【導(dǎo)讀】的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)。人和集體，均已在文章以明確方式注明。除此之外，本論文（設(shè)計(jì)）不包。含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。本人完全意識(shí)到本。聲明應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。WC-6%硬質(zhì)合金試樣，每組各三個(gè)試樣。首先采用掃描電鏡或金。度，再測(cè)試試樣硬度，最后測(cè)量硬質(zhì)合金試樣的矯頑磁力。通過(guò)三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)和金相。分析實(shí)驗(yàn)，找到了WC晶粒度及其均勻性對(duì)WC-Co硬質(zhì)合金抗彎強(qiáng)度的影響規(guī)律。Keywords：YG6cementedcarbide；endingstrength；veragegraindegrees；coercive

　　

【正文】 柄，保證主試驗(yàn)力在 4— 6 秒內(nèi)施加完畢?？傇囼?yàn)力保持 5 秒時(shí)間后，向前慢拉加載試驗(yàn)力手柄，卸去主試驗(yàn)力，保留初試驗(yàn)力。 （ 4） 此時(shí)硬度計(jì)表頭長(zhǎng)指針指向的數(shù)據(jù)，即為被測(cè)試件的硬度值。 （ 5） 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手輪使工作臺(tái)下降，更換測(cè)試點(diǎn)，重復(fù)上述操作。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 17 第 3 章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 抗彎強(qiáng)度 影響硬質(zhì)合金抗彎強(qiáng)度 的 因素 影響 硬質(zhì)合金抗彎強(qiáng)度的因素很多， 主要有：合 金碳含量、 粘結(jié)相 含量 、硬質(zhì)相種類(lèi)與粒度、添加劑種類(lèi)和數(shù)量 ， 溫度 以及 缺陷的數(shù)量 和位置 。 （ 1）碳的影響 碳的微小過(guò)量，只要均勻分布，并不嚴(yán)重影響合金的抗彎強(qiáng)度，但過(guò)量太多，在合金中產(chǎn)生片狀石墨雜夾，則合金抗彎強(qiáng)度下降。 合金的碳量對(duì)合金抗彎強(qiáng)度的影響沒(méi)有鈷量的影響那么大，因?yàn)榈吞己辖鹫辰Y(jié)相中鎢的固溶量大，而成分為 6％ 的鈷則是高碳合金的平均抗彎強(qiáng)度，這是因?yàn)?6％ 含量的鈷的低碳合金的大 尺寸空隙多的原因，如果將缺陷尺寸控制在 20μm以?xún)?nèi)合金的室溫抗彎強(qiáng)度還是低碳的優(yōu)于高碳的。 （ 2） 均勻結(jié)構(gòu)的合金具有較高的抗彎強(qiáng)度 硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度還與晶粒分布有關(guān)系。 晶粒比較均勻的合金，具有較高的強(qiáng)度。超細(xì)合金能同時(shí)獲得較高的抗彎強(qiáng)度和硬度 （ 3） 合金的強(qiáng)度隨溫度升高而降低，在 600－ 800℃ 范圍粗晶粒強(qiáng)度下降最大，而在 800－ 900℃ 細(xì)晶粒下降最大。 WC 粒度對(duì)抗彎強(qiáng)度的影響 我們 所 說(shuō) 的 ， 在鈷含量相同時(shí) ， 晶 粒 尺寸較 細(xì) 的 合金 強(qiáng)度 要比 粗晶粒合金的 低 ，換句話就是 ，隨 著合金晶粒度的減小，合金的 強(qiáng)度 會(huì)相應(yīng)的減小 。 