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硬質(zhì)合金的性質(zhì)有哪些?
[2015-11-11]

硬質(zhì)合金是以高硬度難熔金屬的碳化物(WC、TiC)微米級粉末為主要成分,以鈷(Co)或鎳(Ni)、鉬(Mo)為粘結劑,在真空爐或氫  氣還原爐中燒結而成的粉末冶金制品。  ?、鬊、ⅤB、ⅥB族金屬的碳化物、氮化物、硼化物等,由于硬度和熔點(diǎn)特別高,統稱(chēng)為硬質(zhì)合金。下面以碳化物為重點(diǎn)來(lái)說(shuō)明硬質(zhì)含金的結構、特征和應用。  ?、鬉、ⅤA、ⅥA族金屬與碳形成的金屬型碳化物中,由于碳原子半徑小,能填充于金屬品格的空隙中并保留金屬原有的晶格形式,形成間隙固溶體。在適當條件下,這類(lèi)固溶體還能繼續溶解它的組成元素,直到達到飽和為止。因此,它們的組成可以在一定范圍內變動(dòng)(例如碳化鈦的組成就在TiC0.5~TiC之間變動(dòng)),化學(xué)式不符合化合價(jià)規則。當溶解的碳含量超過(guò)某個(gè)極限時(shí)(例如碳化鈦中Ti︰C=1︰1),晶格型式將發(fā)生變化,使原金屬晶格轉變成另一種形式的金屬晶格,這時(shí)的間充固溶體叫做間充化合物。   金屬型碳化物,尤其是ⅣB、ⅤB、ⅥB族金屬碳化物的熔點(diǎn)都在3273K以上,其中碳化鉿、碳化鉭分別為4160K和4150K,是當前所知道的物質(zhì)中熔點(diǎn)最高的。大多數碳化物的硬度很大,它們的顯微硬度大于1800kg·mm2(顯微硬度是硬度表示方法之一,多用于硬質(zhì)合金和硬質(zhì)化合物,顯微硬度1800kg·mm2相當于莫氏一金剛石一硬度9)。許多碳化物高溫下不易分解,抗氧化能力比其組分金屬強。碳化鈦在所有碳化物中熱穩定性最好,是一種非常重要的金屬型碳化物。然而,在氧化氣氛中,所有碳化物高溫下都容易被氧化,可以說(shuō)這是碳化物的一大弱點(diǎn)。   除碳原子外,氮原子、硼原子也能進(jìn)入金屬晶格的空隙中,形成間充固溶體。它們與間充型碳化物的性質(zhì)相似,能導電、導熱、熔點(diǎn)高、硬度大,同時(shí)脆性也大。   硬質(zhì)合金的基體由兩部分組成:一部分是硬化相;另一部分是粘結金屬。   
硬化相是元素周期表中過(guò)渡金屬的碳化物,如碳化鎢、碳化鈦、碳化鉭,它們的硬度很高,熔點(diǎn)都在2000℃以上,有的甚至超過(guò)4000℃。另外,過(guò)渡金屬的氮化物、硼化物、硅化物也有類(lèi)似的特性,也可以充當硬質(zhì)合金中的硬化相。硬化相的存在決定了合金具有極高硬度和耐磨性。粘結金屬一般是鐵族金屬,常用的是鈷和鎳。制造硬質(zhì)合金時(shí),選用的原料粉末粒度在1~2微米之間,且純度很高。原料按規定組成比例進(jìn)行配料,加進(jìn)酒精或其他介質(zhì)在濕式球磨機中濕磨,使它們充分混合、粉碎,經(jīng)干燥、過(guò)篩后加入蠟或膠等一類(lèi)的成型劑,再經(jīng)過(guò)干燥、過(guò)篩制得混合料。然后,把混合料制粒、壓型,加熱到接近粘結金屬熔點(diǎn)(1300~1500℃)的時(shí)候,硬化相與粘結金屬便形成共晶合金。經(jīng)過(guò)冷卻,硬化相分布在粘結金屬組成的網(wǎng)格里,彼此緊密地聯(lián)系在一起,形成一個(gè)牢固的整體。硬質(zhì)合金的硬度取決于硬化相含量和晶粒粒度,即硬化相含量越高、晶粒越細,則硬度也越大。硬質(zhì)合金的韌性由粘結金屬決定,粘結金屬含量越高,抗彎強度越大。

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