烧结工艺对硬质合金性能的影响
【摘要】采用高能球磨机制备超细WC-Co复合粉，通过控制不同的球磨时间获得粉体，分别用放电等离子烧结和真空烧结工艺来制取硬质合金。利用分析天平、扫描电镜等设备，系统的进行烧结方法对硬质合金的硬度、密度、抗弯强度等性能以及显微组织结构影响的研究。实验结果表明：放电等离子烧结跟真空烧结相对比，可以有效地减少合金孔隙，使硬质合金的组织结构更加致密，从而也能够提高硬质合金的各项物理机械性能指标，球磨50h，在1200℃，可以获得密度为14.32g/cm3，洛氏硬度HRA90.4，抗弯强度为2100MPa的综合性能较为优越的硬质合金。
【关键词】烧结工艺，硬质合金，性能
【Abstract】窗体顶端
【Abstract】High energy ball mill for Ultrafine WC-Co composite powder, the powder obtained by controlling the milling time is not, respectively, with spark plasma sintering and vacuum sintering process for the preparation of cemented carbide. Utilization of balance, scanning electron microscopy and other equipment, to study the system performance and the impact of sintering of cemented carbide microstructure hardness, density, flexural strength right. The results show that: the discharge plasma sintering compared with vacuum sintering, can effectively reduce the porosity alloy, carbide organizational structure is more dense, so it is possible to improve the quality of the physical and mechanical perfor mance of the alloy, milling 50h, at 1200℃can obtain a density of 14.32g/cm3, Rockwell hardness HRA90.4, 2100MPa flexural strength of overall performance is more superior carbide.
【Key word】Sintering Process，Cemented carbide，Performance
第一章绪论
1.1硬质合金及发展、研究现状
1.1.1硬质合金
硬质合金是指利用高硬度、高弹性模量以及难熔金属碳化物（例如TiC、WC 等)做为基体，再使用渡族金属(通常是Fe、Ni、Co等)做为粘结剂，采用粉末冶金的方法而制备成的多相复合材料。该复合材料具备各种优点，如有较高的硬度、良好的耐磨性，热稳定性好等，因此，在现今的工具材料中，耐高温材料、以及耐磨材料跟耐腐蚀材料获得的普遍应用，被誉为“工业的牙齿”。而当中的超细WC-Co硬质合金，拥有的晶粒度更为细小，跟具有相同成分的普通硬质合金相比，其洛氏硬度HRA要高出1.5~2MPa，在室温下，抗弯强度更是高出700-1500MPa。高温硬度比普通合金同样要好出许多，从而能够在难加工材料乃至高科技领域中大放光芒，获得广泛利用。
高硬度硬质合金（HRA 86 ~ 93），强度高，耐磨性和韧性好，耐高温，耐腐蚀等优良的物理和化学性质，它不仅可用于各种五金工具，刀具材料，精密轴承，耐磨零件和缸套，也广泛用于采矿和机械破碎工具地质钻探作业，包括锤，钎片，刮刀，刀，钻头，球齿板，眼镜，李宁板和板锤，因此，它是矿山隧道工程，世界石油勘探，地质勘探和煤矿挖中起着至关重要的材料之一。
然而，硬质合金也有一些缺点，如在硬质合金的长过程中的应用，比较大的脆性，难以形成复杂形状的一整套工具，通常由硬质合金与不同形状的叶片，通过采用焊接和粘接等方法来安装在刀体或者工具上使用。其中的截齿是直接对岩石进行切割的零部件。在切割岩石，常伴随有脱落，刀头磨损，牙齿断裂，断裂失效形等一系列损伤，情况尤为严重，其原因除了对钻井环境相当恶劣外，更为重要的是因为硬质合金的耐磨性和冲击韧性无法很好的满足服役要求。于是开发出具有高韧性兼具高硬度的新型硬质合金是首当其冲。
1.1.2 WC-Co硬质合金的发展
传统方法制备粉末的基本步骤为：首先把钨粉跟炭黑一起均匀混合，并在温度为1400～1600 ℃下进行碳化，制得所需的WC粉。之后跟钴粉混合、研磨而制备而成。这种方式存在缺点，它是WC-Co粉末获得小于一微米的尺寸很难，典型的粒径一般在1-10微米，而且有较大脆性。最近几年，伴随着对超细甚至是纳米级合金的研究不断深入，越来越多的超细硬质合金制备工艺被开发出了，生产出硬质合金超微结构材料。第一种是化学沉淀法：让钴盐和钨盐能在液相情况下共沉淀，之后采用渗碳技术，使得沉淀物能够在低温的条件下彻底分解，从而制备得到分散性好且活性高的钨钴化合物的前驱体，最后利用固定床或流化床把它还原碳化成超细的WC-Co复合粉末。第二种是直接还原碳化法：将原料直接还原碳化钨或钨的化合物，碳黑和一氧化碳或天然气作为还原剂和炭化料的还原，还原和碳化，让还原跟碳化同时进行。这种制备方法是目前使用最广泛的。第三种，.机械合金化制备合金粉末配比会在长时间的搅拌，高能球磨粉末在高速运行，通过反复的冲水箱，承受力，剪切作用，经过挤压和各种，摩擦力，冷焊和反复研磨过程中，使得超细颗粒分散，把固态合金化。还有一种方法，喷雾转化法或者叫喷雾干燥法：该种方法是现今世界上在对超细的WC-Co复合粉末制备领域使用得非常广泛成熟的制备方法之一，在工业化上批量生产该超WC-Co 粉末的主要方法就是利用这种方法。该技术采用热化学合成原理，利用水溶性前驱体热化学合成超细WC-Co 复合粉末。该方法是在上世纪90 年代早期由美国新泽西州的Rutgers University 跟Nanodyne 公司共同开发完成的。此工艺的工艺路线包括：
1)前驱体化合物水溶液的制备跟混合，起到固定初始溶液成份的作用，一般情况下会采用偏钨酸铵，化学式为[(NH4)6(H2W12O40)4H2O]，还有CoCl2、Co(NO3)2或者Co(CH3COO)2做为前驱体化合物的水溶液；
2)使用喷雾干燥机将起始溶液制备出非晶态前驱体粉。
3)采用H2还原、CO-CO2为碳源在流化床中将前驱体粉末转化为超细WC-Co 粉末。
1.1.3 WC-Co硬质合金的国内外研究现状
至今为止，硬质合金这一行业领域，在国内对原材料，超细WC晶粒硬质合金有限抑制剂，工艺过程和机制的制备取得了突破性进展，具备“双高”特性的超细晶粒硬质合金的质量愈来愈稳定，其制造费用也得到了有效把控，已在愈来愈多的应用领域代替常规硬质合金。
11）在超细碳化钨粉的研究：硬质合金超细领域国际上已取得很大进展，其发展吸引了人们的注意，超细WC粉末有着许多的制取方法，包括直接碳化法、气相沉积法、有机盐热分解碳化法、氢气还原WOX 碳化法、流化床还原碳化法、等离子电弧法、熔盐法和机械球磨法等，目前应用于工业化规模生产的主要是前三种方法。可是在那些从事超细硬质合金生产领域的工业技术人才而言，关注的不仅仅是超细WC粉末的制取方法，还包括了超细硬质合金各种性能受超细WC粉末的质量影响和WC 粉体的生产费用。
2)超细Co粉末：在研究超细硬质合金所受到的影响方面，钴粉当中的氧含量以及颗粒度，张卫兵对其做了实验研究，研究结果指明了合金的性能受Co粉粒度影响很小，指出其粒度不大于1.3μm便可。Korad Friedrichs 博士在其论文中指出，钴粉种类对超细硬质合金性能存在重要影响。
3)晶粒生长抑制剂：碳化物晶粒长大难以控制，这是在生产过程中对合金的制备难点之一，而利用晶粒生长抑制剂，进行晶粒长大方面的控制是最为有效的方法之一。对晶粒生长抑制剂而言，是研究超细硬质合金的一大研究重点。关于晶粒的生长抑制剂层面，以前的研究目标大都是在抑制剂类型和添加量以及加入方式等层面，以及与性能的超细硬质合金组织结构晶粒生长抑制剂的影响。随着晶粒生长抑制剂的深入研究，对晶粒生长抑制剂的研究逐渐成为热点。因为不一样的抑制剂产生的影响机理不一样，所以对合金性能所带来的影响不同。为了得到效果最好的抑制剂，通常同时使用两个或三个抑制剂，而对于复合抑制剂而言，Ta-C-VC 复合型抑制剂的抑制效益比相同含量的Cr3C2-VC要好出许多。近年来，R.K.Sa -Kangi 等人还研制出一种新的抑制剂（又称
