硬质合金基础知识及行业应用
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精品
2、硬质合金矫顽磁力测定
A、硬质合金矫顽磁力定义及测试原理 铁磁材料在磁场中其磁化强度随磁场强度的增加
而增大，当被磁化达到饱和状态时，称为饱和磁化 强度。撤去磁场后，铁磁材料中仍保留一定的磁化 强度叫剩磁强度。使这种剩磁强度为零时，所需反 向磁场强度的量值，叫做矫顽磁力。用HCJ表示， 单位为A/m或kA/m。 B、硬质合金矫顽磁力的影响因素 1）、矫顽磁力随温度的升高而下降。 2）、应力和形变使磁化发生困难，矫顽磁力增加。
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3）、晶粒愈细，晶界便愈多，磁化的阻力也愈大，愈难磁化，磁 力变大。 4）、通常情况下，硬质合金矫顽磁力随着钴含量的增加而降低， 同钴含量的合金，其晶粒度愈细，矫顽磁力越高，合金中若出现η 相则矫顽磁力有一个异常高的值。 C、测量硬质合金矫顽磁力的意义 1）、作为衡量组织结构变化的依据。硬质合金中钴含量增加，矫 顽磁力下降，钴分散度越大，矫顽磁力越高。因此，矫顽磁力可 以作为间接衡量合金中WC晶粒大小的参数。 2）、作为考察工艺变化的依据。湿磨时间长，粉末颗粒细，于是 合金的晶粒度细，矫顽磁力高。合金中出现渗碳，往往矫顽磁力 偏低，合金中出现脱碳，则矫顽磁力偏高。合金欠烧，矫顽磁力 偏高，合金过烧，矫顽磁力偏低。烧结时冷却速度越大，矫顽磁 力愈大。
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孔隙产生的原因（一）
• 在硬质合金生产中一些其他原因也可能造成产 品孔隙大增，例如：严重过烧、欠烧、为压好等。 严重过烧时，一般产生10-20μm的B类孔隙且大 部分分布在样品的表面，过烧时，试样的晶粒会 长大，欠烧时，孔隙一般比较细小，且集中在试 样的中心部位，欠烧时，试样的晶粒成型不是很 好，我们通常不能仅仅只通过孔隙的大小来判断 样品是过烧还是欠烧，必须通过其他性能指标进 行综合判断。 未压好造成的孔隙，一般成了三角形、飞鸟型 或菱形，一般集中在压力达不到的刃口或尖角处
• 性能特点：硬度高、耐磨性高；抗压强度高 （可达6000MPa）； 稳定性好；脆性较大。 与工具钢相比，硬质合金可提高工具寿命、 提高了切削速度和劳动效率、改善工件的精 度和光洁度。
精品
பைடு நூலகம்
硬质合金生产流程
碳化处理
硬质合金生产过程
涂层加工
精品
压制 烧结
Co粉的形貌 X1,0000
WC粉的形貌 X5,000
精品
硬质合金检测手段及常见缺陷
精品
1、硬质合金密度的测定
密度的概念：即单位体积物体的质量,符号用ρ表示，单位 为：g/cm3。硬质合金密度测定结果准确到0.01 g/cm3。 计算公式ρ＝m/v。
测量密度的意义 硬质合金密度是在已知牌号的情况下，通过测量其
密度，主要考察其成份和组织是否变化，内部是否有孔 隙、夹杂和石墨等缺陷。 如：合金中出现石墨或较大孔隙和夹杂，密度会低于正 常值；合金出现η相时，则密度会大于正常值。
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• 金相分析目的 众所周知,硬质合金是以粉末冶金方法制得的,
是一种固相转变过程。因此这些合金制品内部和 表面存在各种具有工艺特征的缺陷,如孔隙、石墨、 污垢、 η 相等。对这些缺陷进行定性、定量，是 确定制品质量的重要环节。而对这些合金内部的 各种组织进行鉴别又是很重要的，它可以揭示工 艺（包括混料、压制、烧结）过程的各个环节的 正确与否.
