彈性后效：1，彈性內(nèi)應(yīng)力：粉末顆粒內(nèi)部和顆粒間接觸表面上，由于原子間引力和吸力的互相作用，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與顆粒受力方向相反，并力求阻止顆粒變形，以便達(dá)成與壓制壓力平衡的作用力叫彈性內(nèi)應(yīng)力。2，彈性后效：在除去壓制壓力和把壓塊脫模后，由于彈性內(nèi)應(yīng)力的松弛作用而引起壓塊體積膨脹的現(xiàn)象叫彈性后效。3，在許多情況下，壓塊脫模后發(fā)生彈性膨脹是導(dǎo)致壓塊裂紋和分層的因素。4，粉末粒度細(xì)，顆粒粗糙限度減少，顆粒間結(jié)合強(qiáng)度減少（成型局限性或含水量大）以及氧化物和雜質(zhì)含量增長(zhǎng)都會(huì)增長(zhǎng)彈性后效。料粒干燥太干而變硬，也會(huì)增長(zhǎng)彈性后效。第一節(jié)

壓制工藝一，壓模；1，壓縮比（或填充系數(shù)）：混合料愈細(xì)，則松裝比容愈大，要壓制成給定密度壓塊的壓縮比也愈大。一般在2.5-4倍間；壓模在壓制過程中發(fā)生彈性變形往往導(dǎo)致脫模后壓塊的橫向裂紋。2，線收縮系數(shù)：壓塊尺寸與燒結(jié)制品相應(yīng)尺寸之比。壓塊密度越大，收縮系數(shù)越小。二，壓制工藝：模壓成型涉及稱料，裝模，壓制，脫模以及壓塊干燥，修邊（半檢）和壓塊加工；壓制壓力機(jī)操作比較簡(jiǎn)樸，關(guān)鍵在于安調(diào)整單重，尺寸以及解決由于設(shè)備故障及物料不穩(wěn)定帶來的一些問題。三，壓制廢品：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。導(dǎo)致壓塊分層的因素是壓塊中彈性內(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，混合料過濕或過干，壓制壓力過大，單重過大，壓塊形狀復(fù)雜，模具光潔度太差，臺(tái)面不平，均有也許導(dǎo)致分層。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。2，裂紋：壓塊中出現(xiàn)不規(guī)則局部斷裂的現(xiàn)象叫裂紋。由于壓塊內(nèi)部的拉伸應(yīng)力大于壓塊的抗張強(qiáng)度。壓塊內(nèi)部拉伸應(yīng)力來自于彈性內(nèi)應(yīng)力。應(yīng)注意：影響分層的因素同樣影響裂紋。此外，延長(zhǎng)保壓時(shí)間或多次加壓，減少壓力，單重，改善模具設(shè)計(jì)和適當(dāng)增長(zhǎng)模具厚度，加快脫模速度，增長(zhǎng)成型劑，提高物料松裝密度；可以減少裂紋。3，未壓好（顯顆粒）：盡管壓塊孔隙度可達(dá)成40%左右，但由于壓制時(shí)物料或壓力降因素，壓坯孔隙是不均勻的；假如局部空隙尺寸太大，燒結(jié)中無法消除，叫未壓好。料粒太硬，料粒過粗，物料松裝太大；松裝料粒在模腔中分布不均勻，單重偏低。均也許導(dǎo)致未壓好（顯顆粒）。第三節(jié)其他成型方法一，增塑性毛坯加工：運(yùn)用增塑劑，提高模壓成型壓塊的可塑性，隨后進(jìn)行各種機(jī)械加工，以制取壓制品的方法叫增塑性毛坯加工，其生產(chǎn)原理：1，一般對(duì)毛坯收縮系數(shù)應(yīng)控制在1.23-1.30之間。2，預(yù)燒：目的提高毛坯強(qiáng)度，同時(shí)在排除成型劑時(shí)形成小空隙，以利于隨后的滲蠟，預(yù)燒在400℃時(shí)應(yīng)保持較長(zhǎng)的時(shí)間，預(yù)燒溫度為700-800℃之間，預(yù)燒時(shí)間3，滲蠟：提高毛坯的可塑性，以利于加工，毛坯放入石蠟中的溫度為60℃，緩慢升到180-200℃停止。毛坯取出是石蠟溫度為4，切削加工：切削加工是應(yīng)注意，由于毛坯強(qiáng)度低，容易夾裂；碳化物硬度高，易磨損刀具，應(yīng)使用低鈷細(xì)顆粒合金刀具，采用較大的前角和后角，低速，小刀進(jìn)量；一，等靜壓制運(yùn)用高壓液體的靜壓力直接作用于裝在彈性模具內(nèi)的物料，使壓塊多向同時(shí)均衡受壓的一種成型方法，通過傳遞壓力的介質(zhì)是水溶液，因而也稱水靜壓制；等靜壓制時(shí)，壓塊強(qiáng)度，線收縮和成型壓力沒多大關(guān)系，一般在2噸/cm2以下。1，模具：（型芯和模套）用來成型塑料模的外表，鉆有孔眼的薄鐵皮套筒；（彈性模具）須不易變形，不粘附壓件。2，成型工藝：將粉末裝入彈性模具中，經(jīng)密封后置于高壓容器中，由高壓泵打入液體介質(zhì)，導(dǎo)致等靜壓力，使物料均勻受壓，降壓放出高壓容器中的液體介質(zhì)，然后取出壓塊；使用較細(xì)的料?？梢愿纳茐簤K的表面質(zhì)量。裝模均勻一致，密實(shí)，裝好料的模具用塑料塞子塞住，用金屬絲扎緊。封模后進(jìn)行真空排氣解決，以免出現(xiàn)大氣孔和表面缺陷。裝入等靜壓機(jī)的高壓容器中，升成型，壓力為600-1800KG/cm2。3，干粉（干袋）壓制：此工藝生產(chǎn)方式是由等靜壓制方式進(jìn)化而成，物料裝在塑料模套里，壓縮空氣推動(dòng)液體介質(zhì)，導(dǎo)致靜壓力，物料受壓成型；一般壓缸增壓壓力在13-15MPa。松壓后取出壓坯。重要用于棒材或模芯生產(chǎn)。二，擠壓成型：將通過增塑的混合料放入擠壓筒中，在擠壓筒的一端安放模子，模子上有所需擠壓制品斷面的?？祝跀D壓筒的另一端插入擠壓桿，擠壓機(jī)的壓力通過擠壓桿轉(zhuǎn)給混合料，使之通過?？锥蔀榫哂幸欢ㄐ螤畹闹破贰５谝还?jié)

