你不知道的硬質(zhì)合金燒結(jié)加工工藝

2021-01-15

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硬質(zhì)合金是由各種碳化物和鐵族元素組成，這些材料的典型特點就是，通過液相燒結(jié)可以達到幾乎100%理論密度，燒結(jié)后，低的殘余孔隙度是成功應用硬質(zhì)合金于金屬切削、石油開采鉆頭或者金屬成形模具等高應力使用工況的關(guān)鍵。既然硬質(zhì)合金燒結(jié)加工如此重要，西迪小編便來和你仔細講講那些你不知道的硬質(zhì)合金燒結(jié)加工工藝。

硬質(zhì)合金燒結(jié)加工，必須仔細控制，以獲得希望的顯微組織和化學成分。在很多應用場合，硬質(zhì)合金都是以燒結(jié)態(tài)應用的。燒結(jié)態(tài)合金表面經(jīng)常承受條件苛刻的摩擦和應力，在大多數(shù)的切削金屬應用中，刀頭表面的磨耗深度只要超過0.2~0.4mm,工具就被判定報廢，所以，提高硬質(zhì)合金的表面性能是相當重要的。硬質(zhì)合金燒結(jié)加工主要的有兩種基本方法：一種是氫氣燒結(jié)——在氫氣中與常壓下通過相反應動學來控制零件成分，另一種是真空燒結(jié)——采用真空環(huán)境或降低環(huán)境氣體壓強，通過減緩反應動力學來控制硬質(zhì)合金成分。

真空燒結(jié)有著更為廣泛的工業(yè)應用。有時，還采用燒結(jié)熱等靜壓和熱等靜壓，這些技術(shù)都對硬質(zhì)合金的生產(chǎn)有著重要的影響。氫氣燒結(jié)：氫氣是還原性的氣氛，但當氫氣與燒結(jié)爐壁或承載裝置發(fā)生反應時會改變其他成分，提供合適的碳化勢以維持與硬質(zhì)合金的熱力學平衡。真空燒結(jié)與氫氣燒結(jié)相比，主要有以下幾個優(yōu)點：

首先真空燒結(jié)能極好的控制產(chǎn)品成分，在1.3~133pa壓強下，碳和氧氣在氣氛與合金之間的交換速率非常低。影響成分變化的主要因素是碳化物顆粒中的氧含量，因而在燒結(jié)硬質(zhì)合金的工業(yè)生產(chǎn)中，真空燒結(jié)占有優(yōu)勢。氫氣燒結(jié)時，由于氫氣的滲入以及氫與陶瓷爐部件的反應，使得爐內(nèi)的氣氛氣體的氧化勢增高。真空燒結(jié)不存在這些問題，爐內(nèi)氧化勢比氫氣燒結(jié)時低，因此，含有對氧化很敏感的碳化鈦，碳化鉭和碳化鈮的合金，真空燒結(jié)工藝，更為合適。

其次，真空燒結(jié)可靈活的控制燒結(jié)制度，特別是加熱升溫階段的升溫速率，以滿足生產(chǎn)的需要。真空燒結(jié)是間歇式操作，可靈活調(diào)節(jié)所需要的燒結(jié)制度，而氫氣燒結(jié)大多是連續(xù)燒結(jié)工藝，很能實現(xiàn)對各燒結(jié)階段的溫度進行準確的控制。

燒結(jié)熱等靜壓：燒結(jié)熱等靜壓有時也稱之為過壓燒結(jié)和加壓燒結(jié)。燒結(jié)爐實際上是一個可以充壓的真空燒結(jié)爐，為了減少或消除殘留空隙在燒結(jié)溫度下當零件內(nèi)形成封閉孔隙后，往爐內(nèi)充以惰性氣體對其施加等靜壓力，氬氣壓力在1.5~10Mpa，遠低于通常意義的熱等靜壓壓力。一個具體的燒結(jié)過程，包括潤滑劑清除、氧化物還原和碳化物合金燒結(jié)。當碳化物燒結(jié)出現(xiàn)閉孔時，才將爐內(nèi)的低壓熱的靜壓力升到較高的水平。熱等靜壓是在一個專門設計的高壓容器中進行的，利用氬氣加壓到100Mpa，溫度和傳統(tǒng)的燒結(jié)溫度大體一樣。通常是先燒結(jié)，在作等靜壓后續(xù)處理，以消除少量用正常燒結(jié)工藝消除不了的殘留空隙。熱等靜壓機是主要的關(guān)鍵投資，作為燒結(jié)的后處理工序，它增加了作業(yè)成本、能量和氣體的消耗和生產(chǎn)周期。熱等靜壓生產(chǎn)的硬質(zhì)合金具有晶粒細小，含量低的特點，因而強度更高但無論采用燒結(jié)熱等靜壓還是后熱等靜壓，只有建立了時間、溫度和壓力之間的合適關(guān)系，才能得到比氫氣的燒結(jié)和真空燒結(jié)產(chǎn)品高的強度。

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