高性能硬质合金长条薄片状研制

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某些工业领域应用的粉末冶金烧结态硬质合金长条薄片状制品,要求形状平正,并兼备高耐磨性和高强韧性。其表面喷砂清理后直接与其他构件组合;或者表面磨削平直后与其他构件组合,倘若产生弯曲,则不能直接应用或给机加工增加了磨量和成本。影响长条薄片状制品变形的因素很多,诸如原料碳含量的均匀性、脱蜡后残留碳的均匀性,压坯密度的均匀性,烧结工艺参数(烧结温度、升降温速度、保温时间),装料方法,烧结气氛等,制备此产品的每个环节的失控,都可能诱发长条薄片状制品的变形。

$ C0 _9 L9 O: p% z2 t+ |影响长条薄片状制品弯曲的因素诸多,每道工序的失控都有可能导致制品的弯曲变形,但关键因素是烧结时炉料周围气氛的差异所导致合金各部位含碳量的不同引起的。一般装料方法中烧结坯料的弯曲规律是向靠石墨板的方向凹下,向有沾污的面凹下,凹下面的光学金相分析表明,此面明显渗碳。只要控制坯条周围烧结气氛一致,在其他工序基本稳定的情况下,产品的合格率可达到98%以上。
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' V$ T+ n& H0 z! p) X) A6 L" _: l在坯条烧结过程中,由于合金某部位增碳或脱碳,在合金内部形成碳梯度。含碳高的部位首先出现液相,即凝固温度低,最后凝固;而相对碳含量低的部位液相点温度高,后出现液相,在冷却时先凝固。这样,碳含量高的部位的液相势必向先凝固的碳含量低的部位移动,在这种液相表面张力和收缩驱动力的共同作用下,凝固顺序即收缩顺序从低碳含量部位到高碳含量部位,从而形成高碳含量面的凹下,低碳含量面的凸起。

(1)为解决硬质合金长条薄片状制品烧结时出现弯曲的难题,关键要素是保持烧结时炉料周围气氛的一致。
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(2)烧结时,填料氧化铝粉中的碳含量直接影响产品的组织和性能,最佳碳含量为15%(质量分数),合金的抗弯强度和硬度达到双高。低于此含量,合金将脱碳,出现η相;高于此含量,合金将渗碳,出现石墨相,两种情况性能都将下降。
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(来源：粉末冶金工业）