硬质合金生产原理和质量控制PDF电子书下载

1 硬质合金的发展与应用 1

1.1 硬质合金发展概述 1

1.1.1 硬质合金概述 1

1.1.2 硬质合金发展历程 1

1.2 硬质合金分类及用途 3

1.2.1 硬质合金分类 3

1.2.2 硬质合金用途 12

1.3 硬质合金工业的发展及市场 13

1.3.1 中国硬质合金工业发展简史 13

1.3.2 中国硬质合金发展存在的问题 13

1.3.3 世界硬质合金市场 14

1.4 硬质合金技术发展趋势及研究开发重点 15

1.4.1 高精度高性能硬质合金及配套刀具 15

1.4.2 超细和纳米硬质合金开发 15

1.4.3 功能梯度材料 16

1.4.4 发展新型工具材料 16

1.4.5 硬质合金净成型技术 16

1.4.6 硬质合金生产技术和工艺装备不断创新 16

1.4.7 硬质合金基础理论研究 17

1.4.8 CIMS在硬质合金制造中的应用 17

2 硬质合金原料粉末性能及表征 18

2.1 粉末材料的特性及表征方法 18

2.1.1 粉末材料的特性及基本的概念 18

2.1.2 粉末的主要性能及表征方法 18

2.2 原料粉末化学成分的分析 20

2.2.1 滴定法 20

2.2.2 气体元素碳、氧分析法 21

2.2.3 气体杂质分析 23

2.2.4 分光光度法 24

2.2.5 原子吸收光谱法 24

2.2.6 原子发射光谱法 25

2.2.7 X荧光光谱法 27

2.2.8 耦合等离子体质谱分析法（ICP-MS） 27

2.3 粉末粒度和粒度组成及颗粒形貌的表征 28

2.3.1 粉末粒度的测定 28

2.3.2 粉末粒度分布 31

2.3.3 粉末颗粒形貌 33

2.4 粉末工艺性能的表征 34

2.4.1 松装密度 34

2.4.2 流动性 35

2.4.3 综合热分析系统（TG/DSC-QMS） 35

3 硬质合金物理力学性能和组织结构的表征 39

3.1 硬质合金物理性能的表征 39

3.1.1 密度的测定 39

3.1.2 钴磁的测定 39

3.1.3 矫顽磁力的测定 40

3.1.4 热膨胀 41

3.1.5 导热性 41

3.2 硬质合金力学性能的表征 42

3.2.1 硬度的测定 42

3.2.2 抗弯强度的测定 44

3.2.3 韧性的测定 45

3.2.4 疲劳性能 47

3.3 硬质合金组织结构的表征 47

3.3.1 显微镜及金相样品的制备 47

3.3.2 孔隙度的评价 48

3.3.3 组织晶粒度的评价 49

3.3.4 合金组织渗碳、脱碳的评价 52

3.3.5 合金金相组织的综合评价 54

3.4 硬质合金现代分析技术 55

3.4.1 X射线衍射分析技术 55

3.4.2 电子显微镜分析技术 57

4 钨冶金工艺与质量控制 61

4.1 概述 61

4.2 钨冶金工艺与质量控制 62

4.2.1 钨精矿分解 63

4.2.2 纯钨溶液的制取 64

4.2.3 仲钨酸铵结晶 69

4.2.4 偏钨酸铵的制取 71

4.3 氧化钨的生产 71

4.3.1 三氧化钨的生产 71

4.3.2 蓝色氧化钨的生产 72

4.3.3 紫色氧化钨的生产 73

4.3.4 氧化钨产品质量的控制 73

5 金属钴粉和钨粉的制备与质量控制 75

5.1 钴粉制备 75

5.1.1 概述 75

5.1.2 钴粉生产方法 76

5.1.3 钴粉制取与质量控制 77

5.2 钨粉的制备 81

5.2.1 钨的化学性质 81

5.2.2 氢还原氧化钨制取钨粉的基本原理 82

5.2.3 粉末粒度长大机理 84

5.2.4 影响W粉粒度大小的因素 85

5.2.5 钨粉的制备工艺 88

5.2.6 钨粉的质量控制 91

5.2.7 三氧化钨的碳还原 91

5.2.8 掺杂钨 92

5.3 还原法制粉设备 92

5.3.1 半自动四管还原炉 92

5.3.2 半自动十四管还原炉 94

5.3.3 全自动十（四）五管还原炉 95

5.3.4 回转炉 97

5.3.5 辅助设备 98

6 碳化物粉末的制备与质量控制 99

6.1 碳化钨粉末的制备 99

6.1.1 钨粉碳化过程的基本原理 99

6.1.2 影响碳化钨粒度的因素 100

6.1.3 碳化钨粉的制备 100

6.2 复式碳化物粉末的制备 104

6.2.1 碳化钨钛固溶体（Ti,W）C 104

6.2.2 TiC-WC-TaC（NbC）多元复式碳化物的制取 109

6.3 其他碳化物粉末的制备 110

