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关于株洲弘通硬质合金产品的抗弯强度

发布时间：

2025-07-14

硬质合金的抗弯强度受多种因素影响，可以通过成分设计、显微组织优化、制备工艺控制等方面提高抗弯强度。

硬质合金的抗弯强度与哪些因素有关？

硬质合金的抗弯强度受多种因素影响，主要包括以下几类：

- 成分因素：

- 黏结相含量：以钴（Co）为黏结相时，含量越高，合金韧性越好，抗弯强度通常越高（但硬度会下降）；反之，黏结相过少则强度降低，脆性增加。

- 碳化钨（WC）颗粒尺寸：颗粒越细，界面面积越大，应力分布更均匀，抗弯强度越高；粗颗粒则可能因应力集中导致强度下降。

- 显微组织：

- 组织均匀性：若存在孔隙、夹杂或成分偏析，会成为应力集中点，显著降低抗弯强度。

- 相结构：如碳化钨的晶型完整性、是否存在脆性中间相（如η相）等，都会影响整体强度。

- 制备工艺：

- 烧结工艺：烧结温度、时间和气氛控制不当，可能导致孔隙率增加或晶粒异常长大，降低强度。

- 成型压力：压力不足会使坯体密度低、孔隙多；压力过高可能引发颗粒破碎或应力残留，均会影响最终强度。

- 外部形态：

- 尺寸与形状：相同成分的合金，尺寸越大（尤其是长径比大的制品），抗弯强度测试值可能偏低（受缺陷概率影响）。

- 表面状态：表面存在裂纹、划痕等缺陷时，会显著降低抗弯强度。

如何提高硬质合金的抗弯强度？

提高硬质合金的抗弯强度需从成分设计、显微组织优化、制备工艺控制等多方面入手，具体方法如下：

- 优化成分比例：

- 合理提高黏结相（如钴）含量：在保证硬度满足使用需求的前提下，适当增加钴含量可增强黏结相对碳化钨颗粒的包裹和连接作用，提升韧性和抗弯强度（需平衡硬度与强度）。

- 引入少量合金元素：如添加钛（Ti）、钽（Ta）、铌（Nb）等元素形成复合碳化物（如TiC、TaC），可细化晶粒、抑制晶粒长大，同时减少脆性相，间接提高强度。

- 细化碳化钨颗粒：

- 采用超细或纳米级碳化钨粉末：细颗粒能增加颗粒间的结合界面，分散应力集中，显著提升抗弯强度（相同黏结相含量下，细晶粒合金的强度远高于粗晶粒）。

- 改善显微组织均匀性：

- 减少内部缺陷：通过优化制粉和混料工艺，降低孔隙率、避免夹杂（如氧化物、未反应碳颗粒），减少应力集中点。

- 抑制脆性相生成：控制烧结过程中的碳含量和气氛，避免生成η相（脆性中间相），保证组织中以碳化钨和均匀的黏结相为主。

- 优化制备工艺：

- 提高成型密度：采用等静压成型等先进工艺，确保坯体密度均匀、孔隙少，为后续烧结提供良好基础。

- 精准控制烧结参数：合理设置烧结温度、保温时间和冷却速率，避免晶粒异常长大，同时促进黏结相均匀分布，减少内部应力。

- 改善表面状态：

- 减少表面缺陷：通过精细磨削、抛光等处理，消除表面裂纹、划痕等缺陷，避免表面成为强度薄弱点（表面缺陷对弯曲载荷下的强度影响显著）。

- 表面强化处理：如采用表面涂层或离子注入等技术，在表层形成压应力层，抵消部分外加载荷产生的拉应力，提高整体抗弯强度。

通过以上方法，可在兼顾硬质合金高硬度、高耐磨性的同时，有效提升其抗弯强度，满足对强度要求较高的工况（如冲击载荷较大的粗加工、模具等场景）。

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