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孔隙的分类
• 硬质合金检验中孔隙分为：
• 1、A类孔隙（孔隙尺寸＜10μm）
A孔隙分为：A02、A04、A06、A08
硬质合金基础知识及行业应用
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1、硬质合金基础知识介绍 2、硬质合金棒料生产流程 3、硬质合金检测手段及应用
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硬质合金的基础知识
• 定义：硬质合金是由一种或多种难熔金属的 碳化物（如碳化钨WC）作为硬质相，用金 属粘结剂钴（Co）、镍（Ni）、铁（Fe）作 为粘结相，经粉末冶金方法烧结而成的一种 硬度高、耐磨性高、抗压强度高的复合材料。
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4、硬质合金抗弯强度测定 1)、抗弯强度是试样在弯曲断裂前所承受的最大正应 力。单位：MPa(N/mm2)。
2）、硬质合金强度影响因素 A、合金中若碳过量时，将产生游离碳，碳不足时将产 生η相，都引起合金强度降低。 B、随着钴含量的增加，其精强品 度随之增加。
C、晶粒度的影响。增大WC晶粒，可显著改善合金的 强度和韧性，晶粒度分布宽的合金其强度低于晶粒度分 布窄的合金。
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硬质合金金相分析的内容
• 一、缺陷 1、孔隙 2、石墨 3、宏观孔洞 4、其他（为压好、裂纹、分层） 二、组织 1、晶粒度的测定（晶粒的分布） 2、脱碳 3、钴层厚度（钴池）
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孔隙度
孔隙度是指某一视场内孔隙所占面积的百 分比，即
x=a/b×100% 式中：x---孔隙度
a---视场内孔隙面积的总和 b---视场的总面积
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3、硬质合金钴磁的测定
硬质合金的钴磁是指合金中能产生磁性钴的百分含量。 意义：1）钴磁与合金的成份有关，但与晶粒度无关。钴
磁能准确地反映合金内部微观组织结构的变化，并能以准 确的量的关系表达出来。 2）、能简单快速测量出合金中的百分钴含量。 3）、合金中的钴磁随着碳含量的减少而降低。 4）、根据钴磁值能分辨合金η相多少的程度。 5）、合金的钴磁高，它的抗弯强度也高。
D、显微相缺陷的影响 在合金内部缺陷的周围引起应力的集中，会加速裂纹 的形成，从而使合金强度降低。 η相使合金变脆，钴分 布不均匀，造成钴集中的现象等，都使强度降低。
不同牌号的料互相掺杂，降低强度。 合金内部气孔、环状结构、针状WC或杆状WC都 会在受力下产生裂纹而破坏，使强度降低。
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5、硬质合金的金相显微分析
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1、混合料生产设备及工艺
酒精湿磨 90 h
搅拌球磨机及磨球与混合料之间的作用
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2、制粉工艺及设备
图6 喷雾干燥塔
精品 图7 喷雾干燥塔自动控制系统
3、压制
85-90 KN
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4、烧结工艺及生产设备
图10 真精品空烧结炉
烧结
1450°C 60bar
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整个烧结过程大致可分为四个阶段： （1） 脱蜡预烧阶段（＜ 800℃ ） （2） 固相烧结阶段（800℃ ~共晶温度——1340℃ ） （3）液相烧结阶段（共晶温度~烧结温度——1400℃ ） （4）冷却阶段（烧结温度~室温）
2、硬质合金矫顽磁力测定
A、硬质合金矫顽磁力定义及测试原理 铁磁材料在磁场中其磁化强度随磁场强度的增加
而增大，当被磁化达到饱和状态时，称为饱和磁化 强度。撤去磁场后，铁磁材料中仍保留一定的磁化 强度叫剩磁强度。使这种剩磁强度为零时，所需反 向磁场强度的量值，叫做矫顽磁力。用HCJ表示， 单位为A/m或kA/m。 B、硬质合金矫顽磁力的影响因素 1）、矫顽磁力随温度的升高而下降。 2）、应力和形变使磁化发生困难，矫顽磁力增加。
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3）、晶粒愈细，晶界便愈多，磁化的阻力也愈大，愈难磁化，磁 力变大。 4）、通常情况下，硬质合金矫顽磁力随着钴含量的增加而降低， 同钴含量的合金，其晶粒度愈细，矫顽磁力越高，合金中若出现η 相则矫顽磁力有一个异常高的值。 C、测量硬质合金矫顽磁力的意义 1）、作为衡量组织结构变化的依据。硬质合金中钴含量增加，矫 顽磁力下降，钴分散度越大，矫顽磁力越高。因此，矫顽磁力可 以作为间接衡量合金中WC晶粒大小的参数。 2）、作为考察工艺变化的依据。湿磨时间长，粉末颗粒细，于是 合金的晶粒度细，矫顽磁力高。合金中出现渗碳，往往矫顽磁力 偏低，合金中出现脱碳，则矫顽磁力偏高。合金欠烧，矫顽磁力 偏高，合金过烧，矫顽磁力偏低。烧结时冷却速度越大，矫顽磁 力愈大。
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孔隙产生的原因（一）
• 在硬质合金生产中一些其他原因也可能造成产 品孔隙大增，例如：严重过烧、欠烧、为压好等。 严重过烧时，一般产生10-20μm的B类孔隙且大 部分分布在样品的表面，过烧时，试样的晶粒会 长大，欠烧时，孔隙一般比较细小，且集中在试 样的中心部位，欠烧时，试样的晶粒成型不是很 好，我们通常不能仅仅只通过孔隙的大小来判断 样品是过烧还是欠烧，必须通过其他性能指标进 行综合判断。 未压好造成的孔隙，一般成了三角形、飞鸟型 或菱形，一般集中在压力达不到的刃口或尖角处