6.3.1 TaC、NbC和（Ta,Nb）C 110

6.3.2 TiC与Ti（C,N） 112

6.3.3 Mo2C、Cr3C2、V8C7的制备 114

6.4 碳化物粉末的技术条件 116

6.4.1 WC的技术条件 116

6.4.2 TiC、TiCN和（Ti,W）C 118

6.4.3 TaC、NbC和（Ta,Nb）C 119

6.5 碳化生产设备 119

6.5.1 高温连续钼丝炉 120

6.5.2 碳管炉 121

6.5.3 连续高温碳化炉 122

6.5.4 中频碳化炉 122

6.5.5 辅助设备 123

7 混合料制备与质量控制 124

7.1 概述 124

7.1.1 原辅材料的准备 124

7.1.2 混合料两种生产工艺对比 126

7.2 配料与湿磨 126

7.2.1 湿磨的作用 126

7.2.2 可倾斜球磨机 127

7.2.3 影响球磨效率的基本因素 129

7.2.4 配料计算 131

7.3 喷雾干燥 133

7.3.1 喷雾干燥的技术发展和特点 133

7.3.2 喷雾干燥设备 133

7.3.3 喷雾干燥工艺控制 138

7.4 混合料传统干燥工艺 138

7.4.1 振动干燥器 138

7.4.2 真空干燥 139

7.4.3 制粒机 142

7.5 混合料生产的质量控制 142

7.5.1 混合料鉴定 143

7.5.2 混合料生产中总碳控制 143

7.5.3 混合料生产中粒度控制 145

7.5.4 混合料工艺性能的质量控制 147

7.6 成型剂的种类与性能 149

7.6.1 成型剂的作用和要求 149

7.6.2 橡胶类成型剂 149

7.6.3 石蜡类成型剂 151

7.6.4 水溶性聚合物类成型剂 153

7.6.5 三大类成型剂性能的比较 153

7.7 高能球磨 154

7.7.1 搅拌球磨 154

7.7.2 行星球磨 156

8 模压成型与质量控制 158

8.1 压制原理和基本概念 158

8.1.1 压制压力 158

8.1.2 压坯的密度分布 159

8.1.3 弹性后效 159

8.1.4 收缩系数 160

8.1.5 压坯单重 161

8.1.6 压制尺寸（高度） 161

8.2 模压成型方式及成型设备 161

8.2.1 压力机的选型依据 161

8.2.2 手动油压和简单自动油压设备 162

8.2.3 自动模压成型方式的分类及特点 164

8.2.4 精密自动模压成型设备 165

8.2.5 脱模方式分类及其特点 172

8.2.6 单向和双向压制方式的比较 173

8.3 精密自动模压成型过程 173

8.3.1 精密自动模压成型基本概念 173

8.3.2 精密模压成型工艺 175

8.4 压模设计和选择 176

8.4.1 压模质量要求 176

8.4.2 精密模具压制工艺的设计原则 177

8.4.3 精密模具的基本组成 179

8.4.4 模具制作基本工艺流程 180

8.4.5 典型制品的压模实例 180

8.5 压制品质量控制及压制废品 183

8.5.1 压制品质量标准 183

8.5.2 几个参数对毛坯质量的影响 184

8.5.3 产品压制工艺技术分析 185

8.5.4 主要压坯缺陷分析 186

8.5.5 压坯废料的处理 187

8.6 精密压制与传统普通压制的差异 188

8.6.1 压制成型设备的对比分析 188

8.6.2 压制模具的对比分析 188

8.6.3 压制混合料的对比 189

8.6.4 压制工艺的对比 189

9 硬质合金其他成型方法 191

9.1 挤压成型 192

9.1.1 概述 192

9.1.2 基本原理 192

9.1.3 挤压成型剂 194

9.1.4 挤压嘴 194

9.1.5 挤压坯的干燥 195

9.1.6 挤压机的类型 195

9.1.7 硬质合金双螺旋孔棒挤压机理 196

9.2 注射成型 197

9.2.1 概述 197

9.2.2 成型剂 198

9.2.3 可压料的混炼和制粒 200

9.2.4 注射模具 201

9.2.5 注射工艺 202

9.2.6 注射设备 204

9.2.7 成型剂脱除 204

9.3 冷等静压 206

9.3.1 冷等静压制的工作原理 206

9.3.2 压力介质 208

9.3.3 冷等静压特点 208

9.3.4 包套及模具的制作 209

9.3.5 模芯 211

9.3.6 压坯形状和尺寸的控制 211

9.3.7 装模和压制 211

9.3.8 冷等静压机 212

