鎢鉻鈷合金成分

鈷鉻鎢合金的基本成分是：Co:50%~58%,Cr:28%~30%,W:4%~6%,Ni:2%~4%等各種合金組成，熔點為1470℃。

由合金成分可以看出，該合金的含鈷量和含鎢量都十分高，使得該材料具有優(yōu)良的高溫性能，同時具有較差的導熱性。正是這些特性，使鈷鉻鎢合金在磨削加工時火花呈暗紅色，火花數(shù)量極少，脫離工件表面的金屬極易堵塞砂輪，使磨削條件迅速變差，同時產(chǎn)生大量磨削熱不能迅速擴散，造成效率低下，工件表面燒傷。

鈷鉻鎢合金廣泛應用于機車柴油機、核電站閥門、船舶柴油機及各種航空器上。

早期的鈷鉻鎢合金用非真空冶煉和鑄造工藝生產(chǎn)。后來研制成的合金，如Mar-M509合金，因含有較多的活性元素鋯、硼等，用真空冶煉和真空鑄造生產(chǎn)。

一般鈷鉻鎢合金缺少共格的強化相，雖然中溫強度低(只有鎳基合金的50-75%)，但在高于980℃時具有較高的強度、良好的抗熱疲勞、抗熱腐蝕和耐磨蝕性能，且有較好的焊接性。適于制作航空噴氣發(fā)動機、工業(yè)燃氣輪機、艦船燃氣輪機的導向葉片和噴嘴導葉以及柴油機噴嘴等。

碳化物強化相 鈷鉻鎢合金中最主要的碳化物是 MC﹑M23C6和M6C，在鑄造鈷鉻鎢合金中，M23C6是緩慢冷卻時在晶界和枝晶間析出的。在有些合金中，細小的M23C6能與基體γ形成共晶體。MC碳化物顆粒過大，不能對位錯直接產(chǎn)生顯著的影響，因而對合金的強化效果不明顯，而細小彌散的碳化物則有良好的強化作用。位于晶界上的碳化物(主要是M23C6)能阻止晶界滑移，從而改善持久強度，鈷鉻鎢高溫合金HA-31(X-40)的顯微組織為彌散的強化相為 (CoCrW)6 C型碳化物。

在某些鈷鉻鎢合金中會出現(xiàn)的拓撲密排相如西格瑪相和Laves等是有害的，會使合金變脆。鈷鉻鎢合金較少使用金屬間化合物進行強化，因為Co3 (Ti﹐Al)﹑Co3Ta等在高溫下不夠穩(wěn)定，但使用金屬間化合物進行強化的非鈷鉻鎢合金也有所發(fā)展。

鈷鉻鎢合金中碳化物的熱穩(wěn)定性較好。溫度上升時，碳化物集聚長大速度比鎳基合金中的γ 相長大速度要慢，重新回溶于基體的溫度也較高(最高可達1100℃)，因此在溫度上升時，鈷鉻鎢合金的強度下降一般比較緩慢。

鈷鉻鎢合金有很好的抗熱腐蝕性能，一般認為，鈷鉻鎢合金在這方面優(yōu)于鎳基合金的原因，是鈷的硫化物熔點(如Co-Co4S3共晶，877℃)比鎳的硫化物熔點(如Ni-Ni3S2共晶645℃)高，并且硫在鈷中的擴散率比在鎳中低得多。而且由于大多數(shù)鈷鉻鎢合金含鉻量比鎳基合金高，所以在合金表面能形成抵抗堿金屬硫酸鹽(如Na2SO4腐蝕的Cr2O3保護層。但鈷鉻鎢合金抗氧化能力通常比鎳基合金低得多。

鎢鉻鈷合金 （Stellite）：更確切的名字是鎢鉻鈷6K合金。一種鈷合金，非常好的抗磨損能力，非磁性物質(zhì)，也很昂貴，是比較有爭議性的材料。

鎢鉻鈷合金熱處理

鈷鉻鎢合金中的碳化物顆粒的大小和分布以及晶粒尺寸對鑄造工藝很敏感，為使鑄造鈷鉻鎢合金部件達到所要求的持久強度和熱疲勞性能，必須控制鑄造工藝參數(shù)。鈷鉻鎢合金需進行熱處理，主要是控制碳化物的析出。對鑄造鈷鉻鎢合金而言，首先進行高溫固溶處理，溫度通常為1150℃左右，使所有的一次碳化物，包括部分MC型碳化物溶入固溶體；然后再在870-980℃進行時效處理，使碳化物(最常見的為M23C6)重新析出。

