WC硬质合金工艺流程

低的膨胀系数
高坑压强度
断裂韧性较低
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绪论
定义
特点
用途
起源
分类
硬质合金的用途
硬质合金广泛用作切削刀具、冲击工具、耐磨耐蚀零部 件等，在切削加工、地质勘探、矿藏开采、石油钻井、 模具制造等方面发挥重要作用。
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绪论
定义
特点
用途
起源
分类
硬质合金起源
第一次世界大战期间，由于进口受阻，致使金刚石拉丝 模缺乏。为了解决灯泡钨丝的拉制问题，寻找金刚石的 替代品，德国的研究者竭力探索新的材料。当时人们已 经知道金属钨粉与碳化合能生成异常坚硬的化合物 ---WC 。经过几年的努力在 1923 年德国的 Osram Lamp 工 厂首先取得烧结硬质合金的发明专利。
1974—1977 1973—1978 1981 1983—1992 1992—1995 1993—1995
1994
1995—1996 1994—2011
硬质合金基体上复合聚晶 金刚石 碳化物、氮化物、碳氮化 物及氧化物在硬质合金基 体上复合涂层 AlON多层涂层 烧结热等静压（SHIP） CVD金刚石涂层 复杂碳氮化物涂层 韧性WC-Co基体上富集细 晶WC-Co层层，梯度结构 硬质合金 立方氮化硼CVD涂层 纳米晶硬质合金、超粗晶 硬质合金，多元多层复合 涂层硬质合金
配料：按照合金牌号设计要求，选取相应原料按照一定的 比例配合在一起的的过程。
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工艺流程 球磨
工艺流程 图
混合料 的制备
成形
烧结
球磨主要有滚动球磨和搅拌球磨，在生产过程是一般采 球磨机的转速： 用滚动球磨，这是因为它的效果高，设备简单，混合均 n临=42.4/D1/2(r/min) D为球磨的筒的内径，m。 匀程度易控。 生产实践证明，球磨机的转速选择为（60%~75%）n ， 影响因素：球磨的转速，填充系数，球料比，固液比， 临 这样球磨的效率最高。 球磨时间、磨体的形状及尺寸。
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工艺流程 烧结
工艺流程 混合料的 制备 图
成形
烧结
烧结过程的几个阶段
第一阶段(<1000℃) ：预烧结阶段，目的是为后续烧 结做准备，充消除烧结障碍，使后续烧结能顺利进行。 第二阶段 (1000℃~烧结最高温度)烧结阶段：
WC/Co硬质合金所用的烧结温度1380~1490℃之间，烧结时 间30~120min
原料制备 WC粉的制备
使用设备：
WC粉的制备
粘结金属Co的制备
特点结构简单升温速度快，工作温度高（可 石墨管电炉： 达2500℃），缺点电阻小，需配备低电压高电流变压器， 炉管寿命短。 感应碳化炉：生产中炉料受热均匀，生产中炉子升温快降 温快，使用寿命比石墨管电炉长，但只能间断作业，设备 消耗功率大 。 全自动钼丝碳化炉： 控温精确，受热均匀、能耗低、自动 化程度高。 球磨： 碳化后的WC呈块状，需使用球磨机进行磨碎。直径 10~45mm钢球，球料比1：1，球磨时间一般为2h。
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原料制备
WC粉的制备
粘结金属Co的制备
WC粉的制备
在钨粉的碳化工艺中，可分为通氢气和不通氢气两种情 况。 C+H2 CH4，生成的CH4在高温不稳定，发生分解， 此时的炭活性高，沉积在钨粉上，并向钨粉颗粒内部扩 散，H2又与炭黑反应生成甲烷，如此往复循环：
总反应式为：
W+C=WC
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工艺流程
工艺流程 混合料的 制备 图
成形
烧结
成形
硬质合金的成形，是将混合料加工成具有 一定密度、强度、形状和尺寸坯块的过程， 一般采用模成形。 在成形力的作用下，粉末体 形状发生改变 体积发生变化，孔隙减少、粉末颗粒变形， 颗粒与颗粒之间发生各种形式的位移。如 图所示粉末体成形的过程中可大致分为三 个阶段：
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绪论
定义
特点
用途
起源
分类
年份 发展历程简述 1923--1925 WC-Co 1929---1931 WC-TiC-Co 1930—1931 WC-TaC(VC,NbC)-Co WC-Cr3C2-Co 1938 1948—1970 超细晶WC-Co硬质合金 WC-TiC-Ta(Nb)C- Cr3C2-Co 1956 WC-TiC-HfC-Co 1959 1965—1975 热等静压（HIP）） TiC,TiN,Ti(CN),HfN和Al 1965—1978 和Al2O3在硬质合金基体上 CVD涂层 1968—1969 WC-TiC-Ta(Nb)C-HfC-Co 1968—1969 WC-TiC-Nb(Ta)C-HfC-Co 1969—1971 热化学表面硬化处理
第三阶段 (烧结温度~室温)冷却阶段：
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工艺流程 烧结工艺