Master 合金），金属碳化物（VC，Cr3C2）加富钴基固溶体形成的固溶体的抑制剂，抑制剂可以使WC颗粒的有效控制。
4)烧结工艺：超细硬质合金混合料的比表面积大，活性高，烧结过程中晶粒易长大。为了抑制WC晶粒的生长，比传统的硬质合金的烧结温度低。同时，其密度小，孔隙率，孔隙较难消除合金中的烧结过程中，而这种合金的综合性能是非常敏感的。如果你想降低孔隙率，必须采用更先进的烧结方法，即低压热等静压烧结（通常称为烧结过程中，烧结压力）是广泛应用于超细硬质合金的生产实践。低压烧结的步骤是指在进行烧结时，通入Ar气体，将气压提高至
5-6MPa，在如此高的压力条件时，液相流动会变得更容易，因而使得钴相的分布更为均匀，减少了当中的孔隙并且能够有效地消除钴池，从而提高其合金强度。邬荫芳等人对烧结工艺进行了反复烧结试验，研究超细硬质合金，对超细物理性质的比较硬质合金真空烧结，压力烧结和热等静压烧结和性能，通过109次的材料测试所统计的结果，经过压力烧结，抗弯强度平均提高18%左右，根据106 次试验所统计的结果，经过热等静压，强度平均提高23%。
5)晶粒长大抑制剂抑制晶粒长大机理：
在生产实践的应用中，对超细晶硬质合金而言，使用得最为广泛的仍是过渡族元素的碳化物，例如VC、NbC、TaC、Cr3C2、TiC、ZrC和Mo2C以及HfC 等。关于稀土、B、P 和Cu[23-26]等作为晶粒长大抑制剂的报道，近几年来也有一些。
在晶粒长大抑制剂作用机理，有三个比较一致的看法：第一是表面的吸附，由于WC颗粒吸附剂的作用，降低了WC颗粒表面能，这样就降低了WC溶解在液相的概率，缓解了WC溶解后再结晶的速度，因而就起到抑制作用；第二是溶解说，溶液由液相结晶生长在缓慢的WC的液相溶解抑制剂；第三点，由抑制剂在表面发生的偏析现象，抑制了WC界面的移动，从而抑制了颗粒的聚集长大现象。
对于晶粒分离抑制剂，Masaru Kawakami对其进行了较为深入的研究，在实验中，对晶粒抑制剂搀杂WC-Co硬质合金（VC+Cr3C2 和Cr3C2）WC-Co 界面上产生的偏析量进行测定。实验说明了：加入VC 或者Cr3C2在WC-Co 界面产生的偏析降低了；添加剂Cr3C2所产生的偏析量比VC大，而且是因VC量的增加，Cr3C2在界面上的偏析量减小；添加VC、Cr3C2复合剂，比起单独添加VC晶粒生长抑制剂的偏析量还要小，因而VC和Cr3C2的抑制效果好。
1.2 WC-Co硬质合金的烧结
1.2.1微波烧结
微波烧结是介电损耗在整个烧结温度和加热来实现一种新的快速烧结致密化技术在微波领域的应用。通过对流、传导、辐射传热的发热是常规烧结。从外部加热材料，烧结时间比较长，晶粒容易长大。因材料本身能够通过吸收微波能，并将其转化成内部分子的势能跟动能，这是微波烧结。能够让材料内外同时均匀受热，这样就可以把热应力从材料内部减少至最低，然后依靠微波电场能，迅速提高材料内部的分子能跟动能，并且烧结活化能迅速降低，同时提高扩散系数，能够进行低温快速烧结，使细粉未长大马上就被烧结。微波烧结依旧是在制备细晶材料工艺上最有效方法之一，但是现今存在的主要瓶颈依然是，要有能制备合金的大功率的微波炉设备，因此在工业生产中很难大量运用该工艺。
1.2.2真空烧结
方法是把压坯置于真空烧结炉里。首先是真空条件下的烧结，当炉腔温度达到后。在保温时间不断延长后。试样的收缩速率大大减小。这说明了在真空烧结状态下试样已经基本完成收缩。用氩气或氮气中应用3-6MPa压力，可使样品明显收缩。因此，样品的极限压力烧结体起到了重要的推动作用，改善组织，消除残余孔隙。
1.2.3放电等离子烧结
放电等离子烧结（简称SPS），这是一种新型有效的烧结方法。通过利用脉冲电流，实现粉体间的快速加热。其原理是运用了放电脉冲压力、脉冲能。还有焦耳热能生成的瞬间高温场来实现快速加热。利用瞬间产生的放电等离子，使材料里面的颗粒都能进行自发产生热量。并且使颗粒表面活化。因为有升降温速率快，保温时期短，使表面扩散阶段能被迅速跳过，同时颗粒长大减少，而且又缩小制备的总时间，节省能源。因此，放电等离子烧结是一种新的烧结工艺，烧结样品可以达到颗粒均匀，密度高，机械性能好等特点，是一项有极高的使用价值跟广阔的应用前景的现代烧结新工艺。
1.2.4其它烧结技术
除了上述的烧结技术外，还有出现了一些新型的烧结技术。譬如，场辅助烧结、激光烧结、二阶段烧结。烧结锻造是烧结锻造成形和烧结相结合，通过粉末塑性变形能有效消除毛孔，和晶粒细化。类似的方法和热挤压，爆炸烧结产生的冲击波，极大的应力塑性变形的粉末压坯，为了实现高密度。这些方法可以应用于纳米粉体的烧结性能，长大的晶粒尺寸的减小，提高性能。
1.3本课题的研究意义及主要研究内容
WC-Co硬质合金是具有较好的硬度、耐磨性以及疲劳强度等性能的硬质合金，能满足数控机床的要求，以及大部分微钻切削超精密加工，印刷电路板，高精度等复合材料；多数难以加工材料的切削加工对刀具锋利性和耐磨性以及抗冲击能力的要求极高。因此，对于某些材料而已，如模具钢、高强合金、高温合金、耐磨合金和复合材料以及硬脆性材料等难加工材料；电子工业中的印刷电路板(玻璃纤维加强的热固性塑料)的钻孔；木材加工和复合地板，精密切割电子工业用的玻璃；其应用相当广泛。而在其他领域也有非常广泛的应用，如微钻牙针式打印机，纺织和胶带切割器。
本文是探究烧结方法对WC-Co硬质合金性能的影响，分别采用真空烧结和SPS两种烧结工艺，通过对该复合粉的球磨细化，压制烧结，测试性能等工序，对合金的显微组织，密度以及力学性能等深入分析，系统地研究了烧结方法对硬质合金的显微组织和性能的影响，对于科学研究和工业生产上获得不同性能的硬质合金具有一定的意义。
第二章实验与测试方法
2.1 实验原料
在这个实验中，原材料是普通的市售碳化钨粉、钴粉。粉体技术参数如表2-1所示，粉体的形貌如图2-1所示。
图2-1WC粉(左)、Co粉(右)
表2-1粉末技术参数
2.2 粉末的处理及烧结设备
2.2.1粉末处理工艺流程
以WC 粉末，Co粉末为原料，采用传统粉末冶金的方法制备超细硬质合金，其工艺流程如图2-1所示。
2.2.2高能球磨机
球磨机的工作原理是把粒径不同、性质各异的颗粒粉末，通过一定的转速下碾磨成粒径更为细小的均匀混合物，为之后的化学反应或压制、烧结等工序做好准备。市场上的球磨机主要是振型和混合型和滚筒行星球磨机的类型。其中的行星式球磨机被称为高能球磨机，其原因就在于它突破了滚筒式球磨机的临界转速限制问题，从而大大提高了研磨效率，极大程度上细化了粉末颗粒，使颗粒分布更加均匀，降低了颗粒的团聚。行星式球磨机的结构相对的简单。在这个实验中选用的是QM-2SP12行星球磨机。其具体球磨工艺参数如表2-2所示。
在不同的球磨时间球磨后，粉体形貌图如图2-3所示，
图2-3不同球磨时间的粉末形貌
利用行星球磨机球磨是细化晶粒的一种非常有效的试验方法，当球磨速度达到适合的旋转速度时，球磨罐中的不锈钢球会在离心力的作用下成抛落式的滚动，因而
在经过一定的球磨时间之后，会对罐中的颗粒起到碾磨细化的作用；不锈钢球滚动的同时也会翻动粉末颗粒，进而能够将球磨罐中的几种粉末混合均匀。但是球磨细化的程度也是有限的，不可能一直无限制的细化，当颗粒的尺寸达到一定尺寸后，球磨细化的作用就基本不存在，粉末不再变细。过长的的球磨时间也会对粉体产生较大的表面能，不利于烧结过程中晶粒尺寸的控制；粉体也很有可能被罐体材料掺杂、污染，还会增大被氧化的几率，严重降低了硬质合金材料的力学性能。
2.2.3真空烧结炉
真空炉是在真空条件下，对材料能够进行热处理、烧结和化学反应等工艺，有分为立式和卧式两种。加热室通常是由多层保温碳毡组成，加热的元器件主要是石墨材料，工作温度最高甚至能达到2200℃，若是运用三级高真空泵组的话，那么它的极限真空冷态真空度更可达到10-3Pa。当采用钨钼材料作为隔热屏和加热元件时，真空度可达10-5Pa。
本实验装置是由沈阳新科电器厂所生产的炉子，有效工作尺寸为
300×400mm，采用钼板作为隔热屏，极限真空度为6.7×10-5Pa，加热功率
40kW，设计最高温度为1600℃。
2.2.4放电等离子烧结炉
作为如今的新型快速烧结设备仪器，放电等离子烧结炉系统的基本结构如图2-3所示，主要包含轴向压力装置、直流脉冲电源、温控系统、上下电极、真空腔体、气氛控制系统、水冷系统等。本实验使用的设备炉是由日本住友石碳株
式会社生产的。型号为SPS-3-2-MV型。该设备的最大轴向压力可达200kN。工作电流上限可达10000A，脉冲电流的通-断比例为6：1(脉冲电流周期大概是3.3ms)，在进行实验的过程中，电流，电压，温度，压力，位移，位移速率和真空参数可以在计算机屏幕显示，易于实验过程中参数的精确控制。一整个烧结过程均采用热电偶或者红外测温，由计算机监控当中的烧结参数及变化情况。
2-3放电等离子烧结系统结构示意图
1.下电极
2.下压头
3.粉末
4.下电极
5.上电极.