但是這只有在 鈷 的含量 小于 某一值時(shí) 才 發(fā)生 ， 并且 WC 晶粒的尺寸 對(duì)它有決定性作用 。 有 期刊 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 ：“ WC 晶粒為 4μm的合金，其抗彎強(qiáng)度要比 3μm的高，這個(gè)規(guī)律只發(fā)生在含鈷量小于 12%以前的合金；對(duì)于含鈷量小于 20%的合金， WC 晶粒為 3μm的合金的抗彎強(qiáng)度要比 WC 晶粒為 2μm的合金要高 。 ” （ 1） 實(shí)驗(yàn)中 抗彎強(qiáng)度的測(cè)定 通過(guò)對(duì) 3 種不同粒度 WC 粉即粗顆粒、中顆粒、細(xì)顆粒配制 WC6%Co 硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金 抗彎強(qiáng)度的測(cè)試，得出如下表 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 。樣品的尺寸為 5 5 35(mm)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備為 油壓式萬(wàn)能材 料試驗(yàn)機(jī) ， 加載速度為 。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 18 表 三點(diǎn)彎曲抗彎強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果 牌號(hào) 試樣標(biāo)簽 載荷 /KN 抗彎強(qiáng)度 /MPa 彎曲位移 /mm YG6X 1 1835 2 1862 3 1798 YG6 4 1462 5 1500 6 1452 YG6C 7 1386 8 1358 9 1325 （ 2） 金相 分析 在實(shí)驗(yàn)中，將選定的試樣觀察面在磨床上磨平，然后用 金剛石粉末分別對(duì)試樣進(jìn)行細(xì)磨和拋光。最后 用新配的 20％鐵氰化鉀和 20％氫氧化鉀水溶液的混合液對(duì)拋光后的觀察面進(jìn)行腐蝕。此時(shí)在金相顯微鏡下可得到如下金相圖片。 1 號(hào)試樣 2 號(hào)試樣 3 號(hào)試樣 4 號(hào)試樣 5 號(hào)試樣 6 號(hào)試樣 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 19 7 號(hào)試樣 8 號(hào)試樣 9 號(hào)試樣 圖 試樣金相圖片 （ 200 ） 根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和理論分析 ,可得出如下結(jié)論 : (1)硬質(zhì)合金抗彎強(qiáng)度的平均值隨 WC 晶粒度的 減小 而增大。 (2)硬質(zhì)合金抗彎強(qiáng)度的平均值隨 WC 粒度的均勻性變好而增大。 日本學(xué)者鈴木壽 [12]曾導(dǎo)出 WCCo 硬質(zhì)合金抗 彎強(qiáng)度 σm 滿足公式： 3[ 8 3 0 / 2 / 8 . 5 1 0 ] [ / ( 2 ) ] [ / ( 2 ) ]m a t t t l l l? ?? ? ? ? ? ? () 式 ()中， △ t 和 △ l 越分別為裂紋源距拉仲表面的距離和裂紋源距跨距中心的距離 ； t 和 l分別為試樣厚度和三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)中的跨距長(zhǎng)度 ； 2a 為近橢圓狀缺陷的長(zhǎng)徑。 由上式可知 不但與缺陷的大小 和缺 分布情況 會(huì)對(duì) 硬 質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度 造成影響 。