梯度硬质合金的发展趋势
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２１ ０ ２年 １ ０月
重庆文理学院学报 （ 自然科学版）
Ｊｕｎ ｆ ｈｎｑｎ ｎｖｒｔ ｆ ｒ ｎ ｃｅｃｓ（ ａ ｒｌ ｃｅｃ ｄｔ ｎ ｏｒａ ｏ ｏｇｉｇＵ ｉ ｓｙｏ ｔ ａｄＳｉ ｅ Ｎ ｔ ａ ＳｉｎｅＥ ｉｏ ） ｌ Ｃ ｅｉ Ａ ｓ ｎ ｕ ｉ
０ｃ．．２ １ ｔ ０２
性 和韧 性 之 间的矛 盾 ， 种矛 盾 在传 统 的均匀 结 这 构 硬质 合金 中难 以解 决 ． ９ ７年 ， １８ 日本 科 学 家 首 次 提 出梯 度 功 能 材 料 （ ｕ ｃ ｏ ａ ｙＧ ａ ｉ ｔ － Ｆ ｎ ｔ ｎ ｌ ｒｄｅ ｉ ｌ ｎ Ｍａ ｔｒ ｌ， Ｇ 的 概 念 ¨ ， 将 这 一 概 念 应 用 于 硬 ｅｉ ｓ Ｆ Ｍ） ａ Ｊ并 质 合金 领域 ， 产生 了梯 度硬 质合 金 ． 便 所 谓梯 度 硬质 合 金 是 指成 分 或 组 织 呈梯 度 分 布 的硬质 合金 Ｊ梯 度结 构 硬 质 合 金恰 好 利 ．
２ Ｏ世纪 ７ ０年代 瑞典 Ｓ ｎ ｖｋ（ ａｄ ｉ 山特维 克 ） 公
司率 先 采用 低成 本 的 缺碳 硬 质合 金 渗碳 技术 开
发 出双相 梯度 硬 质合金 Ｄ （ ｕ ｌ ｒｐ ｒ ） 金 ， Ｐ Ｄ ａ Ｐｏ ｅ ｙ 合 ｔ
该技术已于 １８ 年 １ 月 申请 了美国专利 ｊ并 ９５ ０ ，
同部位 以不 同的性 能． 渗碳 处理 后 制 品形 成 三 经 明治 结构 ： 表层 的 相被 消 除 ， ｏ向中心 部 位迁 ｃ 移 ， 表层 Ｃ 使 ｏ含 量偏低 ； 中间存在 一个 富 Ｃ ｏ层 ； 而心 部为仍 有 相存 在 的三 相 合金 ． 种 Ｃ 这 ｏ含 量梯 度分 布 的硬 质合 金 表 层 硬 度 高 ， 磨 性 好 ， 耐
心部具 有 良好 的 冲击 韧性 ， 金 的耐 磨性 和 韧性 合 得 到 了很好 的协 调 ， 用 效果 较传 统 制 品有 显著 使 提 高 ． 技术 被誉 为 “ 该 硬质 合金 历史 自 １５ ９０年 以
来 最重 要 的革新 ” ．
１ 发 展 历 程
１ １ 双 相梯 度硬 质 合金 ．
Ｋ １ １２ ） 重庆文理学 院科研项 目（ ２ １ Ｘ ４ ． Ｊ２ ２ ２ ； Ｙ ０ ｌ Ｃ ４） ［ 作者简介 ］ 陈巧旺 （９ ２一） 男， １８ ， 河北石家庄人 ， 助教 ， 硕士 ， 主要从事粉末冶金方面的研究． ［ 通讯作者 ］ 中涛 （９ ４一） 男 ， 姜 １８ ， 山东聊城人 ， 助教 ， 硕士 ， 主要从事粉末冶金方面的研究．
［ 关键 词 ］ 袁层 富立方相 梯度 硬 质合金 ； 涂层基 体 ； 观 组 织 微 ［ 中图分 类号 ］Ｆ２ ； Ｇ ３． ［ Ｔ １４ Ｔ １５５ 文献标志码 ］ ［ Ａ 文章编号 ］６３— ０２ ２１ ）５－ ０９— ４ １７ ８ １（０２ ０ ＯＯ ０ 硬 质合 金 由脆 性 的硬 质 相 和 韧 性 的粘 结 相 组 成 ， 主要特 性决 定 了硬 质合 金 材料 存 在耐 磨 其
