材料學(xué)院本科生實(shí)習(xí)

長(zhǎng)沙中南凱大粉末冶金有限公司歡迎您——長(zhǎng)沙中南凱大粉末冶金有限公司硬質(zhì)合金生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介1編輯ppt一、公司簡(jiǎn)介公司名稱：長(zhǎng)沙中南凱大粉末冶金有限公司成立時(shí)間：1964年年產(chǎn)量：300噸職工人數(shù)：145公司性質(zhì)：獨(dú)立法人企業(yè)，由中南大學(xué)粉末冶金工程中心有限公司100%控股。主要產(chǎn)品：礦用硬質(zhì)合金2編輯ppt設(shè)備展示四管還原爐SIP-530010低壓燒結(jié)爐HZS2-100雙室高壓氣淬真空熱處理爐ZDHC30A矯頑磁力自動(dòng)測(cè)量?jī)x3編輯ppt

礦用硬質(zhì)合金目錄

盾構(gòu)件盾構(gòu)機(jī)滾刀齒硬質(zhì)合金條柱齒中、低風(fēng)壓潛孔鉆用錐形齒高風(fēng)壓潛孔鉆用球齒

截煤齒牙輪鉆用球齒

礦用硬質(zhì)合金建筑工程用合金球齒截齒

釬片P0型

P1型

P2型4編輯ppt硬質(zhì)合金球齒硬質(zhì)合金釬片異型硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金條

主營(yíng)產(chǎn)品5編輯ppt硬質(zhì)合金盾構(gòu)件硬質(zhì)合金長(zhǎng)條異型硬質(zhì)合金

主營(yíng)產(chǎn)品

6編輯ppt硬質(zhì)合金釬片硬質(zhì)合金拉絲模硬質(zhì)合金截煤齒硬質(zhì)合金蘑菇型齒

主營(yíng)產(chǎn)品7編輯ppt產(chǎn)品市場(chǎng)礦用硬質(zhì)合金市場(chǎng)潛孔鉆車十字釬一字釬釬頭8編輯ppt產(chǎn)品市場(chǎng)煤礦及油田用硬質(zhì)合金市場(chǎng)

截煤釬頭截煤釬頭采煤機(jī)9編輯ppt產(chǎn)品市場(chǎng)盾構(gòu)刀頭產(chǎn)品市場(chǎng)

盾構(gòu)機(jī)

盾構(gòu)機(jī)刀頭10編輯ppt二、本公司硬質(zhì)合金生產(chǎn)主要原輔材料簡(jiǎn)介

礦用硬質(zhì)合金組成：硬質(zhì)相WC+粘結(jié)相Co

通過(guò)改變鈷含量和碳化鎢晶粒大小來(lái)調(diào)節(jié)合金性能，少數(shù)情況加入添加物。11編輯ppt1、WC基本性質(zhì)及其各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)合金性能的影響1.1WC基本性質(zhì)WC理論含碳量6.128%，簡(jiǎn)單六方晶格，具有熔點(diǎn)高，硬度大，化學(xué)穩(wěn)定性好和熱穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，理論密度15.77g/cm3，HRA=94，HV=1620，熔點(diǎn)2600~2870℃WC和Co有很好的潤(rùn)濕性，WC溶于Co形成固溶體，溶解度隨溫度升高而升高，室溫時(shí)1%，共晶溫度時(shí)8%~15%，燒結(jié)溫度時(shí)35%~37.5%。12編輯ppt1.2WC技術(shù)要求及其對(duì)合金的影響

