1、硬质合金性能检测硬质合金性能检测n第一节 认识硬质合金n第二节 硬质合金性能及特点n第三节 金相显微分析n第四节 硬质合金质量评估第一节 认识硬质合金n什么是硬质合金?n硬质合金的生产流程n常用硬质合金的分类与牌号1.什么是硬质合金?n定义: 通常是指碳化物或碳氮化物利用粉末冶金方法烧结(或黏结)而成的具有高硬度、难熔、高耐磨性的合金。n定义二：是由W，Mo，Cr，Ti，Zr，Hf，V，Nb，Ta的九种炭化物和Fe族（Fe，Co，Ni）金属结合而成的合金总称，一般指WC-Co合金。 2.硬质合金的生产流程n钨粉的生产n碳化钨的制备n其他碳化钨的制备n与钴混合制备混合料n添加成型剂抑制剂等n压制
2、成型n烧结致密3.常用硬质合金的分类与牌号 钨钴类硬质合金 钨钛钴类硬质合金 钨钛钽（铌）类硬质合金 碳化钛镍钼合金钨钴类硬质合金 主要成分是碳化钨（WC）和粘结剂钴（Co）。其牌号是由“YG”（“硬、钴”两字汉语拼音字首）和平均含钴量的百分数组成。例如，YG8，表示平均WCo8，其余为碳化钨的钨钴类硬质合金。 钨钛钴类硬质合金 n主要成分是碳化钨、碳化钛（TiC）及钴。其牌号由“YT”（“硬、钛”两字汉语拼音字首）和碳化钛平均含量组成。例如，YT15，表示平均WTi15，其余为碳化钨和钴含量的钨钛钴类硬质合金 钨钛钽（铌）类硬质合金 n主要成分是碳化钨、碳化钛、碳化钽（或碳化铌）及钴。这类硬
3、质合金又称通用硬质合金或万能硬质合金。其牌号由“YW”（“硬”、“万”两字汉语拼音字首）加顺序号组成，如 YW1。碳化钛镍钼合金n主要成分是碳化钛和黏结合金镍钼构成(YN)常用硬质合金的性能第二节 硬质合金性能及特点n我司主要合金料材为类n下面重点介绍合金的性能n结合我们现有硬质合金性能检测设备讨论其检测目的硬度n方法：对特殊形状的金刚石压头在试样表面产生压痕的抗力一般有：布氏、洛氏、维氏、肖氏和里氏硬度但在实际应用中：洛氏维氏用的最广泛洛氏（）：是直径用压痕凹陷深度来衡量的维氏（）：是测量压痕两对角线长度来衡量的维氏（）硬度测试仪器硬度变化一般规律n硬质合金的硬度一般在HRA8693之间，并
4、随着硬质合金中含钴量的增加而降低。在YT类硬质合金中，硬度随碳化钛含量的增加而提高。硬质合金的红硬性比较好，只有当使用温度高于500时，硬质才开始降低。但是在10001100的高温下，硬度仍可高达HRA7376。 硬度变化一般规律抗弯强度（tr)测量方法：将一个长方形测试棒交叉放在两个硬质合金支撑圆柱体上并施加逐渐增加的力直到断裂为止时的最大正应力单位牛顿毫米抗弯强度测试仪器抗弯强度特点n 抗弯强度 常温时硬质合金的抗弯强度在90150MPa之间，并且含钴量越高抗弯强度越高。 抗弯强度特点密度测量方法：质量（称量或声共鸣法测定）与体积（用排水或流体压力天平法测量）之比密度的特点n典型的数值范围
