硬质合金球的残余压应力增强

WC的热膨胀系数为 3.84*10^-6K^-1，Co的热膨胀系数为12.5*10^-6K^-1。由于两者热膨胀系数的差异，烧结体冷却后，钴相的收缩便受到碳化钨晶粒的阻碍，从而使得合金中碳化钨和钴相存在两个方向相反的作用力：WC颗粒受到压应力作用，粘结相受到拉应力作用。因此，硬质合金球材料在冷却后因为高Co中间过渡层的存在会导致硬质合金球表层区与芯部区产生残余压应力，中间过渡层相应地存在残余拉应力。

根据断裂力学的相关知识，压应力对裂纹起到闭合作用，拉应力将促使裂纹扩展。室温下硬质合金球中表面的残余压应力的存在将会使得表面裂纹的形成困难，这是产生合金整体强化效果的重要原因。此外，裂纹一旦形成并扩展至富钴区时，尽管富钴区存在残余拉应力，将加速裂纹在Co相以及WC/Co相界面扩展，但是由于该区钴相含量高，钴良好的塑性变形大量消耗甚至耗尽裂纹前端的能量，有效地阻碍了硬质合金球裂纹的扩展。同时，由于富钴层中的钴固溶了较多的W，部分强化了Co，有利于阻碍裂纹的扩展。




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