鎢鉻鈷合金堆焊

鉻鎢堆焊合金含鉻25-33%，含鎢3-21%，含碳0.7-3.0%。，隨著含碳量的增加，其金相組織從亞共晶的奧氏體 M7C3型共晶變成過共晶的M7C3型初生碳化物 M7C3型共晶。含碳越多，初生M7C3越多，宏觀硬度加大，抗磨料磨損性能提高，但耐沖擊能力，焊接性，機加工性能都會下降。被鉻和鎢合金化的鈷鉻鎢合金具有很好的抗氧化性，抗腐蝕性和耐熱性。在650℃仍能保持較高的硬度和強度，這是該類合金區(qū)別于鎳基和鐵基合金的重要特點。鈷鉻鎢合金機加工后表面粗糙度低，具有高的抗擦傷能力和低的摩擦系數(shù)，也適用于粘著磨損，尤其在滑動和接觸的閥門密封面上。但在高應力磨料磨損時，含碳低的鈷鉻鎢合金耐磨性還不如低碳鋼，因此，價格昂貴的鈷鉻鎢合金的選用，必須有專業(yè)人士的指導，才能發(fā)揮材料的最大潛力。

鎢鉻鈷合金耐磨性

合金工件的磨損在很大程度上受其表面的接觸應力或沖擊應力的影響。在應力作用下表面磨損隨位錯流動和接觸表面的互相作用特征而定。對于鈷鉻鎢合金來說，這種特征與基體具有較低的層錯能及基體組織在應力作用或溫度影響下由面心立方轉(zhuǎn)變?yōu)榱矫芘啪w結(jié)構(gòu)有關(guān)，具有六方密排晶體結(jié)構(gòu)的金屬材料，耐磨性是較優(yōu)的。此外，合金的第二相如碳化物的含量、形態(tài)和分布對耐磨性也有影響。由于鉻、鎢和鉬的合金碳化物分布于富鈷的基體中以及部分鉻、鎢和鉬原子固溶于基體，使合金得到強化，從而改善耐磨性。在鑄造鈷鉻鎢合金中，碳化物顆粒尺寸與冷卻速度有關(guān)，冷卻快則碳化物顆粒比較細。砂型鑄造時合金的硬度較低，碳化物顆粒也較粗大，這種狀態(tài)下，合金的磨料磨損耐磨性明顯優(yōu)于石墨型鑄造（碳化物顆粒較細），而粘著磨損耐磨性兩者沒有明顯差異，說明粗大的碳化物有利于改善抗磨料磨損能力。

鎢鈷合金概述

字母“YG”表示“WC-Co”，“G”后面的數(shù)字表示Co的含量，“X”表示細晶粒，“C”表示粗晶粒。這類金屬陶瓷通?？箯潖姸群蛿嗔秧g性隨鈷含量的增加而提高，而硬度下降。鎢鈷合金具有較高的、彈性模量和較小的熱膨脹系數(shù)，是硬質(zhì)合金中使用最廣泛的一類。

鎢鈷合金硬度檢測方法

鎢鈷合金硬度檢測主要采用洛氏硬度計，測試HRA硬度值。PHR系列便攜式洛氏硬度計十分適于測試鎢鈷合金的硬度。儀器重量精度與臺式洛氏硬度計相同，使用和攜帶都十分方便。

鎢鈷合金是一種金屬，通過硬度試驗可以反映鎢鈷合金材料在不同的化學成分、組織結(jié)構(gòu)及熱處理工藝條件下機械性能的差異，因此硬度試驗廣泛應用于鎢鈷合金性能的檢驗、監(jiān)督熱處理工藝的正確性及新材料的研究。

鎢鈷合金用途

鎢鈷合金用作刀具可加工鑄鐵、有色金屬、非金屬、耐熱合金、鈦合金和不銹鋼等，還可作引伸模具、耐磨零件、沖壓模具和鉆頭等。

鎢和鈷為主要成份的一種合金，多用于礦山開采的釬頭制作。

鎢鈷合金作為常用牌號的硬質(zhì)合金之一，其物理性質(zhì)主要有：

鎢鈷合金矯頑磁力

鎢鈷合金的矯頑磁力由于硬質(zhì)合金中的粘結(jié)相是鐵磁性物質(zhì)，因而使合金具有一定的磁性，矯頑磁力可用來控制合金的組織，是鎢鋼生產(chǎn)廠家的一項內(nèi)控指際。WC-Co合金的矯頑力主要與鉆含量及其分散度有關(guān)，隨鈷含量的降低而提高。當鈷量一定時，由于鈷相的分散程度隨碳化鎢晶粒變細而提高，使矯頑力也隨之增大。反之，則矯頑力降低。因此，在其他條件相同的情況下，矯頑力可作為間接衡量合金中碳化鎢晶粒大小的參數(shù)：在正常組織的合金中，隨著含碳量的降低，鉆相中鎢含量增大，使鈷相受到較大的強化，矯頑力會因此而增大。因此，燒結(jié)時的冷卻速度越大，矯頑力也愈大。