氫氣燒結(jié)將具有成型劑的壓塊裝在石墨舟皿中，再充填有一定碳含量的氧化鋁填料或石墨顆粒填料，然后，通常是裝入連續(xù)推動(dòng)式的鉬絲爐內(nèi)，在氫氣保護(hù)下進(jìn)行燒結(jié)，這個(gè)過程就是氫氣燒結(jié)過程。一，

氣相與燒結(jié)體反映原理：1，

脫氧反映：MeO+H2=Me+H2O2，

碳化鎢的脫碳反映（溫度在800-950℃WC+H2O=W+H2+COWC+2H2=W+CH4（甲烷）3，增碳反映：CH4=C+2H2（CH4來自成型劑在400-500℃2CO=CO2+C4，水煤氣反映的產(chǎn)生：H2O+C=CO+H2（碳來源于石墨舟皿，填料以及游離碳）二，

實(shí)際燒結(jié)過程中常見的化學(xué)反映1，鈷氧化物的還原：混合料中的某些細(xì)顆粒的鈷粉是以氧化物形態(tài)存在的，較粗的鈷粉表面也會(huì)形成氧化物膜；因鈷粉在空氣中儲(chǔ)存，混合料濕磨，干燥以及壓塊長(zhǎng)時(shí)間暴露于空氣，壓塊的進(jìn)一步干燥；通常細(xì)顆?；旌狭现械难鹾可踔脸^1.0%，但鈷的氧化物可以完全被氫和碳化物還原：2COO+2C=2CO+CO22COO+WC=2CO+W+CO2 3COO+3WC=W3CO3C+CO+CO22，濕氫脫碳：由于氫的含水量高達(dá)1000毫克/M3，溫度達(dá)成950℃以上，使碳化鎢急劇脫碳并形成η相；在固相燒結(jié)中，由于嚴(yán)重脫碳形成η相使壓塊體積增大。線尺寸可增大6-7%3，氣相滲碳：因爐氣存在一氧化碳和甲烷帶來的滲碳叫氣相滲碳。（1）固相滲碳階段：在燒結(jié)過程的前面兩個(gè)階段，燒結(jié)體中為出現(xiàn)液相，壓塊還是一個(gè)多孔體，這時(shí)爐氣滲碳是通過含碳?xì)怏w在燒結(jié)體孔隙表面上分解出碳，然后此活性碳進(jìn)一步向顆粒內(nèi)部擴(kuò)散，從而完畢滲碳過程，采用高碳填料燒結(jié)，以便給缺碳的燒結(jié)體增碳，防止合金中出現(xiàn)η相組織。（2）液相滲碳階段：當(dāng)燒結(jié)體進(jìn)入液相燒結(jié)階段以后，迅速收縮達(dá)成致密狀態(tài)。燒結(jié)體的滲碳過程是通過液態(tài)鈷的吸碳過程來實(shí)現(xiàn)的。由于燒結(jié)體中出現(xiàn)液相以后，碳在液相中的溶解度迅速增大，使液相滲碳明顯進(jìn)行，提高溫度，增長(zhǎng)保溫時(shí)間，增長(zhǎng)滲碳?xì)怏w濃度都可以提高滲碳速度，合金含鈷量高，碳化物顆粒細(xì)，都有助于液相滲碳。 三，成型劑的增碳作用： 在低溫?zé)Y(jié)階段，成型劑的分解使燒結(jié)體增碳。1，