控 的脱碳 相 ＷＣ＋Ｃ 三相 非 正 常 组织 合 金 ， ｏ＋ 然后 对此 合金 进行 渗碳 处理 ， 对合 金 内各 梯 度 并
层 的厚度 进行 有效 控制 ． 的实 质是 在 制取 含 有 它
均匀 分布 的缺碳 １相硬 质合 金 的基础 上 ， 过 渗 １ 通 碳 处 理来 改变 合金 中粘 结相 的分 布 ， 赋予 合 金不
Ｖ０ ． Ｎｎ ５ １ ３１
第３ １卷
第 ５期
梯 度 硬 质 合 金 的 发 展 趋 势
陈巧 旺 ， 中涛 ， ，姜 一 刘 兵 ， 李 力 ， 陈 慧 ，
（． １重庆文理学院材料交叉学科研究中心 ， 重庆 永川 ４２６ ； ． ０ １０ ２ 重庆市高校微纳米材料工程与技术重点实验室，重庆 永川 ４２６ ） ０ １０
［ 摘
要］ 对梯 度硬 质合 金 的发 展 趋 势进 行 综 述 ． 其微 观 结构 、 用性 能及 形 成机 理 进 行 分 对 使
析， 并对 表层 富立 方相 梯度 硬质 合金 进行 相 关研 究． 究表 明 ， 层 富 立 方相 梯 度硬 质 合金 以 研 表
其特 殊 的结构 和优 异 的性 能将 成为梯 度硬 质 合金 的 最新发展 方向．
用 其特 殊 的结构 或 成分 梯度 变化 ， 不 同的部 位 对 赋 予不 同 的性能 ， 整体 制 品获 得优 异 的综 合 机 使 械性 能 ． 梯度 硬质 合 金可 以很 好 地解 决 均匀 结 构 硬 质合 金 中耐磨 性 和韧性 之 间 的矛盾 ， 而提 高 从 硬 质合 金 的综 合 性 能 和 使 用 寿 命 ． 因此 ， 其 出 从 现 开始 ， 备受 科研 工作 者重 视 ．
９
图 １为双相 梯度 硬质合 金 的 金相 照 片． 内部
层 的厚 度 由 （ ） 表示 ． ２式
２
为 ＷＣ＋ｃ 三 相合 金 区域 ， ｏ＋ 中间 环形 区域 为
富Ｃ ｏ区域 ， 外部 为 ＷＣ＋Ｃ ０两相合 金 区域 ． 类 该
尝ｃ ［ ㈣ ［ ￡ （ｃ ］ Ｎ（ ）Ａ （
（） ２
合金 主要 用 于 硬 质 合 金 球 齿．目前 Ｓ ｎ ｖｋ（ ａ ｄ ｉ 山 特维 克 ） 司 已 推 出 ３个 牌 号 的 产 品 ： Ｐ ５ 公 Ｄ５， Ｄ ６ ， Ｐ ５ 在 石灰 石 隧道 钻 孔 中 ， Ｐ０ Ｄ ６ ． 采用 带 Ｄ ５ Ｐ５
于 １８ ９ ８年 ３月 被正式 授 权 ． Ｐ合 金 技 术 主要 包 Ｄ
括 两个 方 面 ， 先制 得含 均匀 细 小且 体 积 分数 可 首
［ 收稿 日期 ］０ ２— ５—３ ２１ ０ ０
图 １ 双 相 梯 度 硬 质 合 金 的金 相 照 片
［ 基金项 目］ 重庆市 自然 科学 基金计 划 重点 项 目院士 专项 （ Ｓ Ｃ ２ １ Ｙ Ｏ０ ） 重庆 市教 委科学 技术 研究 项 目（ Ｊ １２ ２ Ｃ Ｔ ，００ Ｚ ０ ９ ； Ｋ１１１
