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硬質(zhì)合金粉末為什么燒結(jié)了變硬目錄
影響硬質(zhì)合金燒結(jié)致密化過(guò)程的因素有哪些
硬質(zhì)合金粉末燒結(jié)變硬的原因。
什么是硬質(zhì)合金粉末?是。
硬質(zhì)合金粉末是用于制造耐磨工具和零件的金屬粉末。這些通常由鎢、碳化物(碳化鈦和碳化鉭等)、鈷組成。
燒結(jié)過(guò)程。
燒結(jié)是將金屬粉末加熱到比熔點(diǎn)低的溫度,使粒子融合制成致密的材料。硬質(zhì)合金粉末的燒結(jié)通常在1000℃到1600℃之間進(jìn)行。
變硬的原因。
硬質(zhì)合金粉末燒結(jié)后變硬的原因如下。
強(qiáng)化結(jié)晶界:在燒成過(guò)程中,粉粒子融合在一起,形成結(jié)晶界。這些結(jié)晶界成為缺陷阻礙位移,提高材料的強(qiáng)度。
析出硬化:煅燒后,硬質(zhì)合金中會(huì)析出碳化物顆粒。這些粒子與基質(zhì)金屬(鈷)形成擴(kuò)散強(qiáng)化相,進(jìn)一步提高強(qiáng)度和硬度。
固溶強(qiáng)化:碳化物粒子溶解在鈷基體中,從而提高其硬度。
燒結(jié)時(shí)間和溫度也影響硬質(zhì)合金的硬度。較高的溫度和較長(zhǎng)的燒結(jié)時(shí)間會(huì)引起碳化物的析出,形成較硬的材料。
這是結(jié)論。
燒結(jié)硬質(zhì)合金粉末因結(jié)晶界強(qiáng)化、析出硬化、固溶強(qiáng)化等機(jī)制而變硬。這些機(jī)制作用在一起,增強(qiáng)了材料的強(qiáng)度和硬度,使其適合用于耐摩擦的應(yīng)用。
對(duì)于金屬來(lái)說(shuō),強(qiáng)化機(jī)構(gòu)(提高強(qiáng)度,也相當(dāng)于提高硬度)類型主要有四種位強(qiáng)化,細(xì)晶強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化;鋼主要有滲碳體、馬氏體、貝爾氏體(上貝爾氏體、下貝爾氏體)、歐氏體、鐵氧體等。碳化物最硬,馬氏體次之,百氏體次之,奧氏體和鐵氧體硬度較低。鋼的淬火是將鋼加熱到臨界溫度Ac3(準(zhǔn)析鋼)或Ac1(過(guò)析鋼)以上,保溫一段時(shí)間使其奧氏化,然后以比臨界冷卻速度快的冷速將鋼冷卻到Ms以下(或Ms附近的等溫),然后再進(jìn)行圓點(diǎn)差。是使之變化為絲(或絲汀)的熱處理過(guò)程。淬火的組織是馬氏體組織或貝氏體組織,是硬度比較高的組織。其硬度的提高,主要與位錯(cuò)強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化有關(guān)。溶化在固溶體中的溶質(zhì)原子會(huì)造成晶格的畸變,而晶格的畸變又會(huì)增大位變運(yùn)動(dòng)的阻力,使之難以滑動(dòng),從而增加合金固溶體的強(qiáng)度和硬度。像這樣溶解某種溶質(zhì)元素形成固溶體而使金屬得到強(qiáng)化的現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化。馬氏體是碳溶于α-Fe的過(guò)飽和固溶體。馬氏體內(nèi)部有很多錯(cuò)誤,這也是部分強(qiáng)化的一部分,淬火后返回,析出滲碳體可以提高硬度。上貝氏體由從奧氏體結(jié)晶界向結(jié)晶內(nèi)平行生長(zhǎng)的多條狀鐵石和相鄰鐵石條之間存在的斷續(xù)短棒狀滲碳體構(gòu)成。底貝氏體是由碳過(guò)飽和的片狀費(fèi)洛蒙及其內(nèi)部析出的微小碳化物構(gòu)成的。淬火有什么變化?主要是原子的排列發(fā)生變化,組織和功能發(fā)生變化。
硬質(zhì)合金是以高硬度難熔融的金屬碳化物(WC, TiC)微米級(jí)粉末為主要成分,以鈷(Co)或鎳(Ni)、鉬(Mo)為結(jié)劑,在真空爐或氫還原爐中燒成結(jié)好的粉末冶金制品。
在制造硬質(zhì)合金時(shí),原料粉末粒度在1 ~ 2微米之間,且純度高。
