超细及纳米硬质合金中碳含量的变化及对组织性能的影响

碳含量对WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金组织结构及性能的影响董凯林;曹万里;时凯华;江庆;高建【摘要】通过添加W粉或C粉调整WC原料粉末的总碳含量(质量分数)为6.04%~6.16%，采用低压烧结法制备WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金。

采用光学金相显微镜、X射线衍射、扫描电镜等，研究碳含量对WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金组织结构及性能的影响。

结果表明：在WC-Ni系合金中添加适量的Cr元素，得到无磁WC-Ni硬质合金，并且其无磁特性不随合金中碳含量的变化而发生转变。

WC粉末的总碳含量为6.04%~6.16%时WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金为二相区的正常组织，只存在WC相和Ni相，没有石墨夹杂或η相；而且在此二相区范围内WC的碳含量变化对WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金的耐腐蚀性没有明显影响。

随WC粉末的碳含量增加，合金硬度(HRA)与密度都逐渐降低，但降低幅度较小，而合金的抗弯强度逐渐提高。

碳含量由6.04%增加至6.16%时，抗弯强度由2250 MPa提高到2850 MPa，提高26.6%。

%A series of WC-9Ni-1Cr microcrystalline cemented carbides with WC carbon content range of 6.04% to 6.16% by adjusting the adding value of W and C powder were prepared by low-pressure sintered. The microstructures and properties were observed and tested using optical microscope, X-ray diffraction and SEM. The results show that the WC-Ni cemented carbide would be non-magnetic when adding an appropriate amount of Cr element, and the carbon content has no effect on the non-magnetic property of WC - Ni alloy. It is found that when the carbon content of WC powder is in the range of 6.04% to 6.16%, the microstructures of all the WC-Ni cemented carbides are normal with only WC and Ni phases, without graphite andphases. In the WC+γ two-phase region, the carbon content has no effecton the corrosion resistance. With increasing carbon content of WC powder, the hardness and density decrease, but the change is slight. The bending strength increases gradually with increasing carbon content, and when the carbon content of WC powder increases from 6.04% to 6.16%, the bending strength increases from 2 250 MPa to 2 850 MPa , increasing by 26.6%.【期刊名称】《粉末冶金材料科学与工程》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】7页(P449-455)【关键词】碳含量;硬质合金;微观结构;性能【作者】董凯林;曹万里;时凯华;江庆;高建【作者单位】自贡硬质合金有限责任公司，自贡 643011;自贡硬质合金有限责任公司，自贡 643011;自贡硬质合金有限责任公司，自贡 643011; 中南大学粉末冶金国家重点实验室，长沙 410083;自贡硬质合金有限责任公司，自贡 643011;自贡硬质合金有限责任公司，自贡 643011【正文语种】中文【中图分类】TF124Ni作为一种新型的粘结剂应用到硬质合金时，需在合金中添加耐蚀元素如Cr、Mo等，以进一步强化粘结相，提高合金的耐磨蚀、抗氧化等性能[1−2]。

Co含量与烧结温度对纳米晶WC-Co硬质合金结构与性能的影响吴冲浒;谢海唯;郑爱钦;肖满斗【摘要】WC晶粒并合生长与WC原料特性以及合金中的Co含量密切相关。

以比表面平均径为70n／n的WC粉末为原料，采用VC＋Cr3C2作为晶粒生长抑制剂，探讨c0含量与烧结温度对WC-Co合金结构与性能的影响。

结果表明，Co 含量增加能降低纳米晶WC晶粒的邻接度，进而有效抑制烧结过程中WC晶粒的并合长大。

在1330℃下加压（0．9MPa）烧结制备WC一15Co．0．7Cr3C2—0．6VC合金，WC平均晶粒尺寸为160nln，合金硬度为93．6HRA，抗弯强度为4160MPa（C型样品），Palmqvist断裂韧性蜀c为10．1MPa·m0.5。

