梯度硬質合金基體表層碳含量的控制

硬質合金中碳含量控制是一個非常關鍵的問題。當合金中缺碳時，在合金中會形成脆性η相，η相的出現將大幅降低硬質合金的斷裂韌度和強度。目前已知的η相主要有M6C型的Co3W3C、Co2W4C；M12C型的Co6W6CF、Co6W6C104F；Co3W9C4，除此之外，還有Co2W6C、Co2W8C3和Co3W10C4等。當合金中碳過量時，合金中的石墨相也將對合金的性能產生不利影響。採用化學氣相沉積方法在梯度合金基體表面塗敷TiC高硬耐磨材料，在1000℃時，發生如下反應：

TiCl4+CH4+H2TiC+4HCl+H2

化學反應過程中生成的TiC沉積在基體的表面，然而實驗發現，在化學氣相沉積TiC塗層過程中，伴隨著如下反應的進行：

TiCl4+C+2H2TiC+4HCl

反應的結果將導致在塗層基體的表面脫碳，從而在塗層與基體之間形成脆性η相，對塗層工具材料產生不利的影響。為了避免在化學氣相沉積TiC過程中塗層與基體之間脆性η相的形成，通常在製備梯度合金基體時，通過合理的控制製備工藝，在合金基體的表面生成少量的石墨相，這些石墨相在隨後的化學氣相沉積過程中與TiCl4和H2反應而被消除。這樣硬質合金工具材料在經過化學氣相沉積後塗層與基體之間既不存在石墨相也不存在脆性η相，塗層與基體之間具有緊密的冶金結合，提高了硬質合金塗層工具材料的使用性能。  


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