6.模具
2.3 实验分析与测试分析方法
2.3.1密度
本实验是基于阿基米德原理，即采用静水称重法测试样的密度。其计算公式如下：
式中ρ——试样实际密度，g/cm3；
——试样在空气中质量，g；
——式样附上石蜡后在空气的质量，g；
——样浸透石蜡后在水中后，g；
——液体介质(水)密度，取1.00g/cm3。
按GB3850-83测定硬质合金的密度，本试验质量测试采用分析天平的的型
号为AEL-200，精确到0.0001g。
2.3.2硬度
本实验是按照使金属硬度试验方法GB/t230.1-2004罗克韦尔（HRA），测试硬质合金的硬度，罗克韦尔硬度试验过程，是在经过两次施加应力(初应力
F0及总应力F)的条件下，后在试样或制品表面把标准型金刚石圆锥压头压入进行测量的，其中总压应力F是初应力F0跟主应力Fl两者之和，即F=F0+F1。
HRA硬度值是由加总负荷F，并去掉主压应力Fl后，在有初应力F0条件下继续作用，利用主应力Fl所能引起的残余压深值e所计算出来。其中e值是用规定的单位0．02mm所表示，因而如果压头朝着轴向移动一个单位的话，就是HRA硬度变化了一个数。测试时e值愈大的话，合金的HRA硬度反而愈低，反之硬度就会愈高。图2-4是测试示意图。
HRA=100-e
其中e由下式得到：
式中h0——初负荷F0作用下，压头压入试样表面的深度(弹性变形+残余变形)，mm；
h1——在已施加总负荷F并卸除主负荷F1，但仍保留初负荷F0时，压头压入式样表面的深度，mm；
2-4洛氏硬度测量原理图
硬质合金硬度HRA测试是在两个先后施加的负荷下，将金刚石圆锥压头压入式样表面来进行。在测试HRA硬度所用的金刚石圆锥的顶角角度限度是120°±30’顶角圆弧半径取值在0.20±0.01mm。压头杆的轴线跟圆锥的轴线必须重合，其误差范围要小于30’跟0.03mm，圆锥表面应沿着切线过渡到顶端球面。
2.3.3抗弯强度
实验仪器采用Instron-3369型电子万能试验机，跟据GB3851-83的标准，采用三点弯曲法进行抗弯强度的测量。利用硬质合金横向断裂强度的测定方法，做出了5.25mmx6.5mmx20mm的标准试样，加工的工艺要求跟外形尺寸一律按国标规定。其中横向断裂强度Rtr (MPa)采用下面公式进行计算：
式中 F——试样断裂瞬时测得的载荷，N；
L——两支撑柱中心间的距离，mm；
b——与高度垂直处试样的宽度，mm；
h——与施加载荷方向平行的试样高度，mm。
2.3.4形貌及组织分析
扫描电子显微镜(简称SEM)，是用来进行样品表面分析的有效工具，常用于观察样品断口形貌及抛光表面的显微组织分析。
本实验所采用的扫描电镜是NOVATM NanoSEM 230型超高分辨率场放射扫描电镜，能够把硬质合金粉末和块体合金的组织形貌观测出来。
第三章不同烧结方法WC-Co硬质合金的制备
3.1 WC-Co硬质合金的真空烧结工艺
3.1.1 WC-Co硬质合金混合粉的压制成形
在硬质合金成型过程当中，采用的是模压成型的成型方法。模具结构的设计种类很多，譬如整体压模、带锥度压模和可拆压模以及带孔带台阶压模等[31]，这都是一些常用的模具结构，此外还能够根据我们所需产品的形状，进行合理选择模具结构。用在磨具制作的材料主要有碳素钢、轴承钢和硬质合金等合金钢。本试验中模具采用的是整体压模构造，其构造如图3-1所示。压模结构主要由冲头、阴模和底垫三部分组成，模具材料为轴承钢，模具内壁表面光洁度高，以免压坯出现分层。
图3-1-1整体压模示意图
1—冲头 2—阴模 3—混合粉 4—地垫
模压过程所用的压力机种类较多，常用的主要由液压机和机压力机两大类，其中液压机可调节加压时的速度和保压的时间，并且结构简单，但是压制的速度较慢，因而效率较低，不适合用于形状较大、结构较为复杂试件的模压成型。机械压力机操作简单、压制速度较快、效率高。本试验采用100吨油压万能试
验机进行模压成型，通过压力位移曲线以及压坯表面形貌选择较好的模压压力。
图3-1-2是将混合粉末置于模具内，在100吨油压万能试验机上压制过程中移和模压压力的变化曲线。从图中可以发现，粉末压制过程大致可分为三个阶段：第一阶段，模压刚开始接阶段由于粉末排列较为疏松，粉末颗粒可发生较大的移动，此时在较小的压力下发生较大的位移。第二阶段，随着位移的增加，模压压力开始逐渐增大，此时由于经第一阶段的压制粉末排列已经较为紧密，这是粉末颗粒移动时产生的摩擦力逐渐增大，因此较大的压力下才能使压坯密实。第三阶段，此时压坯已经比较密实，颗粒的位移变化已经极小，粉末颗粒受力甚至产生变形，模压压
力迅速增大。硬质合金的压制过程中选择在第二阶段末，此时压坯密度较高，颗粒受应力小。
图3-1-2粉末模压过程
根据模压过程图，本试验中压型过程中压力约为50KN，压强约为100MPa，保压时间为2min，在实验过程中发现，该工艺参数下获得的压坯表面光滑，没有裂纹及掉角现象。
3.1.2 WC-Co硬质合金的真空烧结
真空烧结是把粉末与粘结剂混合，压制成块，然后放在真空炉中烧结。WC-Co 硬质合金的真空烧结过程大致为：
(1)预烧结，将WC-Co粉末在350℃~800℃下预烧结；
(2)WC-Co粉末烧结阶段，传统烧结包含两个阶段，一是烧结温度800℃是共晶温度的固相烧结，二是液相烧结后的液相的存在。通过参阅文献本实验选用1420℃作为WC-Co的烧结温度。
3.2 WC-Co硬质合金SPS烧结
3.2.1 SPS烧结过程分析
SPS固相烧结粉末的过程可以分为三个阶段。首先是在烧结粘结的早期阶段，接触原始点粒子进入晶体颗粒之间的结合，颗粒间的烧结颈利用成核、结晶长大等方式的原子运动过程而构成。此阶段的颗粒形状维持不变，内部的晶粒也不发生变化，烧结体没用收缩，但形成了颗粒粘结面，使得强度提高。在压力烧结的条件下，使得颗粒接触的面积增大，加快了原子的迁移过程，初期阶段变短。第二个阶段是烧结颈长大的过程。温度升高，原子不断向颗粒结合面扩散迁移过去，使烧结颈不断扩大，颗粒间距变得更小，于是形成了连续的孔隙网络。大量的孔隙的原子扩散和晶界扩散和消失，烧结体的快速收缩，增加强度和密度；同时由于孔隙减少，原子体积扩散造成颗粒内部晶粒长大。烧结颈形成包括体积扩散机制，表面扩散和晶界扩散，蒸发和冷凝。有压烧结有利于粉末颗粒的塑性流动，加快烧结体的收缩。第三阶段是闭孔的球化和缩小的过程。在这个阶段孔隙趋于球形而且逐渐变小，其中烧结体的收缩是由于小孔的消失跟数量减少来完成的。
WC-Co粉末烧结中，较粗的颗粒要达到致密化，就需要较长的保温时间以及更高的烧结温度等等；可采用SPS工艺处理纳米WC-Co复合粉，其烧结过程有明显区别。整个烧结过程一般有预热跟致密化以及保温这三个阶段，但是总共时间却不会超过30min，此工艺与传统烧结工艺相比，极大程度上缩短了工艺流程，能够显著提高制备效率。整个系统应用一个高电流、低电压的脉冲电源，烧结时石墨模具、烧结粉体WC和Co都具有导电性，因此电流分成两部分，一部分电流通过模具以传导、辐射等外加热形式对烧结粉体进行升温，另一部分电流则通过烧结材料内部，以内加热的方式升温，这样使烧结试样内温度分布更加均匀，显著缩短烧结时间，提高加热效率。如图3-2所示的烧结工艺曲线。初始真空度为8Pa，升温速率控制在100℃/min～200℃/min之间，为了更好的释放粉末吸附的气体以提高块体致密度，在800℃保温3min，最终在1200℃下烧结，并保温10min。由于使用红外测温，在570℃之前无法显示温度数值，在图中的温度曲线起始部分为一直线。随着电流的增加，温度快速
上升。从室温加热到850℃前，位移变化率曲线只有少量波动，粉体收缩不明显。这是因为此时粉体在如热和高真空条件下，吸附的气体被排出，粉体有微小
图3-2 WC-Co复合粉末的SPS烧结工艺曲线
当温度加热到850℃时，粉体颗粒间的烧结颈逐渐长大。随着温度升高，WC 颗粒在表面扩散的同时发生体积扩散，大量原子迁移到烧结颈部，内部的孔隙随着原子空位向外迁移，孔隙减小且数量减少。同时，虽然是固相烧结，但是在WC/Co界面处的粘结相Co会有部分熔融状态或少量液相存在，塑性流动能力有所提高，使WC颗粒产生小范围移动并靠拢。上述两方面共同导致结体急剧收缩，位移变化率快速增加。在960℃时收缩速率达到最大值，孔隙大量减少，致密度增加。随后，收缩率减缓，孔隙数目和体积进一步减小，至1200℃位移变化率接近零时，收缩过
程基本完成，表明固相烧结基本完成。为了提高块体致密度的同时减少晶粒的长大，保持在1200℃温度下10min。保温过程由于粉体受热膨胀，所以位移变化率为负值。
