梯度硬质合金基体表层碳含量的控制

硬质合金中碳含量控制是一个非常关键的问题。当合金中缺碳时，在合金中会形成脆性η相，η相的出现将大幅降低硬质合金的断裂韧度和强度。目前已知的η相主要有M6C型的Co3W3C、Co2W4C；M12C型的Co6W6CF、Co6W6C104F；Co3W9C4，除此之外，还有Co2W6C、Co2W8C3和Co3W10C4等。当合金中碳过量时，合金中的石墨相也将对合金的性能产生不利影响。采用化学气相沉积方法在梯度合金基体表面涂敷TiC高硬耐磨材料，在1000℃时，发生如下反应：

TiCl4+CH4+H2TiC+4HCl+H2

化学反应过程中生成的TiC沉积在基体的表面，然而实验发现，在化学气相沉积TiC涂层过程中，伴随着如下反应的进行：

TiCl4+C+2H2TiC+4HCl

反应的结果将导致在涂层基体的表面脱碳，从而在涂层与基体之间形成脆性η相，对涂层工具材料产生不利的影响。为了避免在化学气相沉积TiC过程中涂层与基体之间脆性η相的形成，通常在制备梯度合金基体时，通过合理的控制制备工艺，在合金基体的表面生成少量的石墨相，这些石墨相在随后的化学气相沉积过程中与TiCl4和H2反应而被消除。这样硬质合金工具材料在经过化学气相沉积后涂层与基体之间既不存在石墨相也不存在脆性η相，涂层与基体之间具有紧密的冶金结合，提高了硬质合金涂层工具材料的使用性能。  


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