硬质合金生坯强度与预烧结温度的关系

硬质合金生坯强度对生坯加工影响极大,一般只有当生坯强度大于30Mpa,才具有可加工性。在预烧结时,预烧结强度直接取决于预烧结温度,所以必须对预烧结温度进行严格把控。
 
预烧结温度对预烧结生坯强度的影响如下图所示。由图可知,当预烧结温度高于720℃时,生坯强度随着预烧结温度的升高而升高。对于硬质合金生坯,由于碳化钨是硬质颗粒,生坯强度主要依靠成形剂的粘结,颗粒与颗粒之间的机械啮合力很小。根据热重曲线,在500℃时,成形剂基本挥发,生坯强度所依赖的联接力消失,粉末颗粒与颗粒之间的联接力主要依靠表面原子的扩散,初步烧结形成的颗粒表面原子间的引力。而这时原子表面扩散速率低,原子间的结合力很难提供足够的生坯强度,所以在720℃以下的烧结,预烧结坯表观强度比较低。随着温度升高,原子扩散速率进一步提高,当温度超过720℃时,钴粉颗粒与颗粒之间开始发生“焊接”现象,在这个阶段内生坯开始发生一定的收缩,生坯强度开始增加。从表观上看,预烧结坯的烧结强度显著增大。
 
预烧结温度与生坯强度关系图片
预烧结温度与生坯强度关系图片
 
根据硬质合金的烧结机理,对于预烧结坯,随着烧结温度的上升,成形剂逐渐挥发,预烧结坯的强度必然存在从降低再到逐渐升高的阶段。要使生坯具有可加工性,一般要求压坯的强度达到30Mpa以上。对于预烧结硬质合金生坯,只有当烧结温度超过800℃时,预烧结坯的强度才大于30Mpa。但是,当预烧结坯烧结温度大于950℃,强度将增加到80Mpa,这意味着原子的扩散很快,烧结颈趋于完善,这样进行机加工,将导致刀具与碳化钨直接接触,导致刀具切削次数减少,甚至刀具崩刃。
 
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