3.2.2 SPS工艺参数
首先在内直径为φ20mm的石墨模具中，装入经过球磨后的混合粉末，然后给予一定的预压力把粉末压实；然后装到SPS设备腔体内，接着就进行SPS 致密化。依据本课题组已有实验探索结果，烧结工艺设定为烧结温度1200℃，烧结压力60MPa，采用两次加压方式(开始烧结时加30MPa，达到烧结温度开始保温时压力加至60MPa)，保温10min。测温采用红外线，烧结参数由计算机控制。
3.3 本章小结
本章主要介绍了采用不同的烧结方法制备WC-Co硬质合金，探究了真空烧结和SPS的合金制备工艺，得到如下结论。
1. 真空烧结需要模具进行压模成型，产生大的孔隙的主要原因是，成型方法和模具精度是所造成，从而造成了较低的抗弯强度。
2. 放电等离子烧结方法，它是利用通入脉冲电流在粉末颗粒间直接进行加热烧结，运用了脉冲能、放电脉冲压力、焦耳热产生的瞬时高温场来实现烧结的、因而能够得到较高密度跟较少孔隙率的致密硬质合金。
第四章不同烧结方法制备的WC-Co硬质合金的组织及性能分析
4.1 不同球磨时间的WC-Co硬质合金的真空烧结
表4-1是不同球磨时间的WC-Co硬质合金的真空烧结性能，烧结温度1420℃，时间为2h。图4-1,4-2,4-3分别是根据表中数据所画图。从表和图中可以看出球磨50h的粉末所烧结的胚体力学性能高于其他两者，这是因为随着球磨时间的延长复合粉末的粒度和晶粒大小都在减小，而球磨50h的颗粒径远远小于球磨20h和30h的颗粒径，其晶粒度大大降低了。在同等条件下压制成型后，球磨50h的粉末所得的硬质合金其致密度会高于20h和30h，颗粒间的结合强度会被加强。经过真空烧结成型之后，力学性能大大的提高了，特别是抗压强度，球磨50h的抗压强度比20h高出130MPa，其他力学性能也最为优越。综合力学性能最好。
表4-1不同球磨时间WC-Co硬质合金真空烧结性能
图4-1不同球磨时间真空烧结密度图4-1-2不同球磨时间真空烧结洛氏硬度
图4-1-3不同球磨时间真空烧结抗弯强度
4.2 不同球磨时间的WC-Co硬质合金SPS烧结
放电等离子烧结及液相烧结的收缩过程与真空烧结有着不同的烧结机制，在WC-Co复合粉末的放电等离子烧结过程中，在放电等离子体跟高频脉冲放电冲击波的共同冲击作用下，使得上千安培的电流流过相互接触的颗粒之间，因颗粒之间的接触面很小，从而瞬间能够产生大量的焦耳热，在颗粒与颗粒间接触
位置，这个热量足够是其产生熔融，使得相邻颗粒能够粘接在一起，因此在电流脉冲方电热跟焦耳热的相互作用下，可使烧结体在低于传统的烧结温度下完成烧结致密化[33-35]。
表4-2不同球磨时间WC-Co硬质合金SPS性能
图4-2-1不同球磨时间SPS密度图4-2-2不同球磨时间SPS洛氏硬度
图4-2-3不同球磨时间真空烧结抗弯强度
表4-2所列的是SPS制备的WC-Co硬质合金的密度及力学性能。SPS温度是1200℃，烧结时间是10min。从表4-2可知球磨50h所获得的硬质合金的力学性能最为优越，其抗压强度比20h的高出了400MPa，比30h的高出了
309MPa，洛氏硬度和密度也比其他二者高出了许多。球磨时间长，粉末粒径小，晶粒度也小，SPS过程中，在烧结温度下增加了气体压力介质，在压力的作用下，可促进合金内部孔隙收缩闭合，同时加速烧结过程中液相的流动，使得粘结相钴的厚度和空间分布趋于均匀化，从而促进合金的致密化。对比表4-1和4-2可以发现SPS烧结相对于真空烧结可以低温快速烧结，所获得的力学性能也较高。
合金硬度与钴含量和WC粒度有关，随钴含量增加或WC晶粒尺寸增大，硬度降低。在钴含量一定的情况下，晶粒尺寸直接影响硬质合金的硬度。SPS合金的晶粒尺寸最小，真空烧结合金的晶粒尺寸次之。随着WC晶粒的细化，使得合金硬度升高，这主要是因为晶界和相界增多能够强化硬质合金，并且碳化物的晶粒细化会增加其在粘结相中的溶解度，从而使得整体的合金硬度提高。从硬质合金的硬度和断裂韧性可以看出，在相同的钴含量时，随WC晶粒尺寸增大，合金的硬度减小，断裂韧性增大。
4.3 本章小结
实验的研究对象是WC-Co硬质合金，通过探究了球磨时间、烧结温度以及烧结方式对硬质合金组织性能的影响，分析总结了WC-Co硬质合金性能跟烧结工艺的关系。
1．高能球磨法可以有效地细化和均匀化粉末，通过增加球磨时间我们降低WC 的晶粒度。
2．对WC-Co硬质合金而言，SPS与真空烧结相比，可以有效地减少合金孔隙，使合金组织更加致密，从而也大大提高了硬质合金的各项物理性能指标，但还不能够完全消除孔隙，实验中的球磨50h，在1200℃下烧结，获得密度为14.32g/cm3，洛氏硬度HRA为90.4，抗弯强度为2100MPa的综合性能较为良好的硬质合金。
结论
本实验采用真空烧结、放电等离子烧结这两种烧结工艺，对利用高能球磨法制备的WC-Co超细复合粉末进行烧结研究，同时对压制烧结后的WC-Co硬质合金的密度、硬度以及抗弯强度等性能指标进行检测。通过实验研究得到如下结论：
1、采用放电等离子烧结极大地消除了材料内部的残留孔隙，同时也在很大程度上降低或消除偶然产生的较大裂纹跟孔隙，提高烧结式样的强度及硬度。
2、真空烧结过程中，被复合粉所吸附的含氧气体，粉内的水分以及氧化杂质等，与碳化物中的化合物或游离碳发生反应，在烧结体内生成气体，气体排出后成微小孔隙，因此真空烧结的合金密度较低。
3、超细WC-Co硬质合金本身的特性决定了其致密化速度快，晶粒生长速度快，因此，可采用SPS低温、快速烧结工艺。
4、采用放电等离子烧结能够有效的提高合金的致密度。极大地提高合金的抗弯强度，有效地抑制晶粒生长，均匀细晶粒合金产品。因此，它更适合超细晶粒硬质合金的烧结。
硬质合金烧结原理 所谓烧结就是将粉末压坯加热到一定温度（烧结温度）并保持一定的时间（保温时间），然后冷却下来，从而得到所需性能的材料，这种热处理工艺叫做烧结。 烧结使多孔的粉末压坯变为具有一定组织和性能的制品，尽管制品性能与烧结前的许多工艺因素有关，但是在许多情况下，烧结工艺对最终制品组织和性能有着重大的甚至是决定性的影响。 硬质合金的烧结过程是比较复杂的，但是这些基本知识又是必须掌握的。 4.1烧结过程的分类 烧结过程的分类方法很多，按烧结制品组元的多少可以分为单元系烧结和多元系烧结，如钨、钼条烧结属于单元系烧结，硬质合金绕结则属于多元系烧结。 按烧结时组元中相的状态分为固相烧结和液相烧结，如钨钼的烧结过程中不出现液相，属于固相烧结，硬质合金制品在烧结过程中会出现液相，属于液相烧结。按工艺特征来分，可分为氢气烧结、真空烧结、活化烧结、热等静压烧结等。许多烧结方法都能用于硬质合金的烧结。此外，还可以依烧结材料的名称来分，如硬质合金烧结，钼顶头烧结。 从学习烧结过程的实质来说，将烧结过程分为固相烧结和液相烧结两大类是比较合理的，但在生产中多按烧结工艺特点来进行分类。 4.2烧结过程的基本变化 硬质合金压坯经过烧结后，最容易观察到的变化是压块体积收缩变小，强度急剧增大，压块孔隙度一般为50%，而烧结后制品已接近理论密度，其孔隙一般应小于0.2%，压块强度的变化就更大了，烧结前压坯强度低到无法用一般方法来测定，压坯只承受生产过程中转移时所必备的强度，而烧结后制品却能达到满足各种苛刻工作条件所需要的强度值,显然制品强度提高的幅度较之密度的提高要大得多。 制品强度及其他物理机械能的突变说明在烧结过程中压块发生了质的变化。在压制过程中，虽然由于外力的作用能增加粉末体的接触面,而颗粒中表面原子和分子还是杂乱无章的，甚至还存在有内应力，颗粒间的联结力是很弱的，但烧结后颗粒表面接触状态发生了质的变化，这是由于粉末接触表面原子﹑分子进行化学反应，以及扩散、流动、晶粒长大等物理化学变化，使颗粒间接触紧密，内应力消除，制品形成了一个强的整体，从而使其性能大大提高。 4.3烧结过程的基本阶段 硬质合金烧结过程可以分为四个基本阶段： １．脱除成形剂及预烧阶段，在这个阶段烧结体发生如下变化： 1）成型剂的脱除，烧结初期随着温度的升高，成型剂逐渐分解或汽化，排除出烧结体，与此同时，成型剂或多或少给烧结体增碳，增碳量将随成型剂的种类、数量以及烧结工艺的不同而改变。 2）粉末表面氧化物被还原，在烧结温度下，氢可以还原钴和钨的氧化物，若在真空脱除成型剂和烧结时，碳氧反应还不强烈。 3）粉末颗粒间的接触应力逐渐消除，粘结金属粉末开始产生回复和再结晶，表面扩散开始发生，压块强度有所提高。 2．固相烧结阶段（800℃--共晶温度） 在出现液相以前的温度下，除了继续进行上一阶段所发生的过程外，固相反应和扩散加剧，塑性流动增强，烧结体出现明显的收缩。 3．液相烧结阶段（共晶温度--烧结温度）