本實(shí)驗(yàn)中 ，硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度 和 其分散性 由 尺寸 較大的 WC 顆粒及 其 分布 狀況來(lái)決定。 這與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，可以清楚地看到，硬質(zhì)合金材料粒度的均勻性越差，在引起開(kāi)裂的張應(yīng)力區(qū)中找到大 顆粒 WC 的幾率的差別就越大，抗彎強(qiáng)度的分散性也就越大；這也表明 WC 顆粒越小、粒度越不均勻，其抗彎強(qiáng)度的分散性越大。 矯頑磁力 影響硬質(zhì)合金矯頑磁力的因素 影響硬質(zhì)合金矯頑磁力的因素 有 碳化鎢晶粒度、碳平衡、鈷含量、 晶粒長(zhǎng)大抑制劑、 研磨時(shí)間等。 （ 1）碳含量的影響 [20] 在制備混合料時(shí)，嚴(yán)格選用總碳含量合格的碳化鎢， 因?yàn)榉谴判悦撎枷鄷?huì)在 含碳量嚴(yán)重不足 時(shí) 生成 ，減少磁性鈷的含量，并且會(huì)增加 鎢相的分散程度， 細(xì)化碳化鎢的晶粒，增大了合金的 矯頑磁力 和脆性。在適當(dāng)?shù)暮剂織l件下 ，鈷相中 的 含鎢量 會(huì)隨著含碳 量的增大而 減少， 同時(shí) 矯頑磁力 也會(huì)隨之 降低 ， 抗彎強(qiáng)度 得到增大 。 （ 2）研磨時(shí)間的影響 高能球磨處理會(huì)使粉末體系的自由能升高，有助于固溶度的擴(kuò)展，使鈷容易在鎢晶格缺陷處聚集，從而在鎢晶格中的固溶度增加，當(dāng)鈷在這種不穩(wěn)定的固溶體中析出湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 20 時(shí)，球磨時(shí)間越長(zhǎng)，析出越多，矯頑力越大。 （ 3）燒結(jié)溫度的影響 燒結(jié)溫度對(duì)矯頑 (磁 )力 HC 影響很大，是由于 Co 層的均勻性引起的。合金欠燒時(shí)，矯頑（磁）力 HC 亦低。隨著溫度的上升， Co 液的流動(dòng)加快，矯頑（磁）力 HC 提高。溫度升高至過(guò)燒，晶粒長(zhǎng)大，矯頑（磁）力 HC 降低。 （ 4）晶粒長(zhǎng)大抑 制劑的影響 在 合金中加入 我們常用到的 晶 粒長(zhǎng)大抑制劑 ， 如 Cr、 V 等時(shí)， 合金的 矯頑 磁 力HC 會(huì)發(fā)生某些變化 ， 隨著 WC 晶粒度 的減小矯頑磁力會(huì)增大 。 同時(shí) 研究 還 發(fā)現(xiàn) 當(dāng)合金中 含有 V 或 Cr 時(shí) ，矯頑（磁）力 的 影響是不 一樣 的， 合金中 含有 V 時(shí)， 矯頑磁力會(huì)呈現(xiàn)一種非常強(qiáng)的線性關(guān)系，而 相比 含有 Cr 的合金 ， WC 晶粒度對(duì)矯頑磁力的影響要相對(duì) 差一些。 WC 粒度對(duì)矯頑磁力的影響 當(dāng)合金中的鈷含量一定時(shí)，矯頑磁力只受鈷相分散程度的影響，具體表現(xiàn)為兩個(gè)因素：合金中碳化鎢晶粒度和合金中的碳含量。碳化鎢晶粒越小，鈷相的分散度越大，矯頑磁 力也增大。合金中含碳量嚴(yán)重不足會(huì)生成非磁性脫碳相 , 使磁性鈷的含量減少 , 同時(shí)碳化鎢晶粒變細(xì) , 鈷相的分散程度增加 , 矯頑磁力增大。 （ 1） 矯頑磁力的測(cè)定 通過(guò)對(duì) 3 種不同粒度 WC 粉即粗顆粒、中顆粒、細(xì)顆粒配制 WC6%Co 硬質(zhì)合金試樣的 金相觀測(cè) 及矯頑力測(cè)試 。測(cè)量的數(shù)據(jù)結(jié)果見(jiàn)表 。 表 矯頑磁力的測(cè)定 牌號(hào) 序號(hào) dwc/μm Hc/(KA/m) YG6X 1 2 3 YG6 4 5 6 YG6C 7 8 9 （ 2） 結(jié)果分析 根據(jù)矯頑磁力與晶粒度之間的基本關(guān)系， 當(dāng)合金鈷含量相同時(shí)，合金的矯頑磁力與 WC 的晶粒度成反比。