5、有：从TiC基合金约.到低钴基合金.n常规类合金的含量越高密度越底密度的特点冲击韧性n原理：在一定高度的摆锤下摆时冲击实验机上的试样，把试样一次冲断，冲断所需的功冲击韧性的特点n硬质合金的脆性很高，且几乎与温度无关。在高温时，钢的冲击韧性比硬质合金大数百倍。在镶焊硬质合金工具时，不允许对硬质合金刀片做冲击性的压紧。硬质合金的冲击韧性与合金中含钴量有关。含钴量越高，冲击韧性也越高。 线膨胀系数n 线膨胀系数 硬质合金的线膨胀系数低于高速钢、碳素钢和铜的线膨胀系数。钨钴合金的线膨胀系数比较小，并且随含钴量增加而增加；钨钛钴合金的线膨胀系数比钨钴合金高，且随碳化钛增加而略增。 热导率n钨钴合金的热导
6、率为0.580.88J/cm.s.，比高速钢约高1倍，而钨钛钴合金的热导率仅为0.170.21J/cm.s.，比高速钢低。硬质合金的热导率随钴含量增加而增加，而钨钛钴合金的热导率随碳化钛的含量增加而降低 矫顽磁力（）n定义：使试样磁化强度减少到零所需要的反向磁场的大小n测量方法：将试样置入直流磁场磁场中，然后磁化到工业饱和然后使试样完全去磁所需的反向磁场的大小.n用来度量硬质合金中WC的晶粒度矫顽磁力（）n磁滞回线矫顽磁力仪器显示结果显示说明n磁场强度: A/M或KA/M(SI单位) O e(CGS)(奥斯特)n转换关系 O e=1/79.6 A/M矫顽磁力特点n典型值：千安米粒度细的,钴含量
7、底的合金具有最大值；粒度粗.黏结剂含量高的合金数值低另外影响因数有：合金化程度，固熔度，空隙度，内部应力及 相等造成黏结成分效率下降而时磁场强度升高作为常用的无损检测方法之一，用来检测同一牌号中是否有缺碳及 相的存在矫顽磁力特点磁饱和强度n定义：式样于强磁场中，铁磁性材料通过磁场感应获得的特殊磁饱和极化的最大值单位： Tm3/kgn用来度量和控制硬质合金的含碳量磁饱和强度(钴含量)测试仪器磁饱和强度(钴磁仪器显示)磁饱和强度特点n典型值为： Tm3/kgn其值极大地依赖与硬质合金中铁磁性物质的含量，也就是取决与钴含量，钴黏结相中固溶体含量和 相等因素n钴含量越高磁饱和强度越高磁饱和强度特点其他
8、性能第三节 金相显微分析n显微组织n试样制备n抛光态检验n组织显示及检验显微组织n若各相组织均匀，则合金的性能越好n若各相中晶粒大小分布不均匀，对性能有很大的影响钨钴类n类合金主要以粉和粉烧结而成，其显微组织通常由两相组成，即我们通常说的相和相相是固溶体，用碱性试剂侵蚀后相的轮廓十分明显相是相溶于内的固溶体，抛光态未侵蚀时，呈白亮色，镶嵌于相之间，在酸的作用下会呈黑色钨钴钛类n类合金主要成分除粉和粉外，又添加了粉n分成三相：相，溶于内的固溶体相以及，溶于内的固溶体相n相，相与钨钴类相同但相在铁氰化钾，氢氧化钾水溶液腐蚀后不易与相分开常用氧化法腐蚀试样制备n选取样品n镶嵌样品n磨光 抛光抛光态检
9、验n试样经过精磨抛光后在腐蚀前的检验n主要项目有孔隙石墨（非化合碳）抛光态检验n孔隙特征:边界清晰的黑色圆形小孔对性能影响:孔隙能降低合金的强度和耐磨性,数量越多,对性能的影响越大.空隙度:显微镜视场内空隙所占面积的百分数. 一般放大100倍孔隙空隙大小评估n三大类（用含量的体积分数表示）n第一类:10 m的孔隙，（.）（.）（.）（.）（倍及倍）n第二类： m 的孔隙，.（.），（.）（.），（.）空隙大小评估n第三类： m的孔隙n根据大小分三类，n m m mn用计数法标出数目石墨（非化合碳）n特征：呈巢状点状一般均细小n产生原因：剩碳n评定：n如未发现记为组织显示及检验n显示方法：化学试