成型劑增碳過程和特點(diǎn)：（1）橡膠：加熱時(shí)會(huì)發(fā)生裂變，在低溫?zé)Y(jié)階段分解成氫，甲烷等碳?xì)浠衔锖陀坞x碳。碳留在燒結(jié)體中，給燒結(jié)體一次增碳，碳?xì)浠衔镞M(jìn)入爐內(nèi)，爐氣的氣相滲碳反映給燒結(jié)體二次增碳。（2）石蠟：石蠟在蒸發(fā)冷凝過程中會(huì)發(fā)生某些變化。石蠟在高溫下裂化也會(huì)產(chǎn)生碳?xì)浠衔餁怏w，使燒結(jié)體滲碳，但是，滲碳量很少，只有高熔點(diǎn)石蠟才干產(chǎn)生較多的碳。2，影響成型劑增碳的因素：（1）

成型劑的加入量與增碳量成正比；（2）

升溫速度：升溫速度越快，增碳越多。反之，則越少。(3）

氫氣流量：增大氫氣流量，可減少成型劑的增碳量。四，氫氣燒結(jié)規(guī)范的選擇： 1，燒結(jié)溫度：硬質(zhì)合金的燒結(jié)溫度通常應(yīng)高于其重要碳化物與粘結(jié)金屬的共晶溫度40-100℃；如WC—CO的共晶點(diǎn)為1340℃，其燒結(jié)溫度為 2，燒結(jié)時(shí)間：必須保證足夠的時(shí)間才干完畢燒結(jié)過程的組織轉(zhuǎn)變。盡管在一定的范圍內(nèi)，燒結(jié)溫度和時(shí)間可以互相補(bǔ)充。如高溫快速或低溫慢速。但是，這個(gè)范圍是有限的。假如溫度過于偏低，再延長(zhǎng)燒結(jié)時(shí)間也不能使合金達(dá)成應(yīng)有的密度。為了在燒結(jié)溫度下能達(dá)成平衡狀態(tài)，并有充足的組織轉(zhuǎn)變時(shí)間，通常保溫1-2小時(shí)。但是，燒結(jié)時(shí)間還受到其他因素的影響。如制品大小就是一個(gè)重要的因素。 3，填料的選擇：填料的作用在于氫氣燒結(jié)中很重要，它可以在局部空間內(nèi)導(dǎo)致一種適合于燒結(jié)體燒結(jié)的氣氛，從而保證合金的碳含量在允許的范圍內(nèi)，使合金組織正常。（1）

滲碳的填料：石墨粉1-3mm大小；（2）

脫碳性填料：氧化鎂；W粉；（3）

氧化鋁填料：其中加入少量的（0.1-.07%）碳，起著碳的載體作用，低溫時(shí)吸碳，高溫時(shí)脫碳； 4，升溫速度：間歇性生產(chǎn)的爐內(nèi)以單位時(shí)間內(nèi)上升的溫度度數(shù)表達(dá)；連續(xù)爐內(nèi)則以推舟速度（毫米/分）表達(dá)。升溫過快，燒結(jié)體增碳量增多，并且還會(huì)使?fàn)t內(nèi)碳?xì)浠衔餁怏w濃度大大超過正常值，導(dǎo)致起皮廢品；升溫太慢，燒結(jié)體增碳量減少，還會(huì)使燒結(jié)體脫碳增氧。1，氫氣純度：通常使用露點(diǎn)為負(fù)40o。含水量越低越好。如負(fù)70o。

五。YT，YW合金真空燒結(jié)制度

合金牌號(hào)500-700℃1000-1200℃燒結(jié)溫度燒結(jié)溫度下保溫時(shí)間（分）真空度（u）YT530-4030-401460-147040-50100YT1430401430-144040-50100YT1530401460-147040-50100YW1，YW3，YW430401400-141050-60100YW230401420-143050-60100