工艺流程 混合料的 制备 图
成形
烧结
在实际生产中硬质合金的烧结工艺主要有氢气烧结，真 空烧结、热等静压烧结三种。
真空烧结特点： 炉内气氛纯度容易控制 真空下有利于Li、Na、K、Mg等杂质元素的去除 有利于提高合金的质量
Thank you
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绪论
定义
特点
用途
起源
分类
我国硬质合金分类
种类 钨钴类 WC-Co 钨钛钴类 WC-Ti-Co 硬质相 WC WC、TiC 粘结相 Co Co Co 代号 用途 YG（K） 铸铁及有色金属加工 YT（P） YW（M） 钢材的切削加工 通用类
钨钛钽（铌）钴类 WC、TiC、TaC（NbC） WC-Ti-TaC（NbC）Co
氢还原
海绵钴 破碎 后续处理 金属钴粉
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工艺流程
工艺流 程图
混合料的 制备
WC成形 粉的制备
烧结
硬质合金制备工艺流程
混 合 料 的 制 备
WC粉
Co粉
湿磨 浆料 喷雾干燥 料粒
成品 后续处理 烧结 装炉 压坯
压制成型
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工艺流程
工艺流程 图
混合料 的制备
成形
烧结
混合料的制备
混合料制备的目的：1）使粉末原料具有一定的化学成分， 并达到要求的粒度组成：2）使各组元混合均匀，使粉末 具有良好的成形和烧结性能。
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工艺流程 烧结
工艺流程 混合料的 制备 图
成形
烧结
在低于合金主要组分熔点的温度下加热，使 粉末体或压坏中毗连的颗粒连接的过程称为 烧结。烧结的目的是使多孔的粉末坯块变成 具有一定组织结构和性能的合金。
烧结过程既有物理变化，也有化学变化。主要变化有：烧结体 的致密化，黏结相的成分变化，碳化物的晶粒长大，形成具有 一定物理力学性能的合金组织结构
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原料制备
WC粉的制备
粘结金属Co的制 备
粘结金属的性质
粘结金属的熔点要高
与碳化物不发生化学反应
粘结金属能够溶解碳化物 粘结金属对碳化物有良好的润湿性 粘结金属与碳化物组成的合金有较高的强度
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原料制备
WC粉的制备
粘结金属Co的制 备
粘结金属Co的制备
氧化钴
硬质合金用的钴粉的生产中常用氧化钴 （混合物）做原料，用氢做还原后得到的 海绵钴，再经破碎、过筛得到金属钴粉。 采用这种方法生产的钴粉粒度细，纯度高。 氧化钴氢还原过程反应式为： Co 2 O 3 +3 H 2 =2CO +3 H 2 O Co 3 O 4 +4 H 2 =3Co +4 H 2 O
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工艺流程
工艺流程 图
混合料 的制备
成形
烧结
球磨
填充系数：球磨筒的容积与筒内所装球、料体积之比称为 填充系数，一般选择0.45~0.5的范围。 球料比：装入球磨机中的研磨球的质量与粉末原料的质量 称为球料比。一般采用3：1或4：1的球料比。
固液比：原料粉末的质量与液体介质的体积之比，称为固 液比
WC-Co硬质合金制备
演讲人：XXXXX 时 间：XXXX-XX-XX
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目录
绪论
原料制备
工艺 流程
目 录
01 绪论
02
03
原料制备 工艺流程
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绪论
定义
特点
用途
起源
Hale Waihona Puke Baidu分类
什么是硬质合金
硬质合金是以难熔金属硬质化合物（硬质相或陶瓷相）为基 以金属为粘结剂（金属相），以粉末冶金的方法制出高硬度、 高耐磨性材料，也称金属陶瓷材料。常用的硬质相是碳化物、 氮化物、硼化物和硅化物。
欢迎提问
碳化钛基硬质合金：以TiC为主要硬质相，以镍（Ni）和钼 （Mo）为粘结剂，代号YN； 表面涂层硬质合金：在韧性较好的硬质合金基体上沉积一层几微 米硬度高、耐磨性好的金属化合物（如TiC、TiN、Al2O3）；
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原料制备
WC粉的制备
钨粉
粘结金属Co的制备
WC粉的制备
炭黑
混合 装舟 碳化 碳化钨块 球磨 后续处理 碳化钨
把所要制造的合金的原材料制成粉末，然后将这些粉末适 量地配料混合，再加压固结成一定形状之后，把压块置于 还原性气氛（例如氢气）中，加热、烧结制造合金的方法。 这是一种与以往的熔铸法截然不同的冶金方法。
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绪论
定义
特点
用途
起源
分类
硬质合金特点
高耐磨性和高硬度 高弹性模量，刚性好 高化学稳定性
高的耐酸碱腐蚀性