9.4 机械加工成型 213

9.4.1 概述 213

9.4.2 压坯的预处理和加工工艺 213

9.4.3 刀具及磨轮 214

10 硬质合金烧结基本理论 215

10.1 相图与合金的相组成 215

10.1.1 W-C-Co三元状态图 215

10.1.2 WC-Co伪二元相图 216

10.1.3 通过碳角的垂直切面 216

10.1.4 Ti-W-C三元相图 217

10.1.5 WC-Ni、WC-Fe合金 218

10.2 烧结过程及组织演变 219

10.2.1 脱蜡预烧阶段 219

10.2.2 固相烧结阶段 220

10.2.3 液相烧结阶段 220

10.2.4 冷却阶段 222

10.3 硬质合金烧结过程致密化 223

10.3.1 致密化机理 223

10.3.2 影响致密化过程的因素 224

10.4 黏结相的成分与结构 225

10.4.1 WC-Co合金 225

10.4.2 WC-TiC-Co合金 226

10.4.3 黏结相的结构与晶型转变 227

10.4.4 黏结相成分、结构对合金性能的影响 227

10.5 晶粒长大及其控制 228

10.5.1 WC-Co合金 228

10.5.2 WC-TiC-Co合金 229

10.5.3 硬质合金的晶粒度控制 230

10.5.4 晶粒生长抑制剂 232

10.6 硬质合金结构模型与强度理论 234

10.6.1 结构模型——界面结构，连续与非连续的统一体 234

10.6.2 强度理论——界面强化理论 235

10.6.3 铃木寿的新强度理论及超细合金的发展 235

10.6.4 减少结构缺陷是提高合金强度的关键 236

11 硬质合金烧结设备和烧结工艺 238

11.1 氢气烧结 238

11.1.1 烧结工艺 238

11.1.2 氢气连续烧结炉 239

11.2 真空烧结 239

11.2.1 真空烧结的优越性 240

11.2.2 脱蜡炉 240

11.2.3 间歇式真空烧结炉 241

11.2.4 多气氛真空烧结一体炉 242

11.2.5 烧结曲线及过程控制 244

11.2.6 烧结炉控片 246

11.3 低压烧结 246

11.3.1 低压烧结的优越性 246

11.3.2 低压烧结炉 247

11.4 梯度硬质合金的制备 249

11.4.1 基本原理 249

11.4.2 两种主要梯度组织合金的组织特征及用途 249

11.5 热压 251

11.5.1 概述 251

11.5.2 压模材料及其设计原则 252

11.5.3 工艺 252

11.5.4 电阻加热热压机 253

11.6 热等静压 254

11.6.1 热等静压的工作原理 254

11.6.2 热等静压设备 254

11.6.3 热等静压工艺参数的选择 255

11.6.4 热等静压处理硬质合金 256

11.7 放电等离子烧结和微波烧结 256

11.7.1 放电等离子烧结 256

11.7.2 微波烧结 259

11.8 硬质合金烧结废品 263

11.8.1 起皮 263

11.8.2 变形与翘曲 263

11.8.3 孔洞 264

11.8.4 其他不符合产品质量标准的废品 264

11.9 硬质合金烧结后处理 264

11.9.1 研磨 264

11.9.2 刃口钝化 266

11.9.3 返烧 268

12 废硬质合金的回收利用 269

12.1 概述 269

12.1.1 硝石法 269

12.1.2 氯化法 270

12.1.3 氧化还原碳化法 270

12.1.4 硫酸钠熔融法 270

12.1.5 破碎法 271

12.2 锌熔法处理硬质合金 271

12.2.1 锌熔法的基本原理 271

12.2.2 锌熔法工艺流程 272

12.2.3 锌熔法的主要特点 274

12.2.4 锌熔技术的发展 274

12.3 电化学法 275

12.3.1 电解法原理 275

12.3.2 电解法的工艺流程 275

12.3.3 阳极钝化 276

12.3.4 影响电解过程的主要因素 277

12.3.5 影响电解产品WC质量的因素分析 278

12.3.6 回收碳化钨的性能 278

12.4 高温处理法 279

12.4.1 高温处理法原理 279

12.4.2 高温处理废旧硬质合金工艺 279

12.4.3 高温法特点和再生硬质合金性能 280

12.5 酸溶法 280

12.5.1 动态浸出法 280

12.5.2 废钨钛钴硬质合金中有价金属的回收 283

参考文献 286