WC-Co硬质合金的显微结构参数

维普资讯 http://www.cqvip.com 第 1期 刘寿荣：WC—Co硬质合金的显微结构 63 1 WC．Co硬质合金显微结构参数和物理性能的测试结果 Table 1 Measurement results of microstructure parameter and test results of phy~cal property of WC-Co cemented carbide 图1 两相 WC—Co硬质合金显微结构参数间的关系(a)A ～A关系；(b)A～(1一C )关系；(C)L ～(1一C )关系 Fig．1 Relationships between mierostructure parameters in two-phase WC—Co cemented carbide (a)A T VS A；(b)A VS(1一Cwc)；(C)Lwc VS(1一Cwc) 反向对应关系图 1c都受到 相体积分数(或WC平 均晶粒尺寸)的制约。 式(3)和式(4)是描述两相 WC．Co硬质合金基本 结构参数间定量关系式(1)的近似形式，其计算误差 处在结构参数的测量误差范围内，因而用 c (或 )、 和 中任意两个参数都能近似且足够准确表征 两相 WC—Co硬质合金的显微结构特征即 WC相的离 散程度，在科研和生产质量控制中都是实用的。 3 讨论 3．1 验证 在不考虑 WC晶粒互相邻接的情况下，两相 WC 基硬质合金的维氏硬度 HV(MPa)可表为 y相自由程 ： 3．73×10-4 ： ± (m)的 Hall—Petch型关系 J： HV=H0+K2 (6) 其中 为 y相的原位 (“in situ”)硬度。对于两相 WC—Co系硬质合金，Ho=4400MPa，由实测数据求得 系数 K：6．8。根据“硬度的混合物规则”，Lee和 Gurland将两相 WC—Co硬质合金的维氏硬度 HV (MPa)与 WC晶粒邻接度 c 和平均晶粒尺寸 (m)及WC相体积分数fw (：1一 )及7相平均自由 程 (m)的关系表示为 HV=fwcC c(13820+7．30L ) +(1一fwc C c)·(3040+4．02A ) (7) 由式(6)、(7)和式(1)得到两相 WC—Co硬质合金 显微结构参数间的关系为 一 1．8 ／2c ；／ C c·(1一C c) fwcCwc一0．126 ： 3．73× 。一4 -．鱼 三 _I )__¨．—； j —二 1／2 = 3．73× 。一4 二鱼 三—± 毛 1_ 一一二 ； 二—1_ (8) (9) (1O) 维普资讯 http://www.cqvip.com 材 料 热 处 理 学 报 第26卷 由式(8)和式(9)知， 相 自由程和 WC平均晶粒尺寸 与邻接度的关系都受 了相体积分数制约，任意两个参 数问的定量关系都与第三个参数有关，但只需要两个 结构参数就能充分表征 WC相的离散程度。但是，用 不同的 值(图 1中绘出了相应于 ：0．15和 ： 0．30两种情况)分别代人式(8)和式(10)所得到的 ～ 、 ～ (1一C ：)关系曲线的形状不变且位置基本 重合并且与由实验关系式(2)和式(3)绘出的相应曲 线相符合，如图 1所示。实验关系式(2)～(5)也与 Chermant和 Osterstock的实验数据 符合得很好。说 明用实验关系(3)～(5)来表征两相 WC—Co硬质合金 的显微结构参数问的关系是足够准确的。 3．2 显微结构参数的间接无损鉴定 两相 WC—Co硬 质合金 中纯钴 质量 分数 ：。 (wt％)、了相质量分数 (wt％)与合金比饱和磁化强 度47【a(Am kg )、合金密度 D(kg·mI3)问有关系 ] c。= 1．08 X 10 D～ 一 1．95 X 10～ ·4 7ra 一6．90 = 1+ 1．75 c。一 1．56 X 10 D一 由两相 WC基硬质合金的密度求值公式 (“加和定 律”)得到 了相体积分数 ． (vol％)与质量分数 (wt％)问的关系(15600 kg·mI3为 WC相密度) = 1一(1一 )D／15600， 故有 = 12．1一(7．76 X 10一 +2．19 X 10一 47【a)·D (11) 表 1数据中了相平均自由程 和比矫顽磁力H 间关系如图 2，经拟合符合下列函数关系 Hsc=4．05 X 10。／ (12) 由式(3)和式(12)得 Cwc=1—0．415~／s-c~ (13) 由式(5)和式(13)得 L =1．66 X 10。( 一1)H ’” (14) 表 1中列出用比饱和磁化强度和密度测定值计 算的 值，用比矫顽磁力测定值通过式(12)计算的 值，继而通过式(13)和式 (14)分别计算的 C 值和 Lwc值，也列出了用式(1)求得的 值。对比表中的 相应结构参数的计算值(ca1)和测定值(meas)可知，间 接用磁性和密度测定值无损鉴定两相 WC—Co硬质合 金的显微结构参数足够准确，因而实用可行。 售 图2 两相 WC—Co硬质合金的 )，相平均自由程 与比矫顽磁力 日 的关系 Fig．2 Relation of y-phase free path with specific coercive force Hsc of two—phase WC—Co cemented carbide 4 结论 (1)两相 WC．Co硬质合金的了相平均自由程 与 WC相晶粒邻接度 c 间存在反向对应关系、与 了相 体积分数 和 WC平均晶粒尺寸 问存在正向对 应关系： =1．05 X 10 (1一C c) =8．74 X 10 (厂『 一 1) · 。由于 和 Lwc对 ～c 的影响处在 测量误差范围内，用 c (或 )、 和 中任意两个 参数都能表征 WC相的离散程度。 (2)两相 WC—Co硬质合金中 7相平均 自由程 和 比矫顽磁力 H 。问关系：H∞=4．05 X 10。／ ，因而可 用比矫顽磁力 H 测定值并结合比饱和磁化强度 47【a 和密度 D的测定值可无损鉴定合金显微结构参数。 参 考 文 献 1 Exner H E．Methods and significance of partical and grain size control in cemented carbide technology[J]．Powder Me!，1970，13(26)：429～448． 2 Roebuck B，et a1．Infiltration as a method for producing wc hardmetals with Co and Ni alloy binder phases[J]．Im J of RM＆HM，1984，(3)：35～40 3 刘寿荣．金属钴粉矫顽磁力研究[J]．有色金属，1994，46(3)：75～77．(Rare Metals，1997，16(3)：207～211．) Liu Shourong．Study Oil coercive force ofmetallic cobalt powder[J]．Nonferrour Metals，1994，46(3)：75～77．(Rare Metals，1997，16(3)：207～211．) 4 Viswanadham R K．一种评价硬质合金的简易[A]．马卫建．硬质合金工具的破损及其断裂韧性[c]．北京：冶金工业出版社，1989，154． 5 Lee H c，Gurland J．Hardness and deformation of cemented tungsten carbides[J]．Mat Sci Eng，1978，33：125． 6 Chermant J L，Osterstock F．Fracture toughness and fracture of wc—Co composites[J]．J of Materials Science，1976，11：1939～1951． 7 刘寿荣．wc—Co硬质合金硬度的磁性评估原理[J]．硬质合金，2003，20(2)：65 71． Liu Shourong．Evaluating principle for hardness of WC—Co alloy by magnetism[J]．Cemented Carbide，2003，20(2)：65～71． O 6 2 8 4 O 2 O O 维普资讯 http://www.cqvip.com