10、剂腐蚀法空气炉中加热氧化着色法化学试剂腐蚀法常用试剂：现配现用的氢氧化钾（钠）和铁氰化钾水溶液等体积混合溶液）注意：先氢氧化钾（钠）后铁氰化钾腐蚀过程（方法）n显示碳化钨的方法：将试样浸入刚配好的试剂中腐蚀分钟，取出经流水和酒精冲洗并吹干即可观察试样在高倍镜下观察（标准是）n特征：相晶粒呈灰白色，边界清晰：未受腐蚀的相呈亮白色 相呈橙黄至橙红色正常组织异常组织缺陷组织及影响性能特点n 相 相性脆硬度高强度低，大量的 相对相对合金机体起分割作用,对合金的性能影响很大,属于破化性相n 相本质:由于碳含量不足,产生的一中贫碳相,实际为:WXCOYCZ二元碳化物应用:当特定牌号的钴含量和警粒度范围确定
11、后,通过比较,可以反应脱碳和脆性 相注意:在超细晶粒低钴合金中,贫碳可以提高硬度和耐磨性n大块WC相即晶粒异常相 n产生原因:1.烧结温度过高或保温时间过长会导致WC相晶粒会聚集长大. 2.WC粉料在球磨过程中混入了粗颗粒,在烧结中继续长大和重结晶 3.晶粒抑制剂控制不好团聚及分层团聚及分层 由于混料不均匀或压制以及烧结不充分等原因造成.欠烧和过烧硬质合金欠烧和严重过烧,表现为空隙增加.欠烧所产生的孔隙一般细小,约5,主要集中在中心部位严重过烧,孔隙在10-20,且大部分在表层第四节 硬质合金质量评估 主要项目:1.硬质合金的含碳量2.WC晶粒度的大小3.微观组织分析(特别是CO的含量及形态)
12、硬质合金的含碳量n度量和控制手段:相对饱和磁化强度影响硬质合金碳含量因素: 1.WC总碳含量 含量越高饱和磁化强度越高 2.混合料(或压坯)氧含量 氧含量越高,脱碳越严重,饱和磁化强度降低影响硬质合金碳含量因素:n3.氢气(真空)脱蜡 4.氢烧结过程的碳量变化 脱碳和渗碳的反应式: WC+H2=CH4+W 为可逆反应 5.真空烧结过程碳量变化 渗碳严重 温度恒定下,压力越大渗碳作用越严重.WC晶粒度的大小n度量和控制手段:矫顽磁力以及显微金相粒度影响因素: 1. WC的原始粒度 含CO量恒定,原始WC粒度越大,矫顽磁力越小 2.湿磨时间与湿磨工艺湿磨时间越长,湿磨效率越高,HC越大影响矫顽磁力
13、因素n3.烧结温度与时间 温度越高,时间越长,WC粒度越大,HC越小,反之成立. 4.CO的均匀分布 同一牌号的合金的矫顽磁力HC随CO的分散度的增大而增大.(与烧结温度有关)影响矫顽磁力因素n5.合金总碳 一. 由于合金的总碳不同,CO相溶解的W和C不同,其磁化曲线发生变化,磁滞回线不同,故HC不同,当合金缺碳时,HC的敏感性降低. 二.由于合金的总碳不同,在相同的烧结条件下,其WC晶粒不同,高碳的合金WC晶粒粗,HC偏低,反之亦然. 三.当合金中出现 相时,合金中有一部分CO不参与碳化活动,HC偏高 n6.杂质 铁杂质的增加,降低HC评估流程n1.无损检测 显微镜外观检查 矫顽磁力测量 钴磁测量 扫描电镜 评估流程n2.破坏性检测 抗顽强度 镶嵌试样 金相分析 维氏（）硬度测量结束