GB/T4295-2008《碳化鎢粉》規(guī)定了WC各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求，包括化學(xué)雜質(zhì)含量、碳含量、費(fèi)氏粒度、外觀等。1.2.1化學(xué)雜質(zhì)含量：一般要求WC純度不低于99.7%?；瘜W(xué)雜質(zhì)對(duì)合金的影響通常有以下五類：造成孔隙、降低強(qiáng)度：Ca、Mg、As、Si、P進(jìn)入粘結(jié)相，影響強(qiáng)度：Fe、Ni、Cu、Al造成個(gè)別晶粒長(zhǎng)大：游離碳、K、Na細(xì)化晶粒：Mo、Cr、V影響合金碳氧平衡：氧、水份13編輯ppt1.2.2含碳量對(duì)合金性能的影響碳含量直接影響到合金的組織結(jié)構(gòu)和性能，控碳是硬質(zhì)合金生產(chǎn)過(guò)程控制中最重要的一項(xiàng)任務(wù)。原料WC的碳是合金中碳的主要來(lái)源，因此，碳化鎢的含碳量及存在形式對(duì)合金質(zhì)量控制非常關(guān)鍵，一般用總碳、游離碳、化合碳來(lái)描述WC的含碳量及存在形式。WC的理論含碳量6.128%，高于理論值，出現(xiàn)游離碳，低于理論值，WC中出現(xiàn)W2C或W2C+W。一般要求：化合碳≥6.07%，游離碳≤0.05%，總碳的控制取決于生產(chǎn)工藝和使用范圍，如，石蠟工藝，總碳稍高些，橡膠工藝，總碳稍低些，低鈷合金可選用總碳稍高的WC，高鈷合金則選用總碳較低的WC，細(xì)晶合金可選用總碳稍高的WC，粗晶合金則選用總碳較低的WC。

14編輯ppt1.2.3WC粒度和結(jié)構(gòu)對(duì)合金性能的影響總體要求：應(yīng)盡可能減少晶粒內(nèi)部和晶界上存在的明顯缺陷和微孔，晶粒發(fā)育完整、粒度均勻的WC能制得性能優(yōu)良的合金。晶粒度的大小不同，合金的物理機(jī)械性能不同，因此需要根據(jù)合金的不同使用要求確定所需的性能，再根據(jù)所需合金性能確定使用什么晶粒度的WC。相同鈷含量的情況下，WC晶粒度越小，合金硬度越大，耐磨性越好。鈷含量≤20%時(shí)，相同鈷含量的情況下，WC晶粒度越小，合金強(qiáng)度越低。超細(xì)結(jié)構(gòu)合金能夠同時(shí)具有較好的強(qiáng)度和硬度。15編輯ppt2、鈷粉及其對(duì)合金性能的影響2.1技術(shù)要求:通常要求Co%≥99.8%，松比≤0.75g/cm3，費(fèi)氏粒度4微米，O%≤0.5%，C%≤0.04%，F(xiàn)e%≤0.02%，其它要控制的雜質(zhì)包括Ni、Ca、Na、Cu、Pb、Mg、Zn、Mn、S、Si，具體見標(biāo)準(zhǔn)YS/T673-20082.2鈷含量對(duì)合金性能的影響其他條件不變的情況下，鈷含量增大，硬度降低，抗彎強(qiáng)度升高。2.3鈷粉粒度的影響鈷粉粒度不同主要造成濕磨過(guò)程分散不同，不同牌號(hào)合金采用不同粒度鈷粉，細(xì)WC粉，采用細(xì)鈷粉，粗WC粉，采用粗鈷粉。16編輯ppt3、輔助材料常用輔助材料有液氨、炭黑、汽油、橡膠、石墨舟、氫氣、氬氣等。17編輯ppt三、工藝簡(jiǎn)介

橡膠

硬質(zhì)合金生產(chǎn)工藝流程圖濕磨干燥篩分摻膠制粒模壓成型WC+Co鎢鈷混合料待壓制料壓坯半檢排膠燒結(jié)熱處理成品檢查包裝入庫(kù)18編輯ppt3.1濕磨工藝濕磨工藝：濕磨的目的是使碳化鎢磨至所需粒度，并和鈷粉達(dá)到充分均勻的混合。目前濕磨方式主要有：滾動(dòng)球磨和振動(dòng)球磨，國(guó)內(nèi)硬質(zhì)合金廠家大多采用滾動(dòng)球磨。3.1.1配料原則原輔材料必須符合技術(shù)條件要求，嚴(yán)格按照合金成分配料按照合金組織晶粒度要求選擇原料粒度碳氧平衡：根據(jù)合金對(duì)碳含量的要求及工藝調(diào)整原料的碳含量配料濕磨干燥過(guò)篩鎢鈷混合料19編輯ppt·3.1.2影響濕磨效率和混合料質(zhì)量的各種因素球磨機(jī)轉(zhuǎn)速：一般在臨界轉(zhuǎn)速的60~70%填充系數(shù)：一般在0.4~0.5研磨體形狀、尺寸和材料：球狀合金，Φ11~14mm球料比：3:1~4:1固液比：每公斤料200ml濕磨時(shí)間：每個(gè)牌號(hào)混合料的濕磨時(shí)間通常通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定，取其綜合性能（產(chǎn)品質(zhì)量特性值、使用性能和工藝性能）最好的時(shí)間。獲得均勻合金的要素：減小混合料中WC粒度的分散度，是獲得均勻合金的關(guān)鍵。主要影響因素：WC原始粒度、濕磨工藝、各種中間返回料的重磨等。3.1.3干燥：真空干燥、噴霧干燥20編輯ppt3.1.4質(zhì)量檢查化學(xué)成分：總碳、游離碳、O、Co、Fe