1 硬质合金的概念 硬质合金是以高硬度、耐高温、耐磨的难熔金属碳化物(WC、TiC、CrZC3等)为主要成分，用抗机械冲击和热冲击好的铁族金属(Co、Mo、Ni等)作粘结剂，经粉末冶金方法烧结而成的一种多相复合材料[1]。硬质合金也是由难熔金属硬质化合物（硬质相）和粘结金属经粉末冶金方法制成的高硬度材料[2]。 难熔金属硬质化合物通常指元素周期表第IV、V、VI族中过渡元素的碳化物，氮化物，硼化物和硅化物。硬质合金中广泛使用的是碳化物，主要是碳化钨和碳化钽。这些碳化物的共同特点是：熔点高，硬度高，化学稳定性好，热稳定性好，常温下与粘结金属的相互溶解作用很小等。 粘结金属应当符合下列要求：硬质合金的工作温度(1000℃)下不会出现液相；能较好的润湿碳化物表面；在烧结温度下不与碳化物发生化学反应；本身的物理力学性能较好等。铁族金属及其合金能不同程度地满足上述要求。其中最好的是钴，其次是镍，铁很少单独使用。 钨钴类硬质合金它由WC和Co组成，代号为YG，相当于ISO的K类。我国常用的牌号有YG3，YG3X，YG6，YG6X，YG8等。代号后面的数字为该牌号合金含钴量的百分数，X为细晶粒组织，无X为中晶粒组织。随含钴量增加，材料抗弯强度和冲击韧性增加，但硬度，耐热，耐磨性逐渐下降。YG类硬质合金主要用于加工硬，脆的铸铁，有色金属和非金属材料。一般不宜于加工钢料，因为切钢时切削温度比较高，容易产生粘结与扩散磨损而使刀具迅速钝化。但细晶粒组织的这类合金可用于加工一些特殊硬铸铁，不锈钢，耐热合金，钛合金等材料，因这时切削力大并集中于切削刃附近易崩刃，而YG合金的强度，韧性较好，导热性也不错，能达到良好的效果。在YG类合金中添加少量的TaC（NbC）时，可明显提高合金的硬度，耐磨性，耐热性而不降低韧性，如YG6A，YG8A，（YG813）等牌号[3]。 至今硬质合金经历了飞速的发展，从普通合金到亚微米级(0.5~1μm)晶粒合金，再到超细级(0.1~0.5μm)，以及至今的纳米级(≤0.1um)硬质合金。 2 YG类硬质合金的组成结构 2.1 YG类硬质合金简介 硬质合金的基体由两部分组成：一部分是硬化相；另一部分是粘结金属。硬化相是元素周期表中过渡元素的碳化物，如碳化钨、碳化钛、碳化钽，它们的硬度很高，熔点都在2000℃以上，有的甚至超过4000℃。另外，过渡金属的氮化物、硼化物、硅化物也有类似的特性，也可以充当硬质合金中的硬化相。硬化相的存在决定了合金具有极高硬度和耐磨性。粘结金属一般是铁族金属，常用的是钴和镍。因此，硬质合金是以高硬度难熔金属的碳化物（WC、TiC)微米级粉末为主要成分，以钴（Co）或镍（Ni）、钼（Mo）为粘结剂，在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品。 钨钴类硬质合金（YG）主要成分是碳化钨（WC）和粘结剂钴（Co），即以碳化钨为基体，在其中加入粘结剂钴而形成的硬质合金。常用牌号YG3、YG6、YG8，其中数字表示含钴量的百分率，含钴量愈多，韧性愈好，愈耐冲击和振动，但会降低硬度和耐磨性。钨钴硬质合金品种繁多，按其成分可分为低钴、中钴和高钴合金3类；按其WC晶粒大小可分为微晶粒、细晶粒、中等晶粒和
硬质合金烧结方法的新进展 1 前 言烧结是硬质合金生产过程的最后一道工序 ,也是最基本、最关键的一道工序,烧结前工序中的某些缺陷在一定范围内可以通过调整烧结工艺加以纠正 ,而由烧结造成的废品一般无法通过以后的工序来挽救 ,因此烧结工艺和装备选择是否恰当,对烧结产品的质量有着决定性的影响。长久以来 ,在实际生产中逐渐形成了多种烧结方法 ,较为传统的包括氢气烧结、真空烧结、热等静压烧结、真空后续热等静压、烧结热等静压等。80年代纳米结构问世之后,又逐渐形成了新型烧结方法,如微波烧结、放电等离子烧结等。下面就这几种烧结技术特别是纳米硬质合金烧结技术做一综合介绍。2 氢气烧结将压坯装在石墨舟中 ,再充填一定含碳量的氧化铝填料或石墨颗粒填料,通常是装入连续推进式的钼丝炉内,在氢气保护下进行烧结,这个过程就是氢气烧结<1 > 。氢气烧结的特点是 :能够提供还原性气氛 ;需要预烧结来清除压制时添加的成形剂。氢气烧结虽然曾在较长时期内被广泛采用,甚至目前还有少数厂家采用它 ,但经过长期实践 ,人们发现它存在许多不足。钼丝刚玉管炉的优点是结构简单、炉子功率小、炉管寿命长,但是炉温控制不准、炉内气氛变化大、产品容易渗碳、脱碳。另外 ,其烧结过程是在正压下进行的 ,产品内部的孔隙不能充分得到消除 ,留有残余孔隙 ,一些氧化物杂质也不能较好地挥发排除掉<2 > 。3 真空烧结硬质合金的真空烧结始于上世纪三十年代 ,而到六十年代才获得较大的发展。所谓真空烧结 ,就是在负压的气(汽)体介质中烧结压制的过程。真空烧结与氢气烧结相比,可以提高炉气纯度,同时负压改善了粘结相对硬质相的润湿性。真空烧结具有如下优点 :(1 )能够更好地排除烧结体中Si、Mg、Ca等微量氧化物杂质 ,从而提高硬质合金的纯度;(2 )真空下气相的渗碳、脱碳作用大大减少,易于保证最终合金的碳含量,控制合金的组织结构;(3)可以降低烧结温度或保温时间,防止碳化物晶粒的不均匀长大;(4)烧结品残留孔隙比氢气烧结少,可提高合金的密度和机械性能;(5 )烧结时产品不用填料隔开和保护 ,操作简单 ,而且产品表面无粘附物和白亮的金属铝沉积物。其缺点是 :其产品内部有少量孔隙和缺陷。4 热等静压法用真空烧结法制备硬质合金 ,产品内部的残余孔隙和缺陷一直是人们关注和深入探索的问题 ,而热等静压正是解决这一问题的有效方法。把粉末压坯和装入特制容器内的粉末体(即粉末包套)置入热等静压机高压容器中,施以高温和高压,使这些粉末被压制和烧结成致密的零件或材料的过程称为粉末热等静压烧结工艺<3> 。粉末热等静压的工艺原理是 ,粉末体 (粉末压坯或包套内的粉末 )在等静压高压容器内同时经受高温和高压的联合作用 ,强化了
第三章压制 第一节压制机理 一，压制过程：粉末压制成型是粉末冶金生产的基本成型方法；在压摸中填装粉末，然后在压力机下加压，脱模后得到所需形状和尺寸的压坯制品，，粗略分三阶段： 1，压块密度随压力增加而迅速增大；孔隙急剧减少。 2，压块密度增加缓慢，因孔隙在1阶段中大量消除，继续加压只是让颗粒发生弹性屈服变形。 3，压力的增大可能达到粉末材料的屈服极限和强度极限，粉末颗粒在此压力下产生塑性变形或脆性断裂。因颗粒的脆性断裂形成碎块填入孔隙，压块密度随之增大。 二，压制压力：压制压力分二部分；一是没有摩擦的条件下，使粉末压实到一定程度所需的压力为“静压力”（P1）；二是克服粉末颗粒和压模之间摩擦的压力为“侧压力”（P2）。 压制压力P=P1+P2 侧压系数=侧压力P2÷压制压力P=粉末的泊松系数u÷（1-u）=tg2（45o-自然坡度角Φ÷2） 侧压力越大，脱模压力就越大，硬质合金粉末的泊松系数一般为0.2-0.25之间。 三，压制过程中的压力分布：引起压力分布不匀的主要原因是粉末颗粒之间以及粉末与模壁之间的摩擦力。压块高度越高，压力分布越不均匀。实行双向加压或增大压坯直径，能减少压力分布的不均匀性。 四，压块密度分布：越是复杂的压块，密度分布越不均匀；除压力分布的不均匀（压力降）外，装粉方式不正确，使压块不同部位压缩程度不一致，也会造成压块密度不均匀。 1，填充系数：是指压块密度Y压与料粒的松装密度Y松的比值；压缩比：是指粉末料粒填装高度h粉与压块高度h压之比；在数值上填充系数和压缩比是相等的。 K=Y压÷Y松=h粉÷h压 2，为了减少压块密度分布的不均匀性： （1）提高模具的表面光洁度； （2）减少摩擦阻力； （3）提高料粒的流动性； （4）采用合理的压制方式； 3，粉末粒度对压制的影响； （1）粉末分散度越大（松装越小），压力越大。压块密度越小；有较大的强度值，成型性好。 （2）料粒较粗，压块容易达到较高的压块密度，但其密度分布往往是不均匀的；一般情况下，压块强度随成型剂的加入量而提高。 五，压块的弹性后效： 1，弹性内应力：粉末颗粒内部和颗粒间接触表面上，由于原子间引力和吸力的相互作用，会产生一个与颗粒受力方向相反，并力求阻止颗粒变形，以便达到与压制压力平衡的作用力叫弹性内应力。