鎢鈷合金磁飽和

合金試樣在碰場中，隨著外加磁場的增加，合金的磁感應強度也增加，當磁場強度達到一定值時，磁感應強度不再增加，即合金已經(jīng)達到磁飽和了。合金磁飽和值只與合金含鈷量有關(guān)，而與合金中碳化鎢相的晶粒度無關(guān)。因此，磁飽可用于對合金進行非破壞性的成分檢查，或鑒定已知成分的合金是否存在非磁性的ηl相。

鎢鈷合金彈性模量

由于碳化鎢具有較高的彈性模量值，因此，WC-Co合金也具有高的彈性磨量。隨著合金中鈷含量的增加，彈性模量降低；合金中碳化鎢晶粒度對彈性模量無明顯影響。隨著使用溫度的升高，合金彈性模量會降低。

鎢鈷合金導熱率

為了避免工具在使用過程因過熱而損壞，通常希望合金有較高的導熱率。WC-Co合金有較高的導熱率，約為0.14-0.21卡/厘米·度·秒， 導熱率一般只與合金鈷含量有關(guān)，隨鈷含量的降低而提高。

鎢鈷合金熱膨脹系數(shù)

WC-Co合金的線膨脹系數(shù)隨含鈷量的增加而增大。但合金的膨脹系數(shù)值比鋼材的線膨張系數(shù)低得多，這使合金工具鑲焊時，會產(chǎn)生較大的焊接壓力，如果不采取緩冷措施，往往會造成合金裂紋。對于強度低的合金，則更為突出。

鎢鈷合金硬度

硬度是硬質(zhì)合金的一項主要的機械性能指標。隨著合金中鈷含量的增加或碳化物晶粒度的增大，合金的硬度下降。如當工業(yè)WC—Co合主的鈷含量從2%增加到25%時，合金的硬度HRA從93降低到86左右，大約每增加3%的鈷，合金硬度下降1度，細化碳化鎢晶粒度能有效地提高合金的硬度。

鎢鈷合金抗彎強度

同硬度一樣，抗彎強度是硬質(zhì)合金的一項主要性質(zhì)。影響合金抗彎強度的因素多而復雜，凡影響合金成分，組織及試樣狀態(tài)的各種因素，均可導致抗彎強度值的改變。一般來說，合金抗彎強度隨鈷量的增多而提高。但鈷量超過25%以后，抗彎強度反而隨鈷量的增多而下降。就工業(yè)生產(chǎn)的WC-Co合金而言，在0～25%鈷含量范圍內(nèi)，合金抗彎強度總是隨鉆含量的增加而升高。

鎢鈷合金抗壓強度

硬質(zhì)合金的抗壓強度是表示抵抗壓縮負荷的能力。WC-Co合金抗壓強度隨合金含鈷量的增加而下降，隨合金中碳化鎢相晶粒變細而提高。因此，鈷含量較低的細晶粒合金有較高的抗壓強度。

鎢鈷合金沖擊韌性

沖擊韌性是礦用合金的一項重要技術(shù)指標，對于苛刻條件下的斷續(xù)切削刃具也具有實際意義。WC-Co合金沖擊韌性隨鈷含量的增加而增大，隨碳化鎢晶粒度的提高而增大。因此，礦用合金大多是較高鈷合量的粗晶粒合金，如YGllC，YG8C等。

當然，硬質(zhì)合金的相關(guān)物理性質(zhì)也不局限于分析研究這些，針對特定用途而選擇配方不同的材料所表現(xiàn)出來的特性也會有所不同。

碳化鎢基硬質(zhì)合金是以以碳化鎢 (WC)為主要成分的硬質(zhì)合金。在硬質(zhì)合金中產(chǎn)量最大，用途最廣。分為以下幾類：(1)WC-Co系合金，簡稱“鎢鈷合金”，含有3～25%鈷作為粘結(jié)劑，代號YG。 可用作刀具、模具、鈷頭、噴嘴、穿孔工具等。 (2 )WC-TiC-Co系合金，簡稱“鎢鈷鈦合金”， 含有4～10%鈷作為粘結(jié)劑，含有5～30%TiC， 余為WC。代號YT。主要用作切削鋼材的刀具。 (3)WC-TiC-TaC(NbC)-Co系合金，簡稱“通用合金”，代號YW，主要用作切削刀具。(4)碳化鎢 基耐蝕合金，包括WC-Ni、WC-Ni-Cr和WC-CoCr三種類型，主要用作耐蝕耐磨零件，如密封環(huán)、 汽缸襯里、圓珠筆尖等。 2100433B