WC-Co硬質合金相組成

WC-Co硬質合金是一種應用廣泛的材料,它有著高硬度、耐磨性好等諸多優點。WC-Co硬質合金的性能除與WC的晶粒大小、鈷含量等有關外,很大程度上還取決於合金的相成分、微結構及其存在形式,實際生產中由於受原材料及燒結工藝等因素的影響,合金中通常含有較複雜的組織結構。在實際燒結過程中,除了正常的WC相,還存在著WC在Co中的固溶相γ相、缺碳相η相等。其中γ相、η相是兩種比較重要的相成分。為此,需要以W-Co-C系相圖為依據,從熱力學角度來探討WC-Co合金的相組成。

 
W-C-Co三元系相圖片
 W-C-Co三元系相圖片
 
W-C-Co三元系相圖
WC-Co硬質合金實際上是W-Co-C三元系,由於存在少量的游離碳,在燒結溫度下會形成WC+γ+C或WC+γ+η三元相成分,如上圖所示為1150℃下,W-Co-C三元系等溫截面狀態圖。γ+WC兩相區一側的富碳方為γ+WC+C三相區和γ+C兩相區;另一側的貧碳方為γ+WC+η三相區,當燒結體含碳量僅在γ+WC兩相區內變化時,合金中才不會出現第三相。否則,將導致合金中夾碳或出現缺碳的η相。由於合金的強度與η相的結構及組成密切相關,而η相的出現則可能導致合金韌性變差,因此人們對合金中的γ、η相及相變過程進行了大量研究,試圖控制WC-Co合金中的相組成,以提高WC-Co合金的綜合性能。
 
η相
由於WC一Co硬質合金兩相(WC+γ)區的碳含量寬度很窄,在工業生產條件下,難免因工藝失控造成原料缺碳或燒結介質的脫碳作用,因而WC一Co硬質合金製品中經常出現缺碳的M6C型或M12C型的η相。
 
γ相
WC-Co硬質合金中的γ相是Co基Co-W-C的固溶體,在合金中γ相是以晶界分開的γ晶粒或以孤島形式不均勻分佈於基體內的γ晶疇所組成,γ晶粒和γ晶疇均呈等軸形或近於等軸形,並隨合金中Co含量的增加,γ晶疇體積分數也增加。
 
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