合金 WC 的晶粒度，與原始 WC 晶粒度成正比，與濕磨時(shí)間成正比，與燒結(jié)溫度成反比。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 21 硬度 影響硬質(zhì)合金 硬度的因素 影響硬質(zhì)合金的硬度的因素有：鈷含量、 碳含量、碳化鎢晶粒度、燒結(jié)溫度、添加劑等。 （ 1） 碳含 量的影響 碳量變化引起合金相變化和鈷相變化，缺碳時(shí)，產(chǎn)生硬脆的相和減小粘結(jié)相的含量，并使 WC 晶粒細(xì)化，因而硬度增高，嚴(yán)重缺碳時(shí)，相過(guò)多硬度反而下降 ；過(guò)量碳，使合金中產(chǎn)生軟相石墨，因而硬度顯著下降；在 WC+γ 二相區(qū)，由于碳量減少，鈷相中含 W 增加，鈷相固溶強(qiáng)化 ， WC 晶粒較細(xì)，因而硬度提高。 （ 2）燒結(jié)溫度的影響 當(dāng)燒結(jié)溫度過(guò)低時(shí)，硬質(zhì)合金出現(xiàn)欠燒的現(xiàn)象，此時(shí)硬質(zhì)合金的硬度降低，而燒結(jié)溫度過(guò)高時(shí)，硬質(zhì)合金將出現(xiàn)過(guò)燒的現(xiàn)象，此時(shí)硬度有可能會(huì)增大。 （ 3） 添加劑的影響 合金中加入少量添加劑可以抑制晶粒的長(zhǎng)大， 同時(shí) 能 改變 WCCo 的界面自由能，制約溶解 沉淀過(guò)程，降低了溶解 沉淀速率。 其次， 加入 抑制劑 使 WC 在粘結(jié)相 Co中的溶解度降低， 使晶粒細(xì)化，合金的硬度也相應(yīng)的增大。 WC 粒度對(duì)硬度的影響 一般情況下 ， 當(dāng) 鈷含量一定 ， 其他條件不變時(shí)， WC 粒度 越大，合金硬度越??；反之， 硬質(zhì)合金 的 硬度 越大。因此凡是影響晶粒大小的因素，都可以對(duì)合金的硬度造成影響。如含碳量、燒結(jié)溫度、添加劑、球磨時(shí)間、鈷含量等。 通過(guò)采用洛氏硬度計(jì)對(duì) 3 組硬質(zhì)合金試樣的硬度測(cè)試，得試樣的硬度值如下表 所示。 表 硬度 的測(cè)定 牌號(hào) 序號(hào) 硬度（ HRA） YG6X 1 2 3 YG6 4 5 6 YG6C 7 8 9 根據(jù)表 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，隨 WC 晶粒度的增大，合金硬度減小，與理論符合。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 22 結(jié) 論 (1)WC 粒度對(duì) WC6%（ Cr3C2/TaC） 硬質(zhì)合金抗彎強(qiáng)度的影響 硬質(zhì)合金抗彎強(qiáng)度的平均值隨 WC 晶粒度的 增大 而 減小 ； 硬質(zhì)合金抗彎強(qiáng)度的平均值隨 WC 粒度的均勻性變好而增大。 (2)WC 粒度對(duì) WC6%（ Cr3C2/TaC） 硬質(zhì)合金矯頑磁力的影響 碳化鎢晶粒越小，鈷相的分散度越大，矯頑磁力也增大 ；反之，矯頑磁力越小。 (3)WC 粒度對(duì) WC6%（ Cr3C2/TaC） 硬質(zhì)合金硬度的影響 一般情況下，當(dāng)鈷含量一定且其他條件不變時(shí)， WC 粒度 越大，合金硬度越?。环粗?， 硬質(zhì)合金 的 硬度 越大。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 23 參考文獻(xiàn) [1] 黃培云 .粉末冶金原理 :冶金工業(yè)出版社， 20xx． [2] 陳楚軒 .硬質(zhì)合金質(zhì)量控制原理 [M].自貢硬質(zhì)合金有限公司 ,20xx:157163. 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