热分析结果表明，合金液相出现温度在1322～l345℃之间，没有出现液相温度的纳米尺寸效应。

【期刊名称】《粉末冶金材料科学与工程》【年(卷),期】2013(018)002【总页数】6页(P309-314)【关键词】纳米晶WC—Co硬质合金;Co含量;烧结温度;WC晶粒并合生长【作者】吴冲浒;谢海唯;郑爱钦;肖满斗【作者单位】国家钨材料工程技术研究中心,厦门钨业股份有限公司技术中心,厦门361009;;;;【正文语种】中文【中图分类】TG115.25超细晶硬质合金具有高强度、高硬度和良好的耐磨性，广泛应用于高温材料加工、成型模具和耐磨零件等[1]。

对某些应用领域，如塑料和印刷电路板等复合材料的切削加工，人们日益期待用纳米晶硬质合金进一步提高切削工具的综合性能。

因此，纳米晶WC-Co硬质合金倍受各国研究者及生产厂家关注。

由于晶粒尺寸≤100nm的硬质合金制备难度巨大，在硬质合金领域，通常将晶粒尺寸≤200 nm的硬质合金定义为纳米级硬质合金[2]。

在纳米晶硬质合金的制备过程中，采用高质量纳米原料粉末是非常关键的环节。

由于纳米原料粉末具有非常大的表面能，在传统液相烧结过程中WC晶粒将迅速长大，因此许多学者研究了纳米硬质合金的微波烧结、快速热压烧结、放电等离子烧结(SPS)[3−6]等烧结技术，目的是加快烧结速率，缩短烧结时间，降低烧结温度，以控制WC晶粒长大，但都仅限于实验室研究，工业化生产尚无先例。

后压制成３５ｍｍｘ６ｍｍｘ６ｍｍ的抗弯试样，最后进行真空烧结。

采用金相显微镜和扫描电镜进行合金组织的观察和分析。

３、实验结果与分析３．１合金的显微组织对试样粗磨、抛光、精磨，首先进行低倍金相组织检验，目的是为了确定试样中的孔隙度、石墨、ｒｌ相等缺陷。

检验结果没有发现有孔隙、石墨、１１相等明显缺陷。

然后对试样腐蚀，腐蚀液为２０％氢氧化钠水溶液和２０％铁氰化钾水溶液的等体积混合液。

对试样进行１５００倍高倍金相观察，不同碳含量试样的金相照片如图１．图３所示（图经扫描放大并非实际晶粒大小）。

由图可知，合金中的ＷＣ晶粒度随碳含量的增加而增大，６｝｝硬质合金的晶粒已显著长大。

图４一图６所示的是合金断口电子扫描照片。

图５中的晶粒小且均匀，而图６中的晶粒粗大而不均匀。

这说明随碳含量的增加，不仅ＷＣ的晶粒度明显地增加，而且还发生了晶粒的异常长大，在合金中形成了粗大的ＷＣ晶粒。

图１碳含量为６．１８％的金相照片×１５００图２碳含量为６．２４％的金相照片ｘ１５００图３碳含量为６．３０％的金相照片ｘ１５００图４碳含量为６．１５％的ＳＥＭ照片ｘ５０００图５碳含量为６．２４％的ＳＥＭ片ｘ５０００图６碳含量为６．３０％Ｉ的ＳＥＭ，，照Ｐｉ＂ｘ５０００２５７碳含量对超细硬质合金组织和性能的影响作者：王兴庆， 钱开友， 何宝山， 郭海亮作者单位：上海大学材料科学与工程学院,上海,2000721.学位论文阳浩烧结温度对超细WC-TiC-TaC-Co硬质合金组织和性能的影响2008本文以WC-TiC-TaC-Co超细硬质合金为研究体系，采用橡胶工艺制备技术，使用Mettler-Toledo分析天平、电子万能试验机、数字式维氏硬度计和矫顽磁力计分别测试超细WC-1.0～2.0％TiC-1.0～2.0％TaC-6.0～10.0％Co硬质合金在不同烧结温度下的密度、抗弯强度、硬度和矫顽磁力，测试结果表明：随着烧结温度的提高，超细WC-1.0～2.0％TiC-1.0～2.0％TaC-6.0～10.0％Co硬质合金的密度变化不明显，抗弯强度先减小后增大，硬度和矫顽磁力不断降低。