重庆文理学院学报 （ 自然科学版）
Ｊｕｎ ｆ ｈｎｑｎ ｎｖｒｔ ｆ ｒ ｎ ｃｅｃｓ（ ａ ｒｌ ｃｅｃ ｄｔ ｎ ｏｒａ ｏ ｏｇｉｇＵ ｉ ｓｙｏ ｔ ａｄＳｉ ｅ Ｎ ｔ ａ ＳｉｎｅＥ ｉｏ ） ｌ Ｃ ｅｉ Ａ ｓ ｎ ｕ ｉ
０ｃ．．２ １ ｔ ０２
性 和韧 性 之 间的矛 盾 ， 种矛 盾 在传 统 的均匀 结 这 构 硬质 合金 中难 以解 决 ． ９ ７年 ， １８ 日本 科 学 家 首 次 提 出梯 度 功 能 材 料 （ ｕ ｃ ｏ ａ ｙＧ ａ ｉ ｔ － Ｆ ｎ ｔ ｎ ｌ ｒｄｅ ｉ ｌ ｎ Ｍａ ｔｒ ｌ， Ｇ 的 概 念 ¨ ， 将 这 一 概 念 应 用 于 硬 ｅｉ ｓ Ｆ Ｍ） ａ Ｊ并 质 合金 领域 ， 产生 了梯 度硬 质合 金 ． 便 所 谓梯 度 硬质 合 金 是 指成 分 或 组 织 呈梯 度 分 布 的硬质 合金 Ｊ梯 度结 构 硬 质 合 金恰 好 利 ．
２ Ｏ世纪 ７ ０年代 瑞典 Ｓ ｎ ｖｋ（ ａｄ ｉ 山特维 克 ） 公
司率 先 采用 低成 本 的 缺碳 硬 质合 金 渗碳 技术 开
发 出双相 梯度 硬 质合金 Ｄ （ ｕ ｌ ｒｐ ｒ ） 金 ， Ｐ Ｄ ａ Ｐｏ ｅ ｙ 合 ｔ
该技术已于 １８ 年 １ 月 申请 了美国专利 ｊ并 ９５ ０ ，
同部位 以不 同的性 能． 渗碳 处理 后 制 品形 成 三 经 明治 结构 ： 表层 的 相被 消 除 ， ｏ向中心 部 位迁 ｃ 移 ， 表层 Ｃ 使 ｏ含 量偏低 ； 中间存在 一个 富 Ｃ ｏ层 ； 而心 部为仍 有 相存 在 的三 相 合金 ． 种 Ｃ 这 ｏ含 量梯 度分 布 的硬 质合 金 表 层 硬 度 高 ， 磨 性 好 ， 耐
心部具 有 良好 的 冲击 韧性 ， 金 的耐 磨性 和 韧性 合 得 到 了很好 的协 调 ， 用 效果 较传 统 制 品有 显著 使 提 高 ． 技术 被誉 为 “ 该 硬质 合金 历史 自 １５ ９０年 以
来 最重 要 的革新 ” ．
１ 发 展 历 程
１ １ 双 相梯 度硬 质 合金 ．
Ｋ １ １２ ） 重庆文理学 院科研项 目（ ２ １ Ｘ ４ ． Ｊ２ ２ ２ ； Ｙ ０ ｌ Ｃ ４） ［ 作者简介 ］ 陈巧旺 （９ ２一） 男， １８ ， 河北石家庄人 ， 助教 ， 硕士 ， 主要从事粉末冶金方面的研究． ［ 通讯作者 ］ 中涛 （９ ４一） 男 ， 姜 １８ ， 山东聊城人 ， 助教 ， 硕士 ， 主要从事粉末冶金方面的研究．
［ 关键 词 ］ 袁层 富立方相 梯度 硬 质合金 ； 涂层基 体 ； 观 组 织 微 ［ 中图分 类号 ］Ｆ２ ； Ｇ ３． ［ Ｔ １４ Ｔ １５５ 文献标志码 ］ ［ Ａ 文章编号 ］６３— ０２ ２１ ）５－ ０９— ４ １７ ８ １（０２ ０ ＯＯ ０ 硬 质合 金 由脆 性 的硬 质 相 和 韧 性 的粘 结 相 组 成 ， 主要特 性决 定 了硬 质合 金 材料 存 在耐 磨 其