第一節(jié)

燒結(jié)廢品1，起皮：合金表面通過棱邊的裂紋，龜裂或翹殼，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)魚鱗式的小薄皮，暴裂，甚至粉化叫起皮； 因素：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。 采用以下措施避免起皮：（1）

加大氫氣流量，減少氫氣中含水量；（2）

減少裝舟量，嚴(yán)格控制成型劑的加入量；（3）

敞開爐門燒結(jié)，使?fàn)t內(nèi)氣流呈層流狀態(tài)；（4）

嚴(yán)格控制一帶路爐溫，減慢推速，使成型劑在一帶完全分解；（5）

嚴(yán)密封蓋舟皿，或撒上較厚的填料層，或減少舟皿前進(jìn)端兩側(cè)的制品數(shù)量；2，臌泡：合金制品內(nèi)部有孔洞，并在其相應(yīng)部位的表面出現(xiàn)凸起的曲面，這種現(xiàn)象叫臌泡； 因素：燒結(jié)體有比較集中的氣體，通常有兩種：（1）

空氣在燒結(jié)體內(nèi)聚集，在燒結(jié)收縮過程中，空氣由內(nèi)部移向表面。假如燒結(jié)體內(nèi)存在具有一定尺寸的雜質(zhì)，如合金碎屑，鐵屑，鈷屑，空氣既向此處集中，待到燒結(jié)體出現(xiàn)液相，并致密化后，空氣無法排出，就在燒結(jié)體阻力最小的表面形成臌泡；（2）

燒結(jié)體內(nèi)有生成大量氣體的化學(xué)反映，當(dāng)燒結(jié)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；WC—CO合金一般由混合料中氧化物結(jié)塊引起的。 3，孔洞：40微米以上的孔隙叫孔洞?？梢詫?dǎo)致臌泡的因素，均可形成孔洞，只是不象臌泡有大量氣體，此外，當(dāng)燒結(jié)體內(nèi)存在不為溶體金屬所潤(rùn)濕的雜質(zhì)，如“未壓好”之類的大孔，或燒結(jié)體存在嚴(yán)重的固相與液相的偏析，都也許形成孔洞。4，組織不均勻：混料。5，變形：燒結(jié)體出現(xiàn)不規(guī)則的外形變化叫變形。（1）

壓塊密度分布不均勻：由于合金成品密度是同樣的；（2）

燒結(jié)體局部嚴(yán)重缺碳：由于缺碳使液相相對(duì)減少；（3）

裝舟不合理；墊板不平；6，裂紋：（1）

壓制裂紋：由于壓塊干燥時(shí)壓力馳豫沒立即顯示，燒結(jié)時(shí)彈性回復(fù)較快。（2）

氧化裂紋：由于壓塊干燥時(shí)部分嚴(yán)重氧化，而氧化部位的熱膨脹脹量與未氧化部位不同；7，黑心：合金斷口上出現(xiàn)的組織疏松區(qū)叫黑心。 因素：碳量過低和碳量不適當(dāng)?shù)母摺７灿绊憻Y(jié)體碳含量的各種因素，都會(huì)影響黑心的形成； 8，過燒：當(dāng)燒結(jié)溫度偏高或保溫時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生產(chǎn)品過燒。產(chǎn)品過燒，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。

第四章燒結(jié)

第一節(jié)

