硬質合金球的斷裂韌性經過滲碳處理後在橫截面上從表面到芯部均形成了斷裂韌性的梯度分佈，芯部、表層、中間過渡層的斷裂韌性依次增加，表面層韌性較低，後逐漸增大至最大值後再減小。室溫下，碳化物骨架的脆性較大，硬質合金球的斷裂以脆性斷裂為主，斷裂裂紋的擴展主要靠粘結相的塑性變形來阻礙。因此，粘結相的性能對硬質合金球的斷裂有著重要的影響。

WC-Co硬質合金球中裂紋在Co粘結相中呈現“Z”字形擴展，而在WC/WC、WC/Co介面則為直線傳播規律，在WC內部亦為直線傳播。一般來說，相同情況下隨粘結劑含量的增加，硬質合金球具有更好的斷裂韌性；粘結劑含量相同時，隨著WC晶粒度的增大，粘結相平均自由程增加，斷裂韌性提高。此外，裂紋擴展過程中由於偏轉(增加斷裂面的面積增韌)、橋接等原因降低裂紋擴展能量。




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硬質合金球材料的斷裂韌性是其強度和塑性的綜合反映，其影響因素主要有WC晶粒度、粘結相的含量以及各相的性能等。對於WC-Co合金，在WC晶粒度相同時，隨粘結劑含量的增加，斷裂韌性增大;在粘結劑含量相同時，隨著WC晶粒度的增大，粘結相厚度增加，斷裂韌性提高。其硬度與斷裂韌性的關係為:硬度越高，斷襲韌性越低。

除了上述的幾個影響因素外，最主要是梯度結構對其裂紋擴展和斷裂韌性產生很大的影響。測量硬質合金球材料斷裂韌性的方法尚無統一標準。常用的方法有單邊V型切口梁法(SEVNB)、雙懸臂梁法(DCB)、壓痕法(IF)等。但前兩種方法都屬於宏觀測試，對於研究梯度材料微觀組織的影響是不合適的。壓痕法則對試樣的形狀尺寸沒有特殊要求，操作簡單，提高了效率，降低了成本，廣泛用於評定如硬質合金球材料的斷裂韌性。




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WC-Co硬質合金球的硬度與合金中硬質相的晶粒度、粘結相的含量等微觀組織結構的特徵參數有關。一般來說，WC-Co硬度合金球的硬度隨Co含量的增加或WC晶粒尺寸的增大而降低。滲碳處理後，WC-Co硬度合金球的硬度受兩個因素的影響：表面鑽含量的降低導致硬度的增加和WC晶粒的長大導致硬度的降低。短時間滲碳時，由於WC晶粒的長大不顯著，前者占主導地位，WC-Co硬度合金球的表面硬度相應增加，並隨滲碳時間的延長而增高；當滲碳時間較長時，由於合金表面的WC晶粒長大和粘結相的聚集，導致表面硬度降低。

滲碳處理後，合金表面硬度始終保持在較高的數值，確保了其耐磨性的要求。適當的提高滲碳溫度和延長滲碳時間有利於提高WC-CO硬質合金球的硬度。但是，過高的滲碳溫度和過長的滲碳時間則會由於WC晶粒的過分粗大而使硬度下降。此外，合金的芯部由於滲碳處理時溶解一析出機制的作用，WC晶粒也會出現輕微的長大。




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鎢合金網球配重塊材料以清潔金屬為原料生產的高比重鎢合金配重塊，具有高密度、高硬度、高耐磨性、無公害、符合國際環保標準的特點。它比重大（>18g/cm3），體積小，硬度高，抗擊打，耐腐蝕高溫，深受網球愛好者的喜愛。網球配重塊是安裝在網球拍邊緣用於改變平衡來改進選手的擊球的配件。當一個選手擊球時，他要儘量控制住擊球力度。這就是當球碰到最佳擊球點的位置時，往往是在網球拍的中心。同時，選手在擊球時儘量用平均力度擊球。沒有任何兩個選手可以用同一個網球拍以同樣的力度擊球。

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粉末冶金鎢坩堝廣泛用於稀土行業，主要用來冶煉和電解制取稀土金屬及其氧化物，其用途十分廣泛。然而在鎢坩堝的冶煉過程中易開裂是一個技術難題，在冶制的過程中，除了受到壓制壓力的影響之外還受到模具芯棒底端R值大小的影響。