纳米硬质合金制备技术 纳米硬质合金具有很高的强度、硬度等力学性，能同时还具有普通超细合金难以获得的高导热特性（普通超细合金的导热性能随着晶粒度的减小而降低,瑞典的Sandvik公司就以硬质合金的导热性发生突变时合金晶粒度的临界值作为纳米硬质合金判据,认为晶粒度小于0.3μm的合金即可称为纳米硬质合金）。控制烧结过程中的晶粒长大是制备纳米硬质合金块体材料的关键,随着纳米（晶）硬质合金粉末制备技术的成熟,纳米（晶）硬质合金粉末的烧结研究成为材料研究领域的热点。 纳米晶粉末存在着很大的表面能和晶格畸变能，在烧结热处理中这些能量被充分释放，具体表现为晶粒迅速长大和快速致密化。在保证致密化的前提下,有效控制烧结过程中的晶粒长大成为纳米硬质合金制备技术的难点。为了抑制烧结晶粒长大,可在粉末中添加晶粒长大抑制，但添加抑制剂并不能有效地将晶粒控制在100nm以内，于是又发展了众多新的烧结方法,以期通过压力、电磁等活化作用来实现低温短时烧结,进一步控制晶粒长大。以下将对纳米硬质合金新型烧结技术进行简要介绍。 1 压力烧结 在烧结时施加压力可以加快烧结时的颗粒重排,快速实现致密化,消除孔隙,较有效控制烧结过程的晶粒长大。压力烧结主要有低压烧结、热等静压、热压、超高压烧结和爆炸烧结等。 1.1低压烧结 目前人们研究较多并且在工业中被广泛应用的是低压烧结。低压烧结将成形剂脱除、真空烧结和热等静压合并在同一设备中进行,最终烧结阶段采用氢气保护,压力一般为4~6MPa,可实现快速冷却。在低压烧结过程中,大部分收缩发生在真空烧结阶段,在加压阶段消除显微孔隙,使烧结体完全致密。其工艺主要优点为钻池几乎可以完全被消除，孔隙度显著降低,制品内部的缺陷得到有效控制合金的组织结构细小均匀。由于烧结和加压在同一设备中进行,不易造成产品的氧化和脱碳,还可通过引人碳势气体(如CH4等)来调整合金中的碳含量。 1.2热等静压
硬质合金材质介绍 涂层硬质合金CVD YBC151:高耐磨性的基体与MT- TiCN、厚Al2O3、TiN涂层的组合；适合于钢材的精加工。YBC251:刃口安全性良好的韧性基体与MTTiCN、厚Al2O3、TiN涂层的极佳组合；适合于钢材的半精加工。 YBC351:高强度与抗塑性变形基体与M T -TiCN、厚Al2O3、TiN涂层的结合；具有好的韧性及抗塑性变形，适合于钢材的粗加工。 YBM351:特殊组织结构基体与TiCN、薄Al2O3、TiN涂层结合，具有良好的抗扩散磨损性及抵抗塑性变形能力，同时具良好抗冲击性能，适合于不锈钢的精加工、半精加工及粗加工。YBM251：韧性和强度好的基体与TiCN、薄Al2O3、TiN涂层结合，适合于不锈钢的半精加工及粗加工。 YBD151：高耐磨性基体与MT- Ti (CN) 、厚Al2O3、TiN 涂层的极佳组合，适合于铸铁材料的精加工及半精加工。 黑金刚刀片第二代YBC YBC152：厚TiCN和厚Al2O3涂层，在冲击韧性提高的同时，耐磨性有大幅度提高，是钢材精加工到半精加工高速切削的理想选择。切削速度可以提高25％以上；在相同切削速度下，刀具寿命可提高到30%以上。 YBC252：采用厚TiCN和厚Al2O3涂层，有极强的抗塑性变形能力和刃口强度，是钢材从精加工到粗加工的通用首选牌号。在高去除率切削参数下或恶劣的工况下都有稳定表现，并能实现更加绿色环保的干式切削。在相同切削条件下，可提高切削速度25％以上；在同样切削速度下，刀具寿命可提高30％以上。 黑金刚刀片第二代YBD YBD052：CVD涂层牌号，（超厚Al2O3+厚TiCN）涂层与坚硬基体结合，表面光滑，晶粒超细。在灰口铸铁的干式高速切削时体现了极好的耐磨性。 YBD102：CVD涂层牌号，（厚Al2O3+厚TiCN）涂层与坚硬基体结合，在球墨铸铁的高速加工时体现了良好的耐磨性和抗冲击能力。 YBD152：CVD涂层牌号，（中厚Al2O3+厚TiCN）涂层与坚硬基体结合，良好的抗剥落性，适合于铸铁中高速车削加工，在中速时还能承受轻微断续切削。此牌号应用于铸铁的铣削时也有较强的通用性。 YBD252：CVD涂层牌号，（中厚Al2O3+厚TiCN）涂层与坚硬基体结合，耐磨性和韧性良好结合，适用于有韧性要求的铸铁（例如球墨铸铁）的中低速湿式铣削，也适合断续条件下的车削加工。 涂层硬质合金 PVD 纳米涂层新牌号 ● 特殊的涂层工艺，使刀片表面光滑，降低摩擦力，排屑更流畅。 ● 独特的纳米结构涂层，与基体结合更加紧密，韧性和硬度更高。 ● 良好的热稳定性和化学稳定性为切削刃提供更有效的保护。
硬质合金的烧结 一、实验目的 了解硬质合金烧结的基本知识及烧结特点 二、实验原理 烧结是指在高温作用下，坯体发生一系列物理化学变化，由松散状态逐渐致密化，且机械强度大大提高的过程。在烧结过程中包括有机物的挥发、坯体内应力的消除、气孔率的减少；在烧结气氛作用下，粉末颗粒表面氧化物的还原、原子的扩散、粘性流动和塑性流动；烧结后期还可能出现二次再结晶过程和晶粒长大过程。 三、烧结方式及特点 真空烧结与低压烧结 真空烧结：在低于大气压力条件下进行的粉末烧结。主要用于烧结活性金属和难熔金属铍、钍、钛、锆、钽、铌等；烧结硬质合金、磁性合金、工具钢和不锈钢；以及烧结那些易于与氢、氮、一氧化碳等气体发生反应的化合物。 优点是：(1)减少了气氛中有害成分(水、氧、氮)对产品的不良影响。(2)对于不宜用还原性或惰性气体作保护气氛(如活性金属的烧结)，或容易出现脱碳、渗碳的材料均可用真空烧结。 (3)真空可改善液相对固相的润湿性，有利于收缩和改善合金的组织。 (4)真空烧结有助于硅、铝、镁、钙等杂质或其氧化物的排除，起到净化材料的作用。 (5)真空有利于排除吸附气体、孔隙中的残留气体以及反应气体产物，对促进烧结后期的收缩有明显作用。如真空烧结的硬质合金的孔隙度要明显低于在氢气中烧结的硬质合金。 (6)真空烧结温度比气体保护烧结的温度要低一些，如烧结硬质合金时烧结温度可降低100～150℃。这有利于降低能耗和防止晶粒长大。 不足是：(1)真空烧结时，常发生金属的挥发损失。如烧结硬质合金时出现钴的挥发损失。通过严格控制真空度，即使炉内压力不低于烧结金属组分的蒸气压，也可大大减少或避免金属的挥发损失。(2)真空烧结的另一个问题是含碳材料的脱碳。这主要发生在升温阶段，炉内残留气体中的氧、水分以及粉末内的氧化物等均可与碳化物中的化合碳或材料中的游离碳发生反应，生成一氧化碳随炉
关于全面应用社保卡就医有关问题的通知 各区县、高新区、文昌湖区人力资源和社会保障局，各有关单位：我局2015年5月12日下发了《关于全面使用社保卡就医购药有关事项的通知》（淄人社字[2015]141号），自2015年7月1日起，参保人就医购药全面使用中华人民共和国社会保障卡（以下简称“社保卡”），原门诊、住院提供的就医无卡结算功能将停止运行，未使用社保卡就医购药的，医疗保险基金不予结算。为做好这项工作的推广落实，现就相关问题通知如下： 一、社保卡领取 （一）领卡环节 领卡地点：办卡网点即领卡网点。 领卡材料：个人领卡的须持领卡通知单、身份证；单位领卡须持领卡通知单及申领人员名单。 领卡日期：以领卡通知单领卡日期为准。 特殊情况：学校批量办卡的，应联系所选银行落实领卡。 （二）常见问题处理 1、领卡通知单丢失 个人丢失的，社保卡服务网点留存领卡人有效身份证件复印件；单位丢失的，由单位出具介绍信说明情况（包含办理人
姓名、身份证号码、领取人姓名、身份证号码，需领取卡数量等）。 2、代领手续 代领人应同时携带经办人、代领人有效身份证件。 3、单位办卡领取 通过单位、学校、社区批量办理的，必须由单位、学校、社区统一领取后发放给参保人。 4、领卡网点查询 可以登陆淄博市人力资源和社会保障网或者拨打12333查询领卡网点。 二、村居卫生室联网及社保卡读卡器 我市于2013年12月13日下发了《关于加快推进村卫生室联网工作的通知》，文件对运营商线路带宽和资费，运营商联系方式、地址，社会保障卡读卡器参考选型及购买方式等进行了详细的说明，请各相关单位再次进行核实，及时购买，确保7月1日全面使用社保卡就医购药工作的顺利开展。简列社保卡读卡器参考选型及购买方式如下：
