硬质合金常见不合格品的 特征、产生原因及判定(一)
A1 脏化
1、特征:制品内部有大小不等的孔洞,并在其相应部位的表面出现凸起(臌泡)、孔洞。
2、原因
⑴高温烧结阶段,烧结体内部反应所生成的气体已经逸出或转移到制品的表面,此时液相已开始凝固,气体逸出所留下的小眼来不及恢复,转移到表面的气体没有完全排除。
⑵某些难还原氧化物在出现液相的温度才被还原,还原产生的气体的压力大于液相收缩的阻力而形成鼓泡;
⑶温度过高(过烧),使液相大量增加和外聚,形成鼓泡;
⑷压块中的杂质,如合金碎削,铜丝等也可产生鼓泡(脏化);
⑸压制品严重分层,烧结时也可以表现为鼓泡。
3、脏化来源
⑴ 氧化块料、氧化颗粒料、废压坯
⑵ 金属杂质:筛网屑、钴屑
⑶ 非金属杂质:陶瓷片、玻璃片、装舟填料、灰尘、毛刷屑等
⑷ 成型剂:未去除的机械杂质,未过滤的凝胶,不均匀的的成型剂、老化的成型剂等。
4、判断:表面轻微脏化,允许加工,加工表面没有孔洞,作合格品放行;表面严重脏化、膨泡,应判为废品。
A2 变形和弯曲
1、特征:制品几何形状发生不规则的变化,弯曲制品在某一平面呈现某种有规律的曲面变形。
2、原因
⑴ 压制品密度不均匀,因而烧结时收缩不均匀,密度大的部位收缩少,密度小的部位收缩多。
⑵ 压坯周围不均匀的碳气氛造成产品的变形
⑶ 压坯在烧结过程中所处环境温度的不均匀造成其变形
⑷ 其他几种原因:装舟不合理、垫板不平。
3、判定:按标准或产品图样要求检查,超差的返回生产单位处理,无法处理的判废。
A3 起皮
1、特征:制品边缘棱角部位出现分枝状不规则裂纹、龟裂或翘壳。轻者呈网状龟裂,重者呈小片剥落;严重时则爆裂剥落,在起皮部位可清楚地看到棉絮状碳黑聚积物。
2、原因:
⑴在低温带气相中含碳气体浓度过高,高浓度的含碳气体进入制品的薄弱部位(制品的棱角处往往密度较低或弹性后效严重),在钴的接触作用(催化)下,产生碳的沉淀反应:
CH4→C+H2 2CO→C+CO2
沉淀出的碳破坏了合金的连续性,造成合金的起皮,即含碳气氛分解出大量游离碳是产生起皮的主要原因。
⑵真空烧结起皮原因
真空脱蜡阶段,若脱蜡温度大于400℃(一般为375℃),达到石蜡裂解的温度,生成低分子量的石蜡、烯和游离C。温度继续升高,加剧了的石蜡裂解。此时烧结体呈多孔疏松状,强度大大降低,难于抵挡石蜡裂解生成的碳氢化合物气体的冲击,容易产生起皮。
3、影响起皮的工艺参数
⑴ 推舟速度及低温带与升温速度
⑵ 氢气的含水量
⑶ 装舟量
⑷ 钴的接触作用
4、判定:起皮制品应判为废品。
A4 渗碳
1、特征:制品表面油黑发光,断面有细小石墨点或巢形斑点,严重时用手摸制品有润滑感觉且有黑迹。
2、原因:由于混合料中的总碳量过高,或填料含碳量过高,或低温带气相中的碳氢化合物浓度过高,或石墨舟皿中的C扩散到烧结体内,或脱除成型剂时的升温速度太快、时间短,成型剂裂解生成游离石墨而引起合金渗碳。
3、游离碳的来源
⑴ 脱蜡(脱胶)过程成型剂的裂解
⑵ 石墨舟皿内碳的扩散
⑶ 真空炉炉内烧结气氛的控制
4、判定:制品渗碳一般会影响使用性能,应根据各牌号和用途要求判定,不合格品返回生产单位处理。
A5 脱碳
1、特征:制品表面有白色亮点或闪光条状,合金断口有银白色闪光点或呈蝌蚪形坑洼,其组织结构出现η相。
2、原因
⑴氢气烧结脱碳反应:制品中的WC和H2反应生成CH4,这个反应发生在烧结的全过程,反应随着温度升高而加剧,在进炉端,收缩没有完全之前,使产品内外部发生脱碳;在出炉端,制品已收缩,则使产品表面脱碳,反应的强弱取决于H2流量的大小。此反应生成的CH4在高温下分解使制品渗碳。
炉气中的水分在825℃以上同WC(或C)反应H2O+WC→W+H2+CO;H2O+C→CO+H2,生成W+H2+CO而使制品脱碳,此反应同样发生在进出炉两端,在完全收缩前,则使制品内外部脱碳,在出炉端,则使制品表面脱碳。
⑵真空烧结脱碳反应:
真空烧结事后的脱氧反应,因压坯中含氧,烧结时被游离碳和WC中的碳还原,反应为: MeO+C==Me+CO,MeO+2C==MeC+CO,所以发生了脱碳反应。
3、判定:脱碳一般会影响使用性能,应返回生产单位处理。
A6 混料
1、特征:制品表面似苦瓜皮,合金组织不均匀,其断面与一般脏化的孔洞不同,往往出现大小和形状不一的小点和凹凸现象,显微组织中可见到不同牌号的组织结构。
2、原因
⑴ 压制前混料
⑵ 某些杂质元素的影响,如铝、硫、硅、磷、硼都可能在液相烧结中引起WC晶粒长大。其中磷的影响最为显著。
3、判定:合金混料影响使用性能,一般应判为废品,但轻微混料可按断面脏化标准检查处理。