表1 模具芯棒底端R值大小對鎢坩堝壓坯狀況的影響

從以上表格資料可以看出，模具芯棒底端R值太小會出現嚴重的裂紋和掉底現象，當R值太低則會出現燒結不透、成本高或由於鎢坩堝自身品質大而使用不便，生產中R值一般取16mm-25mm為宜。


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粉末冶金鎢坩堝廣泛用於稀土行業，主要用來冶煉和電解制取稀土金屬及其氧化物，其用途十分廣泛。然而在鎢坩堝的冶煉過程中易開裂是一個技術難題，在冶制的過程中，其壓坯狀況受到各種因素的影響，壓制壓力為影響因素之一。

表1  壓制壓力對鎢坩堝壓坯狀況的影響

從以上表格資訊可以看出，壓制壓力對鎢坩堝壓坯狀況具有一定的影響，壓制壓力太高或太低均會影響鎢坩堝壓坯的合格率。


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WC的熱膨脹係數為 3.84*10^-6K^-1，Co的熱膨脹係數為12.5*10^-6K^-1。由於兩者熱膨脹係數的差異，燒結體冷卻後，鈷相的收縮便受到碳化鎢晶粒的阻礙，從而使得合金中碳化鎢和鈷相存在兩個方向相反的作用力：WC顆粒受到壓應力作用，粘結相受到拉應力作用。因此，硬質合金球材料在冷卻後因為高Co中間過渡層的存在會導致硬質合金球表層區與芯部區產生殘餘壓應力，中間過渡層相應地存在殘餘拉應力。

根據斷裂力學的相關知識，壓應力對裂紋起到閉合作用，拉應力將促使裂紋擴展。室溫下硬質合金球中表面的殘餘壓應力的存在將會使得表面裂紋的形成困難，這是產生合金整體強化效果的重要原因。此外，裂紋一旦形成並擴展至富鈷區時，儘管富鈷區存在殘餘拉應力，將加速裂紋在Co相以及WC/Co相介面擴展，但是由於該區鈷相含量高，鈷良好的塑性變形大量消耗甚至耗盡裂紋前端的能量，有效地阻礙了硬質合金球裂紋的擴展。同時，由於富鈷層中的鈷固溶了較多的W，部分強化了Co，有利於阻礙裂紋的擴展。




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硬質合金球在製作過程中，滲碳後的硬質合金球的表面硬度高於未經過滲碳的燒結態硬質合金的硬度；隨著滲碳時間增加，合金的表面硬度值先增大後減小。其原因在於硬質合金球在滲碳處理過程中，在其內部形成了鈷的梯度分佈，表面的鈷含量降低，從而導致合金的表面硬度增大，相應地提高了合金的耐磨損性能。在滲碳處理過程中，隨著滲碳時間的延長，合金表層的WC晶粒有長大的趨勢，晶粒的長大將會使得合金的硬度降低，適當的梯度層厚度對提高合金的性能非常有利。

滲碳後形成梯度的硬質合金球的抗彎性能明顯優於燒結態的均勻的硬質合金球。材料的抗彎強度主要取決於WC晶粒的大小和鈷相厚度。在燒結過程中，隨著溫度的升高，WC晶粒逐漸長大，晶粒的比表面積減小，從而晶粒與晶粒之間的接觸面也減小，燒結體斷裂時的路徑縮短，加速燒結體發生斷裂；反之，WC晶粒越小，材料的斷裂過程中斷裂的路徑越長，增加了斷裂面積，有利於阻止材料發生斷裂。故過長時間的滲碳由於易於引起表面WC晶粒的過分長大，加速了硬質合金球斷裂的萌生，導致其橫向斷裂強度的下降。




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硬質合金球由於具有拋光性好、能量消耗低、化學性能穩定、耐磨、耐高溫、耐腐蝕，及可回收利用等優良特性，使其在石油鑽探抽油、制筆等領域被廣泛應用。

硬質合金球材料在滲碳初期階段，隨著滲碳時間的增加，硬質合金球材料的橫向斷裂強度值也相應的逐漸增加，滲碳達到一定時間以後，硬質合金球材料的橫向斷裂強度開始隨著滲碳時間的增加而減小。這主要是因為，在滲碳處理初期，隨著硬質合金梯度結構厚度的增加，硬質合金的橫向斷裂強度逐漸增大，但是當硬質合金球的梯度結構厚度超過一定值時，此時硬質合金芯部WC+Co+η三相區域過小，反而不利於合金的橫向斷裂強度的提高，為了獲得良好的綜合力學性能的硬質合金球，適當大小的WC+Co+η三相區域是非常重要的。




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