硬质合金烧结的基本过程

按烧结发生的顺序，可将硬质合金烧结过程分为3个阶段：

第一阶段：预烧结阶段，通常指1000℃以下的烧结过程。这一阶段的目的是为后续烧结做准备，充分消除烧结障碍，使烧结能顺利进行。

在这一阶段内发生下列主要变化：
1）坯块中残留的应力，随烧结温度升高发生退火而逐渐消除。
2）坯块中粉末或成形剂吸收的水分、气体、残留的溶剂（喷雾或掺胶等过程中）由于温度上升被挥发。
3）坯块中的成形剂发生会发或热裂分解，碳的残留量随升温速度不同会发生变化。
4）在有氢气存在的情况下，由于氢气或坯块中碳的作用，颗粒表面或内部的氧化物被还原，产生的气体被溢出。
5）坯块中粉末颗粒与颗粒间（特别是黏结金属粉末颗粒间），开始表面扩散，出现“焊接”现象。尺寸收缩极微弱，坯块强度有所增加，能满足机械加工的要求。

第二阶段：烧结阶段，温度从1000℃刀烧结温度（烧结温度是指烧结压坯的最高温度）阶段。硬质合金产品，由于牌号、型号不同，烧结温度具有差异。一般WC/Co硬质合金所用的烧结温度在1380~1490℃之间，烧结时间（烧结时间是指压坯在烧结温度下保持的时间）为30~120 min。由于钴（其熔点为1495℃）与WC（熔点为2870℃）能够生成低熔点的共晶体（共晶体熔点1280~1340℃），出现液相是这个阶段的重要特征。由于液相的出现，在这个阶段发生的主要变化有：
1）碳化物不断溶解于液相内，如共晶温度时，WC在钴中的溶解度达到10%（原子分数）。
2）粉末颗粒由于液相表面张力的作用相互靠拢，颗粒间孔隙逐渐被液相填充，坯块密度显著增加。
3）坯块中颗粒与颗粒间，颗粒与液相间接触程度增加，坯块尺寸发生显著收缩，强度显著增加。

第三阶段：冷却阶段，温度从烧结温度下降刀室温的阶段。这一阶段发生的主要变化有：
1）随温度下降，液相中的碳化物溶解度降低，部分碳化物从液相中析出，或沉积在周围的碳化物表面，或生成新的碳化物颗粒。
2）随着温度下降，液相逐渐凝固，当温度降到共晶点以下时，合金凝成固体，产品形状基本固定，冷却继续进行，形成合金的最终组织结构。
3）冷却速度不同，合金中残留的热应力不同，黏结相中的碳化物含量也不同。


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