燒結(jié)機(jī)理一，概述：所謂燒結(jié)，就是將粉末加熱到一定溫度，并保持一定的時(shí)間，然后冷卻，從而得到所需的材料或制品，這種特殊的熱解決方式叫燒結(jié)。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。1，燒結(jié)過程中燒結(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)過程中，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。1，燒結(jié)過程的幾個(gè)階段：（1）脫除成型劑和預(yù)燒階段（≤800℃燒結(jié)初期，隨溫度升高，成型劑逐漸熱裂，并排出燒結(jié)體，同時(shí)，成型劑或多或少使燒結(jié)體增碳。氫氣燒結(jié)時(shí)，800℃（2）固相燒結(jié)階段（800℃（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)體收縮不久完畢，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)。（4）冷卻階段（燒結(jié)溫度---室溫）：合金的組織和粘結(jié)相成份隨冷卻條件的不同而產(chǎn)生某些變化。冷卻后，得到最終合金。二，硬質(zhì)合金燒結(jié)過程的組織轉(zhuǎn)變；1，WC—CO合金的平衡燒結(jié)過程：當(dāng)混合料純度極高，并達(dá)成抱負(fù)的均勻限度，并且燒結(jié)時(shí)升溫極其緩慢，就可以認(rèn)為燒結(jié)處在平衡燒結(jié)狀態(tài)：（理論燒結(jié)，在正常生產(chǎn)情況下是不存在的）（1）在緩慢的升溫過程中，WC慢慢溶解到鈷中形成固溶體，其溶解度隨溫度升高而增大。當(dāng)溫度升到共晶溫度1340℃時(shí)，燒結(jié)體開始出現(xiàn)共晶成分的液體，同時(shí)，WC不斷溶解，液相數(shù)量不斷增長(zhǎng)，在共晶溫度保持足夠長(zhǎng)的時(shí)間，讓燒結(jié)體內(nèi)形成未溶解的固相（WC）和液相相平衡。繼續(xù)緩慢升溫，液相繼續(xù)增長(zhǎng)。如升溫到1400（2）合金平衡冷卻過程和升溫相反。當(dāng)合金從1400℃緩慢冷卻時(shí)，一方面從液相中析出WC初晶。當(dāng)溫度降至共晶溫度時(shí)發(fā)生共晶反映，從液相中析出WC二次晶體，共晶反映后，液相消失，進(jìn)入固相轉(zhuǎn)變，并隨溫度減少?gòu)墓倘荏w中析出多余的WC三次晶體。當(dāng)溫度9002，不平衡燒結(jié)：由于混合料很難達(dá)成抱負(fù)的均勻限度，并且燒結(jié)過程升溫較快，因此，實(shí)際燒結(jié)為不平衡燒結(jié)：（1）

由于熱滯后的因素，只有在共晶溫度以上才會(huì)出現(xiàn)液相；（2）

在燒結(jié)體內(nèi)各社區(qū)域里出現(xiàn)液相的時(shí)間不同；（3）

未經(jīng)足夠的保溫時(shí)間，燒結(jié)體各部位液相的成分是不同的。（4）

平衡燒結(jié)而進(jìn)行不平衡冷卻的較快冷卻時(shí)，在合金凝固后，由于擴(kuò)散過程較為困難，假如過快冷卻，WC含量處在過飽和狀態(tài)，此時(shí)，合金組織也許是WC原始+WC初晶+WC共晶+Y固溶體，合金組成仍然是WC+Y，但WC晶粒變細(xì)。3，實(shí)際燒結(jié)過程：實(shí)際燒結(jié)過程不僅由于組分達(dá)不到抱負(fù)的均勻混合和升溫速度較快而導(dǎo)致的不平衡外，還由于混合料中總有游離碳，碳化二鎢存在，或由于燒結(jié)過程中爐氣的作用使燒結(jié)體成分發(fā)生變化等因素，從而使燒結(jié)過程的組織轉(zhuǎn)變復(fù)雜化。（1）