WC碳含量对WC-TiC-(Co,Ni)硬质合金组织及性能的影响王晓灵;熊超伟【摘要】采用在超粗WC及Co粉末中掺加预制含TiC的细晶粒混合料粉末共同球磨混合的方法,制备了WC-0.8％TiC-17.5％(Co,Ni)(质量分数,下同)硬质合金,超粗WC粉末原料的配碳量在5.85％～6.21％之间变化.通过对合金物理、力学性能及金相组织的检测分析和对比,研究了WC的碳含量对WC-0.8TiC-17.5(Co,Ni)硬质合金性能及组织的影响.结果显示,随着WC碳含量的降低,合金的比饱和磁化强度(Ms.)减小,密度、磁力(Hc.)及硬度(HRA)增大,而抗弯强度(TRS)呈先增大后减小的趋势,冲击韧性(Ak)在WC碳含量为5.95％～6.21％时变化不明显,为4.50±0.15 J/cm2,但在WC碳含量为5.85％时,急降至3.08 J/cm2.实验合金组织均呈三相双晶结构,粗大的WC晶粒以及细小的β相((W,Ti)C)晶粒均匀散布在Co粘结相中.随着WC碳含量的降低,粗大WC晶粒的结晶完整性变差,硬质相平均晶粒度减小,β相粒度变化不明显约为1.0μm,当WC碳含量降至5.85％时,硬质相的粒径离差系数显著增大,同时出现了少数异常粗大的β相晶粒.【期刊名称】《四川冶金》【年(卷),期】2015(037)004【总页数】8页(P48-54,66)【关键词】硬质合金;碳含量;双晶结构;显微组织;性能【作者】王晓灵;熊超伟【作者单位】自贡硬质合金有限责任公司成都分公司,四川成都610100;自贡硬质合金有限责任公司成都分公司,四川成都610100【正文语种】中文【中图分类】TG135.5硬质合金通常指以WC作硬质相,以Fe族金属或合金作粘结相,少量添加TiC、TaC、NbC等难熔金属碳化物,通过粉末冶金技术制备的金属基复合材料,具有高硬度、高强度、高弹性模量,耐热、耐磨及化学稳定性好等优点,广泛应用于现代工业的各个领域[1,2]。

碳含量对WC-8.0％Co硬质合金性能及微观组织的影响李重典;时凯华;王海霞;廖军;闵召宇;徐志超【摘要】采用传统粉末冶金法,分别制备出两种碳量的WC-8.0Co硬质合金样品.利用光学显微镜、扫描电镜对合金微观组织结构特征进行观察与分析,并对比两种碳量的硬质合金刀片耐磨损性能.结果表明:提高配碳量,合金钴磁值升高,磁力、密度和硬度降低,合金中易出现异常长大的WC晶粒,Co相分布更加不均匀现象;在合金WC+γ两相区的碳量范围内,碳量低的合金刀片的耐磨性优于碳量高的合金刀片.【期刊名称】《四川冶金》【年(卷),期】2015(037)004【总页数】5页(P9-13)【关键词】硬质合金;碳含量;性能;微观结构;磨损【作者】李重典;时凯华;王海霞;廖军;闵召宇;徐志超【作者单位】自贡硬质合金有限责任公司,四川自贡643011;自贡硬质合金有限责任公司,四川自贡643011;中南大学粉末冶金国家重点实验室,湖南长沙410083;自贡硬质合金有限责任公司,四川自贡643011;自贡硬质合金有限责任公司,四川自贡643011;自贡硬质合金有限责任公司,四川自贡643011;自贡硬质合金有限责任公司,四川自贡643011【正文语种】中文【中图分类】TG135.5WC-Co硬质合金由于具有高的强度、硬度以及高的杨氏模量而在很多领域得到了广泛的应用,例如机械加工用刀具、耐磨零件、石油、矿山开采和模具等领域[1-3]。

WC-Co系硬质合金在用作切削工具时,其主要用于加工铸铁、有色金属和非金属材料,是产量最大、用途最广的一类硬质合金。

有研究表明,碳含量对硬质合金的组织和性能有极大的影响[4]。

碳含量过高会导致烧结中WC晶粒严重长大,因为当碳含量超过理论含量后,多余的游离碳会在低于共晶点温度下与WC和γ相产生三元共熔反应,导致硬质合金烧结液相点的降低,并且液相量随碳含量的增加而增加,所以在实际的烧结温度下增加了液相量并延长了液相保持时间。