• 性能特点：硬度高、耐磨性高；抗压强度高 （可达6000MPa）； 稳定性好；脆性较大。 与工具钢相比，硬质合金可提高工具寿命、 提高了切削速度和劳动效率、改善工件的精 度和光洁度。
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பைடு நூலகம்
硬质合金生产流程
碳化处理
硬质合金生产过程
涂层加工
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压制 烧结
Co粉的形貌 X1,0000
WC粉的形貌 X5,000
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硬质合金检测手段及常见缺陷
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1、硬质合金密度的测定
密度的概念：即单位体积物体的质量,符号用ρ表示，单位 为：g/cm3。硬质合金密度测定结果准确到0.01 g/cm3。 计算公式ρ＝m/v。
测量密度的意义 硬质合金密度是在已知牌号的情况下，通过测量其
密度，主要考察其成份和组织是否变化，内部是否有孔 隙、夹杂和石墨等缺陷。 如：合金中出现石墨或较大孔隙和夹杂，密度会低于正 常值；合金出现η相时，则密度会大于正常值。
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• 金相分析目的 众所周知,硬质合金是以粉末冶金方法制得的,
是一种固相转变过程。因此这些合金制品内部和 表面存在各种具有工艺特征的缺陷,如孔隙、石墨、 污垢、 η 相等。对这些缺陷进行定性、定量，是 确定制品质量的重要环节。而对这些合金内部的 各种组织进行鉴别又是很重要的，它可以揭示工 艺（包括混料、压制、烧结）过程的各个环节的 正确与否.
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孔隙的分类
• 硬质合金检验中孔隙分为：
• 1、A类孔隙（孔隙尺寸＜10μm）
A孔隙分为：A02、A04、A06、A08
硬质合金基础知识及行业应用
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1、硬质合金基础知识介绍 2、硬质合金棒料生产流程 3、硬质合金检测手段及应用
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硬质合金的基础知识
• 定义：硬质合金是由一种或多种难熔金属的 碳化物（如碳化钨WC）作为硬质相，用金 属粘结剂钴（Co）、镍（Ni）、铁（Fe）作 为粘结相，经粉末冶金方法烧结而成的一种 硬度高、耐磨性高、抗压强度高的复合材料。
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4、硬质合金抗弯强度测定 1)、抗弯强度是试样在弯曲断裂前所承受的最大正应 力。单位：MPa(N/mm2)。
2）、硬质合金强度影响因素 A、合金中若碳过量时，将产生游离碳，碳不足时将产 生η相，都引起合金强度降低。 B、随着钴含量的增加，其精强品 度随之增加。
C、晶粒度的影响。增大WC晶粒，可显著改善合金的 强度和韧性，晶粒度分布宽的合金其强度低于晶粒度分 布窄的合金。
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硬质合金金相分析的内容
• 一、缺陷 1、孔隙 2、石墨 3、宏观孔洞 4、其他（为压好、裂纹、分层） 二、组织 1、晶粒度的测定（晶粒的分布） 2、脱碳 3、钴层厚度（钴池）
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孔隙度
孔隙度是指某一视场内孔隙所占面积的百 分比，即
x=a/b×100% 式中：x---孔隙度
a---视场内孔隙面积的总和 b---视场的总面积
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3、硬质合金钴磁的测定
硬质合金的钴磁是指合金中能产生磁性钴的百分含量。 意义：1）钴磁与合金的成份有关，但与晶粒度无关。钴
磁能准确地反映合金内部微观组织结构的变化，并能以准 确的量的关系表达出来。 2）、能简单快速测量出合金中的百分钴含量。 3）、合金中的钴磁随着碳含量的减少而降低。 4）、根据钴磁值能分辨合金η相多少的程度。 5）、合金的钴磁高，它的抗弯强度也高。
D、显微相缺陷的影响 在合金内部缺陷的周围引起应力的集中，会加速裂纹 的形成，从而使合金强度降低。 η相使合金变脆，钴分 布不均匀，造成钴集中的现象等，都使强度降低。
不同牌号的料互相掺杂，降低强度。 合金内部气孔、环状结构、针状WC或杆状WC都 会在受力下产生裂纹而破坏，使强度降低。
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5、硬质合金的金相显微分析
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1、混合料生产设备及工艺
酒精湿磨 90 h
搅拌球磨机及磨球与混合料之间的作用
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2、制粉工艺及设备
图6 喷雾干燥塔
精品 图7 喷雾干燥塔自动控制系统
3、压制
85-90 KN
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4、烧结工艺及生产设备
图10 真精品空烧结炉
烧结
1450°C 60bar
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整个烧结过程大致可分为四个阶段： （1） 脱蜡预烧阶段（＜ 800℃ ） （2） 固相烧结阶段（800℃ ~共晶温度——1340℃ ） （3）液相烧结阶段（共晶温度~烧结温度——1400℃ ） （4）冷却阶段（烧结温度~室温）