剩碳的燒結(jié)特點(diǎn)：共晶溫低：1280--1300℃（2）脫碳的燒結(jié)特點(diǎn)：共晶溫度：1370℃4，燒結(jié)過程中壓塊的收縮：壓塊收縮大體可分為三個(gè)階段：擴(kuò)散，流動(dòng)，重排；（1）由于溫度升高，粉末顆粒表面的原子更加活化，當(dāng)溫度達(dá)成400-500℃時(shí)，粘結(jié)金屬開始進(jìn)行表面擴(kuò)散（物質(zhì)沿自由表面進(jìn)行擴(kuò)散），并隨溫度升高發(fā)生體積擴(kuò)散（物質(zhì)在晶體內(nèi)部晶格上所進(jìn)行的擴(kuò)散），在WC顆粒周邊逐步形成粘結(jié)金屬的空間網(wǎng)。當(dāng)溫度達(dá)成800-900（2）隨著溫度的升高，粘結(jié)金屬在共晶溫度點(diǎn)屈服成塑性物質(zhì)，再很小的應(yīng)力下產(chǎn)生塑性流動(dòng)，改變了粉末顆粒間的接觸狀態(tài)，使碳化物顆粒產(chǎn)生移動(dòng)而靠攏，使燒結(jié)體急劇收縮。 （3）每個(gè)碳化物顆粒表面都有薄薄的一層液相，象潤(rùn)滑劑同樣，使碳化物間摩擦減少，由于表面張力作用，使碳化物顆粒向更緊密的方向移動(dòng)，產(chǎn)生重排，使燒結(jié)體進(jìn)一步致密，碳化物顆粒之間接觸點(diǎn)的能量較高，在液相中一方面溶解，并在其他部位析出，進(jìn)而使碳化物間的距離縮短。溶解析出使一些碳化物晶粒沿某些方向長(zhǎng)大，因而使相鄰的碳化物晶粒粘結(jié)或聚合，形成骨架。5，燒結(jié)過程中影響收縮的因素：（1）升溫速度：假如升溫太快，則最高收縮溫度范圍會(huì)更高，甚至移向液相溫度；升溫太快，有大量的粗氣孔和氣泡，這是由于液相出現(xiàn)后封閉了氣體的排出通道所導(dǎo)致的。（2）壓塊的原始孔隙：在惰性氣氛燒結(jié)壓塊時(shí)，收縮速度和壓塊密度成反比。所以，合金的原始孔隙和壓塊密度無關(guān)。在活性氣氛燒結(jié)時(shí)，孔隙度大的壓塊難于完全致密，因此必須提高壓塊的密度。（3）磨碎限度和混合料的粒度：碳化物的顆粒越細(xì)，燒結(jié)體內(nèi)單個(gè)孔的尺寸愈小，而液體的毛細(xì)管壓力卻與孔的半徑成反比，同時(shí)，兩個(gè)碳化物顆粒的中心距離隨其粒度的減少而縮短，因而細(xì)顆粒易于靠攏。此外，比表面越大的粉末，其固相擴(kuò)散速度和液相出現(xiàn)以后的重排與溶解析出速度越大，因此，細(xì)顆粒出現(xiàn)收縮的溫度較低，還能提高固相燒結(jié)階段的收縮速度和收縮量。（4）混合料的鈷含量：鈷含量影響著出現(xiàn)液相以后的收縮，鈷含量愈高，燒結(jié)體液相量越多，收縮速度就越大，還能大大促進(jìn)第二階段的收縮，由于，這個(gè)階段的收縮機(jī)理是塑性流動(dòng)。（5）碳含量：燒結(jié)體碳含量的高低，影響出現(xiàn)液相的溫度和液相的數(shù)量，因此，含碳量必然影響著燒結(jié)過程中的收縮，含碳量愈高，共晶點(diǎn)溫度減少，有助于塑性流動(dòng)，促進(jìn)收縮速度，反之，減少收縮速度。應(yīng)當(dāng)指出的是：氧化嚴(yán)重的物料，是很難燒結(jié)致密的，比碳量局限性的物料更難致密。（6）粘結(jié)金屬對(duì)碳化物的潤(rùn)濕性：潤(rùn)濕性是指液相對(duì)固相的浸潤(rùn)能力。硬質(zhì)合金燒結(jié)中，由于某些因素使液相對(duì)固相的潤(rùn)濕性變壞，會(huì)使燒結(jié)體收縮不良，導(dǎo)致孔隙多，甚至“出汗”以至報(bào)廢。改善潤(rùn)濕性可采用以下措施：A，提高溫度；B，純凈固體表面可以改善潤(rùn)濕性（就是消除WC的嚴(yán)重氧化和雜物污染）；C，真空條件，由于真空條件可以凈化固體表面。此外，若提高固體在液體中的溶解讀，潤(rùn)濕性也會(huì)隨之提高。 三，WC---CO合金燒結(jié)的晶粒長(zhǎng)大1，WC晶粒的長(zhǎng)大機(jī)理：燒結(jié)后合金平均晶粒尺寸大于混合料碳化物平均尺寸叫晶粒長(zhǎng)大。（1）聚集再結(jié)晶：這一過程重要發(fā)生在液相以前，屬固相燒結(jié)階段。WC顆粒間接觸面增大，由于擴(kuò)散作用使多晶WC顆粒粘結(jié)成一大顆粒，隨擴(kuò)散進(jìn)行，大顆粒中的晶界線逐漸消除，形成大尺寸的WC晶粒；溫度越高，燒結(jié)時(shí)間越長(zhǎng)，聚結(jié)再結(jié)晶的限度就越大；混合料晶粒越小，濕磨時(shí)間越長(zhǎng)，聚集再結(jié)晶的速度越大，因而聚集再結(jié)晶的長(zhǎng)大現(xiàn)象越明顯。 （2）液相重結(jié)晶：燒結(jié)體出現(xiàn)液相后，一些WC晶粒向液相中溶解，然后在另一些晶粒上析出，使后者長(zhǎng)大，這是溶解析出過程，這個(gè)過程進(jìn)行很劇烈的，其因素有二： A，WC在液相鈷中有較大的溶解度；B，WC晶粒的不均勻，尺寸不均勻，聚集再結(jié)晶后，產(chǎn)生少量大晶粒WC；能量不均勻，因混合料中某些晶粒在濕磨時(shí)遭到強(qiáng)烈的變形；外形不規(guī)則，如尖角和凸出部位，比平整部位能量大；當(dāng)燒結(jié)出現(xiàn)液相后，細(xì)小，高能量一方面溶解，一直達(dá)成飽和，整個(gè)保溫時(shí)期，WC的溶解和析出，導(dǎo)致動(dòng)態(tài)平衡，其結(jié)果使尺寸小的晶粒不斷消失，而粗WC顆粒尺寸不斷增大。液相重結(jié)晶比聚集再結(jié)晶過程強(qiáng)烈多。2，影響WC晶粒長(zhǎng)大的因素：（1）