WC碳含量的变化对硬质合金粒度的影响发布时间:2013-06-04 23:09 文章来源:未知作者:admin 点击数:次WC碳含量的变化对硬质合金粒度的影响：如图1-13所示，钨钢烧结中出现液相的温度，在WC+γ+C区为最低（13000C），在此相区内，出现液相的温度不随碳量变化而变化；在此相区内，出现液相的温度也不随碳量变化而变化；在WC+γ相区内，出现液相的温度，随碳量的减少而增加；在WC+γ+η相区内，出现液相的温度最高，在此相区内，出现的温度不随碳量变化而变化。

Co相完全转变成液相的温度，低碳合金比高碳合金高，比如，WC总碳从6.12%（I 线）的合金降到6.0%（Ⅲ线），Co相完全转变成液相的温度上升约为600C（1340～14000C）。

当出现WC+γ+η时，Co相全部转为液相的温度进一步升高，如WC总碳从6.0%（Ⅲ线）降到5.9%（Ⅳ线），Co相完全变成液相的温度上升600C（1400～14600C）。

同一温度下，高碳合金的液相比低碳合金的液相增多。

如1570C时，WC总碳为6.12%（I线）的合金，Co相已全部转为液相，而WC总碳为6.0%（Ⅲ线）的合金Co还有一部分为固态η相，烧结体中液相总量相对减少了。

要使η相全部转为液相，必须提高烧结温度，或延长烧结时间。

钨钢烧结时，过量的碳使合金中的液相出现较早和较多，相当于提高烧结温度和延长烧结时间，使WC晶粒长在。

缺碳时，相当于在较低的温度和较短的时间下烧结，同时γ相中含W量增多，烧结中抑制WC溶解—析出，抑制WC长大，因此，WC晶粒较细。

缺碳制品在较低温度下形成的η相，在烧结时发生渗碳反应（W3Co3C+2C→3WC+3Co），分解出的WC沉积在周围的WC上而长大成三角形的粗大WC晶粒，分解出的Co分布在粗大WC周围而形成Co池。

WC碳含量的变化对硬质合金性能的影响发布时间:2013-06-04 23:03 文章来源:未知作者:admin 点击数:次WC碳含量的变化对硬质合金性能的影响：WC和W溶于Co中，既影响Co相的机械性能又影响其物理和化学性能。

3上海市科委基金(05nm05031)资助项目　张梅琳:女,1974年生,博士研究生,主要从事纳米材料及表面工程的研究　Tel :021*********　E 2mail :waner —1028@超细及纳米硬质合金中碳含量的变化及对组织性能的影响3张梅琳,朱世根,朱守星(东华大学机械工程学院,上海200051) 摘要 对于硬质合金而言,碳含量对合金的组织性能有重要影响。

介绍了制备超细及纳米硬质合金时影响碳含量变化的因素,包括粉末的制备工艺、烧结工艺、钴含量以及抑制剂和成形剂等。

综述了碳含量变化对组织性能的影响,其中碳含量过高会出现石墨相,过低会出现脱碳相,碳含量过高或过低都会降低合金的力学性能。

关键词 硬质合金　碳含量　钴含量　烧结中图分类号:T G135+.5C arbon Content Change and Its Influence on Structure and Propertiesof U ltraf ine and N ano 2cemented C arbideZHAN G Meilin ,ZHU Shigeng ,ZHU Shouxing(College of Mechanical Engineering ,Donghua University ,Shanghai 200051)Abstract Carbon content has an important influence on structure and properties of cemented carbide.In thispaper the factors influencing carbon content are introduced including processing and consolidation technology of pow 2der ,cobalt content ,the kind and content of inhibitor and so on.The influence of carbon content on structure and prop 2erties of the ultrafine and nano 2cemented carbide are summarized.When carbon content is more than normal content ,graphite phase can separate out ,whereas ηphase can appear.Properties of cemented carbide are decreased unless car 2bon content varies in double phase.K ey w ords cemented carbide ,carbon content ,cobalt content ,sintering 0　前言超细硬质合金因特有的高硬高强“双高”力学性能特性[1～3],在硬质合金领域引起很大关注,并在计算机现代微电子信息行业、交通行业中被广泛用作高强度、高硬度的计算机打印针、微型钻和微型加工工具[4]。