硬质合金烧结工艺 硬质合金是由各种碳化物和铁族元素组成，例如WC-Co、WC-TiC-TaC-NbC-Co或是TiC-Mo?C-Ni。这些材料的典型特点就是，通过液相烧结可以达到几乎100%理论密度，烧结后，低的残余孔隙度是成功应用硬质合金于金属切削、石油开采钻头或者金属成形模具等高应力使用工况的关键。此外，必须仔细控制烧结工艺，以获得希望的显微组织和化学成分。 在很多应用场合，硬质合金都是以烧结态应用的。烧结态合金表面经常承受条件苛刻的摩擦和应力，在大多数的切削金属应用中，刀头表面的磨耗深度只要超过~,工具就被判定报废，所以，提高硬质合金的表面性能是相当重要的。 烧结硬质合金的两种基本方法：一种是氢气烧结——在氢气中与常压下通过相反应动学来控制零件成分，另一种是真空烧结——采用真空环境或降低环境气体压强，通过减缓反应动力学来控制硬质合金成分。真空烧结有着更为广泛的工业应用。有时，还采用烧结热等静压和热等静压，这些技术都对硬质合金的生产有着重要的影响。 氢气烧结：氢气是还原性的气氛，但当氢气与烧结炉壁或承载装置发生反应时会改变其他成分，提供合适的碳化势以维持与硬质合金的热力学平衡。在传统的硬质合金烧结中，要将混合料中的碳化物的含碳量调节到理论值，并在整个氢气烧结过程中维持这个值不变。例如，烧结94WC-6CO硬质合金时，入炉时，碳含量为~%（质量分数），出炉时，则要维持在+% 氢气烧结工艺的气氛控制能力对于钨钴类硬质合金来说是足够的，但是对于切钢工具用含碳化钛碳化钽或碳化铌的合金来说，气氛的氧化势太高，导致合金的成分变化，通常用真空烧结来减低这些，合金氧化物的含量，氢气烧结一般用机械推舟的方式，通过连续烧结来完成，可用一个单独的预烧炉除去润滑剂防止挥发物污染后的高烧结过程。预烧结
硬质合金真空烧结 硬质合金的烧结为液相烧结，即再黏结相呈液相的条件下进行。将压坯在真空炉中加热到1350℃—1600℃。烧结时压坯的线收缩率约为18%，体积收缩在50%左右，收缩量的准确值取决于粉末的粒度和合金的成分。 硬质合金的烧结是一个复杂的物理化学过程,株洲三鑫硬质合金生产有限公司友情出品。这一过程包括增塑剂脱除、脱气、固相烧结、液相烧结、合金化、致密化、溶解析出等过程。压坯在特定烧结条件下形成具有一定化学成分、组织结构、性能和形状尺寸的制品。这些工艺条件依不同的烧结装置具有较大的差异。 硬质合金真空烧结是在低于1atm(1atm=101325Pa)下进行烧结的工艺过程。在真空条件下烧结，大大降低了粉末表面吸附气体和封闭孔隙内气体对致密化的阻碍作用，有利于扩散过程和致密化的进行，避免了烧结过程中金属与气氛中某些元素的反应，可显著改善液体黏结相与硬质相的湿润性，但真空烧结要注意防止钴的蒸发损失。 真空烧结一般可以分为四个阶段，即增塑剂脱除阶段、预烧阶段、高温烧结阶段、冷却阶段。 增塑剂脱除阶段是从室温开始升温到200℃左右，压坯中粉末颗粒表面吸附的气体在热的作用下脱离颗粒表面，不断从压坯中逃逸出来。压坯中的增塑剂受热化逸出压坯。保持较高的真空度有利于气体的解除和逸出。不同种类增塑剂受热变化的性能不尽相同，制定增塑
剂脱除工艺要根据具体情况进行试验确定。一般增塑剂的气化温度在550℃以下。 预烧阶段是指高温烧结前进行预烧结，使粉末颗粒中的化合氧与碳发生还原反应，生成一氧化碳气体离开压坯，如果这种气体在液相出现时不能排除，将成为封闭孔隙残留在合金中，即使加压烧结，也难以消除。另一方面，氧化存在会严重影响液相对硬质相的湿润性，最终影响硬质合金的致密化过程。在液相出现前，应充分得脱气，并采用尽可能高得真空度。 高温烧结阶段是硬质合金压坯发生致密化得关键阶段，而烧结温度及烧结时间是压坯实现致密化、形成均匀得组织结构、获得所要求性能的重要工艺参数。烧结温度及烧结时间取决于合金成分、粉末粒度、混合料的研磨强度等因素，也受材质总体设计的制约。 冷却阶段是冷却速度影响合金的黏结相成分及结构，产生内部应力。冷却速度应处于受控制状态。烧结热等静压是一种新的烧结技术，也称为低压烧结，在完成脱气，压坯表面孔隙已经封闭，黏结相依旧是液相的条件下，用一定压力的气体加压，促使产品致密化。 硬质合金生产工艺每一个细节都是重要的，必须严谨，以控制硬质合金产品质量！
硬质合金生产工艺流程 生产工艺原理1、1 原理概述硬质合金是一种由难熔金属硬质化合物与粘结金属组成，采用粉末冶金方法生产，具有很高耐磨 性和一定韧性的硬质材料。由于所具有的优异性能，硬质合金被 广泛应用于切削加工、耐磨零件、矿山采掘、地质钻探、石油开采、机械附件等各个领域。矿用合金分厂石蜡工艺硬质合金的生 产过程一般为：a) 将难熔金属硬质化合物（碳化钨、碳化钽等）、粘结金属 （钴粉或镍粉）及少量添加剂（硬脂酸或依索敏）经过配料，在 己烷研磨介质中进行混合和研磨，添加石蜡的料浆，再经真空干 燥（或喷雾干燥）、过筛、制粒，制成掺蜡混合料；b) 掺蜡混合料经鉴定合格，经过精密压制，制成高精度压坯；c) 压坯经真空脱蜡烧结或低压烧结，制成硬质合金。1、2 各工 艺过程原理1、2、1 混合料制备原理称取所需的各组份原料及少 量添加剂，装入滚动球磨机或搅拌球磨机，在球磨机中合金球研 磨体的冲击、研磨作用下，各组份原料在己烷研磨介质中得到细 化和均匀分布，在喷雾干燥前（或湿磨后期）加入一定量液态石蜡，卸料后经喷雾干燥、振动过筛（或真空干燥、均匀化破碎过筛），制成有一定成分和粒度要求的掺蜡混合料，以满足压制成 型和真空烧结的需要。1、2、2 压制原理将混合料装入定型模腔内，在压力机冲头或其它传压介质施予的压力的作用下，压力传
向模腔内的粉末，粉末发生位移和变形，随压力的增加，粉末颗粒之间的距离变小，粉末颗粒之间发生机械啮合，孔隙度大大降低，同时在成型剂的作用下，混合料被密实成具有一定形状、尺寸、密度、强度的压坯。在保证压力机、模具及混合料满足压制要求的基础上，利用有效手段控制过程中的各种影响因素，最终得到高精度尺寸的压坯。由于粉末颗粒与模具壁之间的摩擦作用，使压力在压坯高度方向产生衰减，引起压坯单位高度上的重量变化，即反映了压坯密度的变化。道斯特机械自动(或C35-1 60、C35-500、TPA 45、 2、TPA50/ 2、TPA20/3等)双向压力机，是靠机械凸轮在动力带动下完成压制动作，一旦动作的上下死点限定，压制动作就不会改变，故能保证压坯的高度不变，这时，装料量的变化会引起压制力的变化，从而引起压坯尺寸的变化，故应控制单重的波动范围，即通过控制压制工艺参数来实现等密度压制。1、2、3 烧结原理在真空条件下加热，进行真空脱蜡烧结过程，有利于排除杂质，提高烧结气氛纯度，改善粘结相的润湿性，促进反应。将压坯置于真空烧结气氛中加热，随着温度的升高，达到石蜡蒸发温度时，石蜡从压坯中逸出，在小于该温度下的石蜡蒸汽分压时保温足够时间，石蜡从压坯中完全排出，并由捕蜡器回收，压坯得到净化。随着温度进一步升高，压坯发生脱气反应并进一步净化，随之发
烧结工艺对硬质合金性能的影响 【摘要】采用高能球磨机制备超细WC-Co复合粉，通过控制不同的球磨时间获得粉体，分别用放电等离子烧结和真空烧结工艺来制取硬质合金。利用分析天平、扫描电镜等设备，系统的进行烧结方法对硬质合金的硬度、密度、抗弯强度等性能以及显微组织结构影响的研究。实验结果表明：放电等离子烧结跟真空烧结相对比，可以有效地减少合金孔隙，使硬质合金的组织结构更加致密，从而也能够提高硬质合金的各项物理机械性能指标，球磨50h，在1200℃，可以获得密度为14.32g/cm3，洛氏硬度HRA90.4，抗弯强度为2100MPa的综合性能较为优越的硬质合金。 【关键词】烧结工艺，硬质合金，性能 【Abstract】窗体顶端 【Abstract】High energy ball mill for Ultrafine WC-Co composite powder, the powder obtained by controlling the milling time is not, respectively, with spark plasma sintering and vacuum sintering process for the preparation of cemented carbide. Utilization of balance, scanning electron microscopy and other equipment, to study the system performance and the impact of sintering of cemented carbide microstructure hardness, density, flexural strength right. The results show that: the discharge plasma sintering compared with vacuum sintering, can effectively reduce the porosity alloy, carbide organizational structure is more dense, so it is possible to improve the quality of the physical and mechanical perfor mance of the alloy, milling 50h, at 1200℃can obtain a density of 14.32g/cm3, Rockwell hardness HRA90.4, 2100MPa flexural strength of overall performance is more superior carbide. 【Key word】Sintering Process，Cemented carbide，Performance
