你不知道的硬質合金燒結加工工藝

2021-01-15

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硬質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，通過液相燒結可以達到幾乎100%理論密度，燒結后，低的殘余孔隙度是成功應用硬質合金于金屬切削、石油開采鉆頭或者金屬成形模具等高應力使用工況的關鍵。既然硬質合金燒結加工如此重要，西迪小編便來和你仔細講講那些你不知道的硬質合金燒結加工工藝。

硬質合金燒結加工，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，硬質合金都是以燒結態應用的。燒結態合金表面經常承受條件苛刻的摩擦和應力，在大多數的切削金屬應用中，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，提高硬質合金的表面性能是相當重要的。硬質合金燒結加工主要的有兩種基本方法：一種是氫氣燒結——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——采用真空環境或降低環境氣體壓強，通過減緩反應動力學來控制硬質合金成分。

真空燒結有著更為廣泛的工業應用。有時，還采用燒結熱等靜壓和熱等靜壓，這些技術都對硬質合金的生產有著重要的影響。氫氣燒結：氫氣是還原性的氣氛，但當氫氣與燒結爐壁或承載裝置發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合金的熱力學平衡。真空燒結與氫氣燒結相比，主要有以下幾個優點：

首先真空燒結能極好的控制產品成分，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，因而在燒結硬質合金的工業生產中，真空燒結占有優勢。氫氣燒結時，由于氫氣的滲入以及氫與陶瓷爐部件的反應，使得爐內的氣氛氣體的氧化勢增高。真空燒結不存在這些問題，爐內氧化勢比氫氣燒結時低，因此，含有對氧化很敏感的碳化鈦，碳化鉭和碳化鈮的合金，真空燒結工藝，更為合適。

其次，真空燒結可靈活的控制燒結制度，特別是加熱升溫階段的升溫速率，以滿足生產的需要。真空燒結是間歇式操作，可靈活調節所需要的燒結制度，而氫氣燒結大多是連續燒結工藝，很能實現對各燒結階段的溫度進行準確的控制。

燒結熱等靜壓：燒結熱等靜壓有時也稱之為過壓燒結和加壓燒結。燒結爐實際上是一個可以充壓的真空燒結爐，為了減少或消除殘留空隙在燒結溫度下當零件內形成封閉孔隙后，往爐內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。一個具體的燒結過程，包括潤滑劑清除、氧化物還原和碳化物合金燒結。當碳化物燒結出現閉孔時，才將爐內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，溫度和傳統的燒結溫度大體一樣。通常是先燒結，在作等靜壓后續處理，以消除少量用正常燒結工藝消除不了的殘留空隙。熱等靜壓機是主要的關鍵投資，作為燒結的后處理工序，它增加了作業成本、能量和氣體的消耗和生產周期。熱等靜壓生產的硬質合金具有晶粒細小，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系，才能得到比氫氣的燒結和真空燒結產品高的強度。

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