液相數(shù)量：提高燒結(jié)體內(nèi)液相數(shù)量的各種因素，都能促進(jìn)WC晶粒長(zhǎng)大；（2）

燒結(jié)溫度：提高溫度，使WC在液相中溶解度和溶解速度增大，WC顆粒明顯增大。（3）

鈷含量：燒結(jié)體液相數(shù)量隨含鈷量增大而增長(zhǎng)；（4）

碳含量：燒結(jié)體內(nèi)液相隨含碳量增長(zhǎng)而提高，保持液相的時(shí)間隨碳含b量增長(zhǎng)而延長(zhǎng)，提高含碳量能促進(jìn)WC晶粒長(zhǎng)大。（5）混合料狀態(tài)：A，原始粉末的顆粒越小，燒結(jié)時(shí)長(zhǎng)大越嚴(yán)重；B，尺寸不均勻性越大，長(zhǎng)大越嚴(yán)重（仍不均勻長(zhǎng)大）；C，磨碎限度越大，長(zhǎng)大傾向越大（仍能量不均勻長(zhǎng)大）； （6）添加劑：往合金中加入難溶金屬碳化物，能阻止WC晶粒不均勻長(zhǎng)大，從而可以獲得粒度均勻的細(xì)晶粒合金；由于添加的碳化物被吸附在WC顆粒的表面上，減少了WC的表面能，使WC在液相中溶解度下降，阻礙WC在液相中溶解。阻礙重結(jié)晶的溶解機(jī)理。 四，粘結(jié)相成分與結(jié)構(gòu) 硬質(zhì)合金的粘結(jié)相的成分重要指W的含量，W含量與合金的碳含量及合金的冷卻速度有關(guān)；1，粘結(jié)相成分與合金性能的關(guān)系：W含量對(duì)合金的硬度影響不大，卻明顯改變合金的強(qiáng)度，對(duì)高鈷合金來說，其強(qiáng)度隨W含量增長(zhǎng)而提高，而對(duì)低鈷合金卻相反。耐磨性與W含量的關(guān)系：W含量越高，耐磨性越高；合金有少量的η相并不妨礙使用時(shí)的耐磨性，但η相多時(shí)，合金較脆。2，影響粘結(jié)成分的因素：（1）合金含碳量的影響：正常兩相（WC+Y）WC—CO合金粘結(jié)相中的W含量與碳含量的關(guān)系：粘結(jié)相中W含量隨碳含量減少而升高。（2）冷卻速度的影響：若冷卻速度太快，WC來不及析出，或者析出的數(shù)量較少，因而使粘結(jié)相有較多的W含量。但當(dāng)合金有游離碳存在時(shí)，粘結(jié)相中的W含量很低。這時(shí)，冷卻速度對(duì)粘結(jié)相成分幾乎沒有影響。3，硬質(zhì)合金的熱解決（退火）：合金經(jīng)熱解決后，WC—CO合金的抗彎強(qiáng)度可提高5-20%；硬度提高3-9%；沖擊韌性提高15-30%；在交變負(fù)荷下的抗斷能力提高更為明顯，可達(dá)成1-6倍。第五章硬質(zhì)合金組織與性質(zhì)的測(cè)定一，斷口合金斷口狀態(tài)和合金的質(zhì)量有著密切關(guān)系。硬質(zhì)合金斷裂屬于脆性斷裂，與金屬材料相比，它具有較細(xì)的晶粒，因而斷口形狀較為光滑而細(xì)致。組織結(jié)構(gòu)上的缺陷，都能在合金斷面上表現(xiàn)出來。1，孔洞，（臟化）習(xí)慣將大于40微米的孔洞叫臟化。小于40微米的孔叫孔隙。斷口檢查所觀測(cè)到的孔洞重要指臟化孔。40微米的孔在25倍的顯微鏡下是1毫米。硬質(zhì)合金斷面上的臟化孔，其邊沿清楚，顏色較深?？锥葱螤钣袌A形，斜孔型，長(zhǎng)條形，片形，三角形，半月形等，這和雜質(zhì)的形狀有關(guān)。一般說來，假如出現(xiàn)在液相溫度以前可以生成碳和碳?xì)浠衔锏碾s質(zhì)，所形成的孔洞，一般和原物相似；如是在低溫下能被氫或碳還原的雜質(zhì)，所生成的孔，其形狀則與原物不那么相似。