关于YT类硬质合金如何选用复式碳化物(固溶体)的探讨

2023-01-05 15:49:07

目前,国内生产YT类合金选用的复式碳化物主要有三种:3/7(4K24)、4/6(4K32)、5/5(4K40),其中4/6用量最大。但从合金结构、复式碳化物的溶解度和固溶度以及物质扩散的热力学等方面来考察,4/6的复式碳化物恰恰是最不适宜的,应当取谛。它是原设计人在 3/7和5/5之间的简单平均,没有从固溶体及合金整体结构上进行深入研究。

       首先,我们分析一下3/7的固溶体。该固溶体的主要特点是:在合金烧结温度下,WC在TiC中的溶解度是饱和的,因此,合金结构比较平稳,工艺容易控制。但本人在《技术研究》的《与合金厂家技术交流1》一文中已作论述,生产不同牌号的合金应选用变化的近似3:7, 不能一概为传统的TiC/WC=29/71。3/7固溶体适应于非高精端和控制手段非国际先进水平的合金生产厂家。但如果工艺控制和设备能力达到国际先进水平,则应选用5/5的固溶体甚至是超细颗粒的固溶体和其他合金生产原料。
     我们知道,5/5的固溶体属严重未饱和固溶体,它在合金生产过程中很容易形成“环状结构”。 “环状结构”的形成主要是由于该固溶体属严重未饱和型,而另配进去的WC在合金烧结过程中将不断向固溶体中溶解。由于合金烧结温度和时间都不能满足WC在固溶体中的完全溶解。因此,从内到外,TiC逐渐减少,而WC逐渐增多,以至于最外层为完全的WC(从理论上讲)。因此,合金金相就形成不同层次的颜色变化,看上去就像一个“环”。
     那么“环”的出现对合金是好还是坏呢?我认为控制好的话肯定就非常有益,控制不好就会起坏作用。也就是我前面提到的合金生产工艺以及原料选用属国际先进者可以,否则还不如用3/7的固溶体。为什么这样说呢?简而言之,一个“环”就是WC在TiC中的递度溶解,形成合金局部的不平衡。但只要控制好,它仍然是短程无序而长程有序。“环”的存在增加了合金的耐磨性,但同时也增加了合金的脆性。但由于“环”的外层为WC ,这样反而增强了钴对硬质相的湿润性。因此,合金因“环”变脆的状况得以缓冲和抵销。

     如果在混合料中还需添加Ta、Nb等成份较多时,就非得用5/5的固溶体,因 钴对  Ta、Nb的湿润性很差,也就是说Ta、Nb必须与W、Ti固溶后才能被湿润,所以只有5/5的固溶体才能在合金烧结过程中最大限度的溶解Ta、Nb。这时采用3/7是最差的。
     总之,随着技术的进步和企业整体实力的增强,固溶体选材最终将选用细颗粒和超细颗粒的5/5及其他合金原料。

长沙琅峰金属材料有限公司

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