原料按規(guī)定比例構(gòu)成、配比,放入酒精或其他介質(zhì)在濕式球磨機(jī)中浸濕,使它們充分混合、粉碎、干燥、篩后成為蠟或膠等一類成型劑加入,再經(jīng)過(guò)干燥,篩制得混合料。
然后,將混合材料粒,沖壓,加熱到接近結(jié)金屬的熔點(diǎn)(1300 ~ 1500℃),硬化相和結(jié)金屬成為共晶合金。
經(jīng)過(guò)冷卻,硬化相分布在結(jié)金屬晶格中,彼此緊密結(jié)合,形成堅(jiān)固的整體。
硬質(zhì)合金的硬度取決于硬化相含量和結(jié)晶粒度。即硬化相含量越高,結(jié)晶顆粒越細(xì),硬度也越大。
硬質(zhì)合金的韌性是由粘結(jié)金屬?zèng)Q定的,粘結(jié)金屬含量越高,彎曲強(qiáng)度越大。
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硬質(zhì)合金的燒結(jié)是在液相燒結(jié),也就是再粘結(jié)相液相的條件下進(jìn)行的。
用真空爐將空白加熱到1350℃到1600℃。
燒結(jié)材料線的壓縮率約為18%,體積收縮約為50%,收縮量的精確值取決于粉末粒度和合金成分。
硬質(zhì)合金的煅燒是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程,這個(gè)過(guò)程包括塑化劑去除、脫氣、固相煅燒、液相煅燒、合金化、致密化、溶解析出等過(guò)程。
面料是在特定的燒制條件下,形成具有一定化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、性能和形狀尺寸的產(chǎn)品。
這些工藝條件根據(jù)燒結(jié)設(shè)備的不同有很大的不同。
硬質(zhì)合金真空燒結(jié)是在1atm以下(1atm= 101325pa)燒結(jié)的過(guò)程。
真空條件下燒結(jié),大大降低了粉末表面吸附氣體和封閉孔內(nèi)氣體致密化的阻礙作用,避免了擴(kuò)散過(guò)程和致密化的進(jìn)行,燒結(jié)過(guò)程中可以顯著改善金屬和氣氛中某些元素的反應(yīng)液體的粘結(jié)相和硬質(zhì)相的潤(rùn)濕性,為了防止鈷的蒸發(fā)損失而真空燒結(jié)。
真空燒結(jié)一般可分為四個(gè)階段,即塑化劑去除階段、預(yù)燒階段、高溫?zé)Y(jié)階段、冷卻階段。
塑化劑的脫附階段是從室溫加熱到200℃左右,面團(tuán)中的粉粒表面吸附的氣體在熱的作用下離開(kāi)粒子表面,逐漸從面團(tuán)中逃逸。
加熱成型劑,然后溶出來(lái)。
只有保持高真空度,才能實(shí)現(xiàn)氣體的釋放和逃逸。
不同種類的塑化劑熱變化性能也不相同。
脫劑工藝應(yīng)根據(jù)具體情況試驗(yàn)確定。
一般塑化劑的氣化溫度在550℃以下。
預(yù)煅燒階段是指高溫煅燒前的預(yù)煅燒,粉末顆粒中的化合氧和碳發(fā)生還原反應(yīng),生成一氧化碳并離開(kāi),如果這種氣體在液相出來(lái)時(shí)不能排除,就會(huì)變成封閉孔留在合金中即使加壓燒結(jié),也很難消除。
另一方面,氧化的存在會(huì)嚴(yán)重影響液相硬質(zhì)相的潤(rùn)濕性,最終影響硬質(zhì)合金的細(xì)化過(guò)程。
在液相出現(xiàn)之前,充分脫氣,采用盡可能高的真空度。
高溫煅燒階段是硬質(zhì)合金坯體精細(xì)化的重要階段,煅燒溫度和煅燒時(shí)間是實(shí)現(xiàn)坯體精細(xì)化、形成均勻組織結(jié)構(gòu)、獲得所需性能的重要工藝參數(shù)。
燒結(jié)溫度和燒結(jié)時(shí)間取決于合金成分、粉末粒度、混合料研磨強(qiáng)度等因素,也受材質(zhì)總體設(shè)計(jì)的制約。
冷卻階段是冷卻速度影響合金的粘結(jié)相成分和結(jié)構(gòu),產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。
應(yīng)該控制冷卻速度。
燒結(jié)熱等靜壓是一種新的燒結(jié)技術(shù),也叫低壓燒結(jié),完成脫氣,壓閉坯體表面的孔,粘結(jié)相仍為液相的條件下,用一定壓力的氣體施加壓力,促使產(chǎn)品的精密化。