渗碳法制备矿用梯度硬质合金

生 产效率 高 ， 材料利 用率 高等优点 。该 技 术 已经在燕 大恒 远高技 术有 限公 司 获 得 应 用
５
和展 望ｆ Ｊ ］ ． 机 床与 液压 ， ２ ０ ０ ４ ． １ ０ ： ４ ～ ６ ．
凿 岩机 械 气 动 工 具 ， ２ ０ １ ３ （ ２ ）
对于梯度结构硬 质合 金 ， 目前 已开
渗碳法制备矿用梯度硬质合金
余 立新 ， 陆庆 忠 ， 刘华 平
（ 苏 州新 锐合 金工 具股 份有 限公 司 ， 湖北 潜 江 ４ ３ ３ １ ２ ４ ）
摘要 ： 对渗 碳 法制 备矿 用 梯度 硬 质合 金 的原 理 、 方法 、 应 用 现 状 和 未来 发展前 景作 了评述 。渗碳法 是 目前制 备矿 用梯 度硬 质合 金 的 主 流方 法 ， 根据 基 体材 料碳 含 量 、 相结 构 以及 Ｃ ｏ 相 梯 度形 成 的机 理 不 同可分 为缺 碳合 金渗碳 法 和低碳 合金 渗碳 法 。梯 度合 金应 用 于凿
合金 可分 为缺碳 合 金渗碳 法 和低 碳 合 金渗碳法 。 下面叙述两种方法 的基本原
理。
面 吸附 ， 并 从合 金 表面 渗入 ， 向 内部 扩 散， 使 合金 由表 及里 发 生成分 、 组 织结
构 的变化【 ２ 、 ３ 】 。渗 碳过 程 主要 由两 个重 ２ 缺碳 合 金 渗碳 法 上 世 纪 八 十 年 代 后 期 由瑞 典 山 要 部分组成 ： 碳在金属 表面 的吸 附反应
岩工 具 能显著 提 高工具使 用 寿命 ， 目前应 用 困难 ， 在于 产 品制 备 工艺
的稳 定性 和 产 品质量 的稳 定 性 。
关 键词 ： 硬质 合金 ； 凿岩 工具 ； 功能 梯度 材料
中图分 类号 ： Ｔ Ｆ １ ２ ５ ． ３ 文 献标 识码 ： Ａ
Ｏ 前 言
展， 硬质合金功能梯度材料制备技术是
发 出 一 些 制 备 工 艺 方 法 ，如 表 １ 所示 。
制方面具有优势 。 是一种很有 前景 的生 产方法 ， 本文专题论述这一梯 度功能材 料 的制备原理与方法 。
渗 碳法 在实 现批 量生 产 和生 产成 本控
表 １ 硬 质 合金 功能 梯度 材料 的种 类 、 特点、 用途 梯 度结 构材 料名 称 制备 工艺 特 点 用途
形 成 饱 和 碳 固溶 度 。 以及 碳 在 金 属 内部
２ ０ ０ １ ． ２ ９ （ ３ ） ： １ ０ － １ ２ ．
（ １ ） 使用 温挤 压成形 工艺可实现较 小 成形 力下 三刃钎 头壳体 的精 密 塑性
成形 。
［ ２ 】 吴 诗悖． 冷 温挤压 ［ Ｍ】 ． 西安 ： 西北 工业 大 学
出版社 。 １ ９ ９ １ ．
【 ３ 】 曹 宏强 ， 李 洪波 ， 赵 军， 马进 ． 凿 岩钎 头壳 体
金 的基 本 原 理
织结构和性能 的相应变化 。 合金 基体成
ｏ相 梯 渗碳 法 制备 梯度 硬 质合 金 的基 本 份 不 同 、结 构 性 质 不 同 而导 致 Ｃ 渗碳 法制备梯度 硬度 原理是 ：将合金工件 在一定温度下 ， 置 度形成机理不 同 ， 于 具 有 一 定 碳 势 的气 氛 中 ， 碳 在 合 金 表
本 文针 对 三刃钎 头壳 体 的形状 特 参 考 文 献 ：
点 提 出 了一 种 温 挤 压 成 形 工 艺 ， 可 实 现 此类 零 件 的 精 密 塑 性 成 形 ． 并 得 到 如 下
结论 ：
［ １ 】 诸 世 敏， 肖思 文， 胡 斌梁 ． 钎 头 在矿 山采 掘
工程 的应用及 发展 【 Ｊ １ ．煤 炭 科 学 技 术 ，
，
表面 层 富立方 相 的硬 质合 金 刀具 材料
表 层 硬 质相 细 颗粒 、心 部 粗 分层压形法 、 局 部 涂 覆 晶 粒 长 旋 转 和 旋 转 切 割 凿 岩 工具 、 工 颗 粒 大 抑制 剂烧 结法 模具 、 其 它耐磨 零件
组 １ 渗 碳 法 制 备 矿 用 梯 度 硬 质 合 大 的碳 浓 度 梯 度 ，并 引 起 材 料 成 分 、
及 其 它 机械 零 部 件温 挤 压 成 形 工 艺 研 究
（ ２ ） 实验证 明通过合理 的模具设计 ［ Ｊ ］ ． 锻压技 术， ２ ０ ０ ５ ． ４ ： １ ５ 一 ｌ ７ ． 和对 ３ １ ５ ｔ 通 用 液 压 机 的 改 装 。完 全 可 ［ ４ 】 汪 大年 ． 金 属塑性 成 形原 理［ Ｍ］ ． 北京 ： 机 械 提供 足 够 的合 模 力 ． 并 且 实 验 证 明此 工 工 业 出版社 ， １ ９ ８ ２ ．
艺 生 产 的 工件 成形 效 果 良好 ， 并 且 具 有
『 ５ １ 边海岸， 戴双献． 四柱 式 万 能 液 压 系统 原 理 研 究【 Ｊ ］ ． 机 械工 程 师， ２ ０ ０ ７ ． ７ ： ９ ２ ～ ９ ３ ． ［ ６ ］ 孑 Ｌ 祥 东， 权 凌 霄． 蓄能器 的研究 历 史 、 现 状
众多技术发展 中的一朵奇葩 。 硬质合金
自上 世 纪 二 十 年 代 德 国人 Ｋ ａ ｒ ｌ 功能梯 度材 料可分 为成 分梯 度 和结构 Ｓ ｃ ｈ ｒ ｏ ｅ ｔ ｅ ｒ 发明硬质合金 以来 ， 其 生产技 梯度 。 目前 已发 明了多种多样 的硬质合
术、 产 量 和 应 用 范 围都 得 到 了极 大 的 发 金功能梯度材料 ， 见表 ｌ ［ １ ］ 。
表 面层 富粘结 相 的硬 质合 金 在脱 碳气 氛 中进行 处理 、 熔渗 可改 善焊接 条件 ， 用 于焊接 刀片
表 面层 贫粘结 相 的硬质 合 金 渗 碳法
、
分 层压 形法
旋转和旋转切割凿岩 工具 ， 工 模具 其 它耐 磨零件
，
表面 层 贫立方 相 的硬 质合 金 含 氮 硬 质 合 金 在 真 空 气 氛 中 和涂层 配合 烧 结 用 于可 转位 刀片