控 的脱碳 相 ＷＣ＋Ｃ 三相 非 正 常 组织 合 金 ， ｏ＋ 然后 对此 合金 进行 渗碳 处理 ， 对合 金 内各 梯 度 并
层 的厚度 进行 有效 控制 ． 的实 质是 在 制取 含 有 它
均匀 分布 的缺碳 １相硬 质合 金 的基础 上 ， 过 渗 １ 通 碳 处 理来 改变 合金 中粘 结相 的分 布 ， 赋予 合 金不
Ｖ０ ． Ｎｎ ５ １ ３１
第３ １卷
第 ５期
梯 度 硬 质 合 金 的 发 展 趋 势
陈巧 旺 ， 中涛 ， ，姜 一 刘 兵 ， 李 力 ， 陈 慧 ，
（． １重庆文理学院材料交叉学科研究中心 ， 重庆 永川 ４２６ ； ． ０ １０ ２ 重庆市高校微纳米材料工程与技术重点实验室，重庆 永川 ４２６ ） ０ １０
［ 摘
要］ 对梯 度硬 质合 金 的发 展 趋 势进 行 综 述 ． 其微 观 结构 、 用性 能及 形 成机 理 进 行 分 对 使
析， 并对 表层 富立 方相 梯度 硬质 合金 进行 相 关研 究． 究表 明 ， 层 富 立 方相 梯 度硬 质 合金 以 研 表
其特 殊 的结构 和优 异 的性 能将 成为梯 度硬 质 合金 的 最新发展 方向．
用 其特 殊 的结构 或 成分 梯度 变化 ， 不 同的部 位 对 赋 予不 同 的性能 ， 整体 制 品获 得优 异 的综 合 机 使 械性 能 ． 梯度 硬质 合 金可 以很 好 地解 决 均匀 结 构 硬 质合 金 中耐磨 性 和韧性 之 间 的矛盾 ， 而提 高 从 硬 质合 金 的综 合 性 能 和 使 用 寿 命 ． 因此 ， 其 出 从 现 开始 ， 备受 科研 工作 者重 视 ．
９
图 １为双相 梯度 硬质合 金 的 金相 照 片． 内部
层 的厚 度 由 （ ） 表示 ． ２式
２
为 ＷＣ＋ｃ 三 相合 金 区域 ， ｏ＋ 中间 环形 区域 为
富Ｃ ｏ区域 ， 外部 为 ＷＣ＋Ｃ ０两相合 金 区域 ． 类 该
尝ｃ ［ ㈣ ［ ￡ （ｃ ］ Ｎ（ ）Ａ （
（） ２
合金 主要 用 于 硬 质 合 金 球 齿．目前 Ｓ ｎ ｖｋ（ ａ ｄ ｉ 山 特维 克 ） 司 已 推 出 ３个 牌 号 的 产 品 ： Ｐ ５ 公 Ｄ５， Ｄ ６ ， Ｐ ５ 在 石灰 石 隧道 钻 孔 中 ， Ｐ０ Ｄ ６ ． 采用 带 Ｄ ５ Ｐ５
于 １８ ９ ８年 ３月 被正式 授 权 ． Ｐ合 金 技 术 主要 包 Ｄ
括 两个 方 面 ， 先制 得含 均匀 细 小且 体 积 分数 可 首
［ 收稿 日期 ］０ ２— ５—３ ２１ ０ ０
图 １ 双 相 梯 度 硬 质 合 金 的金 相 照 片
［ 基金项 目］ 重庆市 自然 科学 基金计 划 重点 项 目院士 专项 （ Ｓ Ｃ ２ １ Ｙ Ｏ０ ） 重庆 市教 委科学 技术 研究 项 目（ Ｊ １２ ２ Ｃ Ｔ ，００ Ｚ ０ ９ ； Ｋ１１１