硬质合金的烧结工艺 Revised by Chen Zhen in 2021
硬质合金烧结工艺 硬质合金是由各种碳化物和铁族元素组成，例如WC-Co、WC-TiC-TaC-NbC-Co或是TiC-MoC-Ni。这些材料的典型特点就是，通过液相烧结可以达到几乎100%理论密度，烧结后，低的残余孔隙度是成功应用硬质合金于金属切削、石油开采钻头或者金属成形模具等高应力使用工况的关键。此外，必须仔细控制烧结工艺，以获得希望的显微组织和化学成分。 在很多应用场合，硬质合金都是以烧结态应用的。烧结态合金表面经常承受条件苛刻的摩擦和应力，在大多数的切削金属应用中，刀头表面的磨耗深度只要超过0.2~0.4mm,工具就被判定报废，所以，提高硬质合金的表面性能是相当重要的。 烧结硬质合金的两种基本方法：一种是氢气烧结——在氢气中与常压下通过相反应动学来控制零件成分，另一种是真空烧结——采用真空环境或降低环境气体压强，通过减缓反应动力学来控制硬质合金成分。真空烧结有着更为广泛的工业应用。有时，还采用烧结热等静压和热等静压，这些技术都对硬质合金的生产有着重要的影响。 氢气烧结：氢气是还原性的气氛，但当氢气与烧结炉壁或承载装置发生反应时会改变其他成分，提供合适的碳化势以维持与硬质合金的热力学平衡。在传统的硬质合金烧结中，要将混合料中的碳化物的含碳量调节到理论值，并在整个氢气烧结过程中维持这个值不变。例如，烧结94WC-6CO硬质合金时，入炉时，碳含量为5.70~5.80%（质量分数），出炉时，则要维持在5.76+0.4% 氢气烧结工艺的气氛控制能力对于钨钴类硬质合金来说是足够的，但是对于切钢工具用含碳化钛碳化钽或碳化铌的合金来说，气氛的氧化势太高，导致合金的成分变化，通常用真空烧结来减低这些，合金氧化物的含量，氢气烧结一般用机械推舟的方式，通过连续烧结来完成，可用一个单独的预烧炉除去润滑剂防止挥发物污染后的高烧结过程。预烧结
１硬质合金的Sinter-HIP(低压烧结)处理 島津メクテム株式会社 1.实验目的 就硬质合金的压力烧结Sinter-HIP(以下称SHIP)的效果进行试验。并对实验数据结果进行分析。同时, 也对低压(1MPa)SHIP的烧结效果进行了试验，以便掌握1MPa低压炉在硬质合金生产上，对提高质量、减少设备投资和降低运行成本能达到的效果。 2.实验用材料 为了容易判断出烧结后的加压效果，选择在市场上销量大的WC－Co合金。试验材料的Co量各有差异，得到的烧结产品硬度基本相同。由于压制做成试样的材料是市场上销售的粉末，所以，含有少量的添加物。材料的性能和成分如表1所示。 m.f.p＊１Content (Wt%) WC Size Symbol nm Co Wt% (Vol%)添加物 WC Μm Ａ 34.4 7 (11.6) 0.2 Bal. 1.6 Ｂ 26.4 10 (16.2) 0.5 Bal. 0.8 Ｃ 31.5 17 (25.9) 1.0 Bal. 0.6 表1 材料的特性、成分等 ＊１m.f.p: Mean free path平均自由程 3.实验方法 按照如下所示3种实验条件，对各种材料进行实验。 Condition (1) Dewaxing → Vacuum sintering Condition (2) Dewaxing → Vacuum sintering → (continuous) 1 M Pa HIP Condition (3) Dewaxing → Vacuum sintering → (continuous) 6 M Pa HIP 各个条件下的试样烧结,全部在島津メクテム公司制造的S - HIP（HHS gr 40/40/60）上进行。使用Ar做压气体。 实验目的是 “去除孔洞,达到提高强度和性能稳定的效果”，因此，烧结效果的评价以抗弯强度为主。试样数为15件。由于试样的缺损造成测试值的结果异常时,会根据实验规则删除不计。对抗弯强度分别求出平均值、标准偏差值、变动系数。 在各种烧结条件下造成的过烧、炭含量变动等发生时，以WC粒子的成长等为目标的抗弯强度试验结果就会受到干扰。因此，对磁性（矫顽磁力及钴磁）、硬度测试、孔隙度、金相组织进行确认，以便证明是否会发生本质上的差异。全部测试按照CIS（日本硬质合金工具标准）进行。 4.结果 首先，对干扰因素检定结果进行分析。 (4-1) 各条件下的烧结制品的磁性能（矫顽磁力Hc） 真空、1MPa、6MPa下的各种材料的矫顽磁力的差，如图1所示，只有微小不同。
国家标准 烧结金属材料（不包括硬质合金） 表面粗糙度的测定 编制说明 （送审稿）
国家标准 《烧结金属材料（不包括硬质合金）表面粗糙度的测定》 编制说明（送审稿） 一、工作简况 1.1任务来源 根据国标委《国家标准委关于下达第四批国家标准制修订计划的通知》（国标委发函〔2018〕83号）精神，由深圳市注成科技股份有限公司负责制订国家标准《烧结金属材料（不包括硬质合金）表面粗糙度的测量》，项目计划编号为：20184705-T-610。按计划要求，本标准应在2020年12月完成。 1.2 项目概况 表面粗糙度(surface roughness)是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷的不平度。其两波峰或两波谷之间的距离(波距)很小(在1mm以下)，它属于微观几何形状误差。表面粗糙度越小，则表面越光滑。 表面粗糙度一般是由所采用的加工方法和其他因素所形成的，例如加工过程中刀具与零件表面间的摩擦、切屑分离时表面层金属的塑性变形以及工艺系统中的高频振动；烧结金属材料在成型、烧结过程中成型模具质量以及烧结收缩不均匀等。由于加工方法和工件材料的不同，被加工表面留下痕迹的深浅、疏密、形状和纹理都有差别。 表面粗糙度除了会影响零件的检测精度及外形美观外，还与机械零件的配合性质、耐磨性、疲劳强度、接触刚度、振动和噪声等有密切关系，对机械零件产品的使用寿命和可靠性有重要影响。 1、对摩擦和磨损的影响 相互运动的两零件表面，在轮廓的峰顶间接触，当表面间产生相对运动时，峰顶的接触将对运动产生摩擦阻力，使零件磨损。相互运动的表面越粗糙，实际有效接触面积就越小，压应力就越大，磨损就越快。表面粗糙度影响润滑的有效性，也影响润滑破坏以后粗糙峰之间碰撞的概率和严酷程度（应力水平和变形大小）。 2、对配合性质的影响
YG15硬质合金,YG15钨钢牌号,YG15使用性能,YG15用途,YG15密度,YG15抗拉强度 牌号 YG15 ISO代号 K40 密度g/cm3 13.9-14.1 抗弯强度N/mm2 ≥2020 硬度HV ≥86.5 用途适用于坚硬岩层凿岩,压缩率大的钢棒、管材拉伸、冲压工具,粉末冶金自动压机模具的柜芯等。 YG15化学成分对特钢的影响 ----------------------------------------------------------------------- 钢材的质量及性能是根据需要而确定的,不同的需要要有不同的化学成分含量: ( 1 )碳;含碳量越高,刚的硬度就越高,但是它的可塑性和韧性就越差. ( 2 )硫;是钢中的有害杂物,含硫较高的钢在高温进行压力加工时,容易脆裂,通常叫作热脆性. ( 3 )磷;能使钢的可塑性及韧性明显下降,特别的在低温下更为严重,这种现象叫作冷脆性.在优质钢中,硫和磷要严格控制.但从另方面看,在低碳钢中含有较高的硫和磷,能使其切削易断,对改善钢的可切削性是有利的. ( 4 )锰;能提高钢的强度,能消弱和消除硫的不良影响,并能提高钢的淬透性,含锰量很高的高合金钢(高锰钢)具有良好的耐磨性和其它的物理性能. ( 5 )硅;它可以提高钢的硬度,但是可塑性和韧性下降,电工用的钢中含有一定量的硅,能改善软磁性能. ( 6 )钨;能提高钢的红硬性和热强性,并能提高钢的耐磨性. ( 7 )铬;能提高钢的淬透性和耐磨性,能改善钢的抗腐蚀能力和抗氧化作用. ( 8 )钒;能细化钢的晶粒组织,提高钢的强度,韧性和耐磨性.当它在高温熔入奥氏体时,可增加钢的淬透性;反之,当它在碳化物形态存在时,就会降低它的淬透性.