若雜質(zhì)僅能在液相出現(xiàn)的高溫下才被還原，則形成的孔洞多為圓形或斜形孔；若雜質(zhì)是一些不產(chǎn)氣憤體的落入物，如鈷屑，銅絲，鋁屑，不銹鋼屑，合金碎屑等，所形成的孔，其形狀不規(guī)則。一些在燒結(jié)溫度下不能被還原的氧化物，基本上保存原物顆粒的形狀。一些在壓塊中形成的大孔洞，在燒結(jié)過程中是不會(huì)消失的，如未壓好導(dǎo)致的鋒利多角形孔，在燒結(jié)好的合金中仍保存著原樣。1，脫碳η1相在斷口上所表現(xiàn)的特性，通常為銀白色的亮點(diǎn)。有時(shí)呈蝌蚪狀凹下的小坑。從坑的底部看到白色的亮點(diǎn)。這種脫碳特性易于辨認(rèn)。當(dāng)碳量嚴(yán)重局限性時(shí)，脫碳點(diǎn)并不呈蝌蚪狀亮點(diǎn)，而是整個(gè)斷口呈銀白色，晶粒很細(xì)，這是整個(gè)基體缺碳的特性。另一種情況是斷口呈現(xiàn)許多凹下小坑，連接起來就形成一條波浪形斷口，但并不呈現(xiàn)銀白色亮點(diǎn)，YN合金缺碳時(shí)，斷口多是這種特性。脫碳點(diǎn)的大小和燒結(jié)時(shí)液相的數(shù)量有關(guān)，嚴(yán)重缺碳時(shí)，液相數(shù)量相對(duì)減少，η1相的長(zhǎng)大較慢，因而在斷口上呈現(xiàn)的脫碳點(diǎn)較小。反之，輕微脫碳時(shí)，脫碳點(diǎn)就較大。這是判斷脫碳輕重的一個(gè)方法。同樣，脫碳點(diǎn)的分布密度，以及脫碳點(diǎn)所占的面積都可以說明缺碳的限度。有時(shí)，僅在斷口邊沿上發(fā)現(xiàn)少量亮點(diǎn)，這是合金表面脫碳的特性。在難于判斷的情況下，可以將斷面浸入鐵氰化鉀溶液中幾秒鐘，然后用清水沖洗晾干，再在放大鏡下觀測(cè)，假如斷面上有棕色的點(diǎn)，則表白合金缺碳，反之，則是其他雜物產(chǎn)生的亮點(diǎn)，這是判斷合金是否缺碳的最有效的方法。2，滲碳合金滲碳斷口有二種：一是點(diǎn)狀石墨，二是梅花狀石墨。點(diǎn)狀石墨通常產(chǎn)生在低鈷合金和細(xì)晶粒合金斷口上，由于這種滲碳狀小而分散，顏色較淺，不易發(fā)現(xiàn)，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，滲碳就比較嚴(yán)重了。梅花狀石墨大都產(chǎn)生在高鈷合金和粗顆粒合金斷口上，因其形狀明顯，尺寸較大，所以極易觀測(cè)到，但這種滲碳并不嚴(yán)重。嚴(yán)重滲碳的合金表面光亮發(fā)黑，用手或白紙?jiān)谏厦娌?，可以使手或白紙變黑，在這種嚴(yán)重滲碳的情況下，整個(gè)斷口發(fā)暗。石墨在YT，YN類通常呈細(xì)小而分散的點(diǎn)狀，斷口較難觀測(cè)到，但若在磨片上觀測(cè)，便可發(fā)現(xiàn)有1.0-1.5%（體積）的石墨雜質(zhì)，這與細(xì)晶粒低鈷合金滲碳的情況類似。3，欠燒欠燒合金表面通常為灰白色，斷面上的晶粒呈無粘性的堆砌，無明顯的金屬光澤，欠燒不明顯時(shí)，有時(shí)可在斷口的中心部位看到一疏松區(qū)。但晶粒卻和正常合金同樣有金屬光澤。判斷欠燒最簡(jiǎn)樸的方法是用鋼筆在斷面上點(diǎn)上一滴墨水，若墨水滲開，吸取，則表白結(jié)構(gòu)疏松，是欠燒的特性。判斷欠燒最可靠的方法是將合金的金相磨片作孔隙度測(cè)定。4，過燒過燒合金表面比較粗糙，嚴(yán)重過燒時(shí)還能看到一顆顆閃光的晶粒，過燒會(huì)引起合金晶粒長(zhǎng)大，其