硬质合金球梯度结构形成的机理

脱碳硬质合金球经过渗碳处理以后，在其表层和次表层形成成分和组织梯度分布的特征区域。渗碳处理过程中，硬质合金球置于通有流动氢气的碳黑中，形成了一个具有渗碳能力的气氛。升温过程中，氢气首先与填料中的碳黑反应生产甲烷气体，然后甲烷气体裂解生产活性的碳原子，然后通过合金的表面向合金的内部扩散。活性碳原子向合金表面层扩散，使得表层的碳含量高于内部，而硬质合金球的碳含量的升高会降低合金的液相形成温度，故硬质合金球的表层先于内部出现液相；溶解在液相中的碳原子借助液相向内扩散，与几相接触发生几相分解反应，使得反应区的几相消失而形成札和钴相，液相含量随之增大。

同时，为了降低体系的自由能，在表层液相中碳浓度梯度的作用下，几相分解出的W原子借助于液相向表层迁移而与溶解于液相中的C原子结合形成WC，使得表层的W含量增加，并遵循硬质合金球液相烧结的溶解一析出规律而在试样表层颗粒较粗的WC上析出，导致表面的WC晶粒长大。W向外层迁移的结果是反应区形成了体积缺陷。




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