硬質合金球齒的梯度結構優化

梯度結構硬質合金的製備原理是採用含碳量較低的硬質合金，通過真空燒結獲得η相硬質合金，並在滲碳氣氛中處理以改變Co粘結相的分佈情況，使硬質合金球齒不同部位分佈不同含量的Co。這就是所謂的梯度分佈，硬質合金球齒最外層Co含量較低的貧Co層，中間層為Co含量較高的富Co層，而最內層為WC、Co、η三相顯微組織。

梯度結構硬質合金最外層WC含量較高，具有較高的耐磨性，而中間層Co含量較高，具有較高的韌性，所以在鑿岩或是挖掘鑽孔使用時該類的硬質合金球齒所對應的破壞載荷更高，使用壽命更長。例如，在石灰石隧道鑽孔中所採用的帶DP55圓錐形球齒的φ45mm衝擊鑽頭，在鑽進速度1.96m/min下所有的平均使用壽命為3121m，而常規的硬質合金球齒鑽頭在1.48m/min下使用壽命只能達到1000m。

國內外許多相關的研究人員做了一些關於梯度結構硬質合金球齒方面的研究，主要針對的是燒結體的尺寸、燒結體的碳含量、滲碳氣氛、滲碳溫度、滲碳時間等因素對硬質合金梯度的影響。實踐研究表明，要形成梯度結構硬質合金，燒結體所含的碳量需比理論值低0.1%-0.4%，適當提高滲碳溫度有利於液相Co向燒結體內部遷移。此外，對於不同粒度的燒結體，應相應選擇不同的滲碳時間。

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