硬质合金回收材料的孔隙
时间：2019-04-30 作者：91再生 来源：91再生网
硬质合金回收由于生产工艺不成熟、价格昂贵以及烧结过程中纳米晶粒容易发生疯长等原因，迄今世界上还没有一家公司实现100nm粒度硬质合金材料的工业化规模生产。因此，纳米硬质合金材料的工业化应用还有待时日。但是人们发现，在细晶粒硬质合金基体中加入纳米颗粒，也可使硬质合金回收基体材料的硬度、韧性等综合性能有较大提高。因此，采用纳米复合强化是改善细晶粒硬质合金材料性能的有效途径。
制备纳米复合细晶粒硬质合金时，一个重要问题是在烧结过程中如何抑制晶粒的长大。细晶粒硬质合金在烧结时极易快速长大，晶粒长大会导致材料强度下降，单个的粗大WC晶粒常常是硬质合金发生断裂的重要诱因。通过添加抑制剂能有效阻止烧结过程中WC晶粒的长大，而消除WC晶粒局部长大的关键在于抑制剂的均匀分布。晶粒长大现象主要发生在WC的溶解沉淀过程中，即WC溶解在液相中并沉淀在较大WC晶体上而导致晶粒长大。抑制剂可抑制晶粒长大的一个重要机理在于加入抑制剂可降低WC在粘结相中的溶解度，使WC晶粒的溶解—析出机制受到阻碍，从而破坏晶粒长大的条件；同时，加入的抑制剂可沉积在WC晶粒的活化长大晶粒上，从而阻止晶粒进一步长大。
通常用于控制WC晶粒长大的抑制剂有VC、Cr3C2等，此外，添加的难溶碳化物还有TiC、ZrC、NbC、Mo2、HfC、TaC等。图1所示为制备WC-X-20%Co(X为添加的碳化物)硬质合金时(1400℃下烧结1小时)WC的平均晶粒度与各种碳化物单独添加量之间的关系。由图可见，各种碳化物抑制剂控制WC晶粒长大的效果顺序为：VC>Mo2C>Cr3C2>NbC>TaC>TiC>ZrC>HfC，其中VC的抑制效果最明显，而添加微量Mo2C和Cr3C2则几乎没有抑制WC晶粒长大的作用。
抑制剂的添加方式对超细硬质合金性能影响极大。在添加量相同的条件下，以单质形式加入抑制剂通常可使硬质合金材料的孔隙度更高、晶粒更细；而以固溶体形式加入抑制剂时，硬质合金材料的孔隙相对较少、晶粒较粗。按不同方式添加抑制剂的WC-8%Co硬质合金的性能指标见表2。可知，以固溶体形式添加抑制剂的硬质合金各项性能指标较好，材料抗弯强度有较大提高。以VC为例，如以单质形式添加，VC更容易溶解于Co相中，从而减少了W的溶解量；VC排列在WC/Co界面上，可阻止晶粒长大，并使晶粒生长不完整；在冷却过程中，#0向!0晶粒扩散，形成(W，V)C固溶体，由于形成固溶体时间短，在晶粒内造成较大微观应变，从而影响硬质合金的机械物理性能。如以固溶体形式添加VC抑制剂，WC、VC同时向Co相内扩散，V的溶解量有所减少，而W的溶解量增加，孔隙充填更为容易，但同时也使VC的抑制作用下降；在冷却过程中，由于部分VC已经以(W，V)C的形式存在，使晶粒内部的应变减小，晶粒生长更趋完整，从而提高了硬质合金的机械物理性能。
锯齿的角度就是锯齿在切削时的位置。锯齿的角度影响着切削的性能效果。对切削影响最大的是前角γ、后角α、楔角β。前角γ是锯齿的切入角，前角越大切削越轻快，前角一般在10-15°之间。后角是锯齿与已加工表面的之间的夹角，其作用是防止锯齿与已加工表面发生摩擦，后角越大则摩擦越小，加工的产品越光洁。硬质合金回收锯片的后角一般取值15°。楔角是由前角和后角派生出来的。但楔角不能过小，它起着保持据齿的强度、散热性、耐用度的作用。前角γ、后角α、楔角β三者之和等于90°。
锯齿的齿数，一般来说齿数越多，在单位时间内切削的刃口越多，切削性能越好，但切削齿数多需用硬质合金数量多，锯片的价格就高，但锯齿过密，齿间的容屑量变小，容易引起锯片发热；另外锯齿过多，当进给量配合不当的话，每齿的削量很少，会加剧刃口与工件的磨擦，影响刀刃的使用寿命。通常齿间距在15-25mm，应根据锯切的材料选择合理的齿数。
锯片的厚度从理论上我们希望锯片越薄越好，锯缝实际上是一种消耗。用硬质合金锯片锯板的材料和制造锯片的工艺决定了锯片的厚度。选择锯片厚度时应从锯片工作的稳定性以及锯切的材料去考虑。
锯片直径与所用的锯切设备以及锯切工件的厚度有关。锯片直径小，切削速度相对比较低；锯片直径大对锯片和锯切设备要求就要高，同时锯切效率也高。
硬质合金回收是目前世界上强度最高的合金。现在广泛使用的硬质合金主要有：一是以钴做粘结剂的碳化钨基合金；二是以钢做粘结剂的碳化钛/碳化钨基合金；三是以镍做粘结剂的碳化钨基无磁合金。用硬质合金来做刀具，它的硬度即使在1000度的高温下也不会有大的降低。因此，可以进行高速切削加工，切削速度每分钟达到2000米以上，以普通碳素钢刀具高出100多倍。用它制成的模具，可以冲压300多万次，比普通合金钢模具耐用60倍。无磁合金广泛用于生产磁性材料的成型模具。