部分混合料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

21編輯ppt鑒定料性能要求及其影響因素部分牌號(hào)合金鑒定料性能要求22編輯ppt密度：測(cè)定——排水法影響密度的因素：成分、孔隙度、碳含量硬度：表征合金抵抗變形和磨損的能力，硬度測(cè)定是以對(duì)微量塑性變形阻力為基礎(chǔ)，塑性越低，硬度越高。通常采用洛氏硬度（HRA）和維氏硬度（HRV）來(lái)度量。影響因素：1）鈷含量：相同晶粒度和碳含量時(shí)，鈷含量每增加3%，硬度大約下降1HRA。2）WC晶粒度：晶粒度降低，硬度升高。3）碳含量：卻碳時(shí)，硬度升高，滲碳時(shí)，硬度降低。4）溫度：硬度隨溫度升高而降低，低鈷、細(xì)晶粒合金在高溫下保持較高的硬度?？箯潖?qiáng)度：指合金在彎曲負(fù)荷作用下，試樣完全斷裂時(shí)的極限強(qiáng)度。影響因素：鈷含量、組織結(jié)構(gòu)的均勻性、WC的晶粒度、雜質(zhì)含量、試樣的表面狀態(tài)、尺寸、內(nèi)部缺陷、彎曲變形等。以上三項(xiàng)指標(biāo)是硬質(zhì)合金的“老三項(xiàng)”檢測(cè)，也是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的檢測(cè)項(xiàng)目。

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硬質(zhì)合金發(fā)展到今天，已經(jīng)有了更好的方法來(lái)檢測(cè)控制其性能。硬質(zhì)合金的性能主要取決于合金的成分、碳含量、晶粒度和孔隙。合金的碳含量用相對(duì)磁飽和來(lái)度量，合金的晶粒度用矯頑磁力來(lái)度量，合金的成分和孔隙用密度來(lái)度量。因此，對(duì)于合金的質(zhì)量控制，用密度、矯頑磁力和相對(duì)磁飽和“新三項(xiàng)”指標(biāo)能更精確地反映合金的性能。當(dāng)這三項(xiàng)指標(biāo)控制在規(guī)定范圍時(shí)，合金的硬度、抗彎強(qiáng)度、成分和孔隙度等指標(biāo)肯定在規(guī)定范圍內(nèi)。矯頑磁力影響因素：鈷含量、WC晶粒度、總碳含量、添加物、雜質(zhì)元素等。相對(duì)磁飽和：合金中的Co在磁場(chǎng)中能被磁化的部分占合金質(zhì)量的百分比稱為鈷磁，鈷磁與鈷含量之比成為相對(duì)磁飽和。相對(duì)磁飽和超標(biāo)原因：總碳超標(biāo)、混合料氧含量超標(biāo)、排膠過(guò)程控碳不準(zhǔn)等。

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部分牌號(hào)合金金相要求25編輯ppt3.2摻膠工藝成型劑：石蠟、橡膠（丁納橡膠、順丁橡膠、SBS）、PEG等丁納橡膠質(zhì)量要求：門尼值：25~40，分子量：10~20萬(wàn)。溶液灰分≤0.1%，濃度：11.0~12.0%。摻入成型劑的目的是提高混合料的壓制性能，使得混合料可以壓制成型。因此摻膠工藝參數(shù)要根據(jù)隨后成型性能要求來(lái)調(diào)整。主要包括成型劑加入量、混合時(shí)間、干燥時(shí)間、擦篩目數(shù)等。對(duì)于自壓料還要進(jìn)行制粒，制粒的目的是使得料的流動(dòng)性好，壓制時(shí)單重一致。粒子不能太粗也不能太細(xì)，太粗，流動(dòng)性好，但易產(chǎn)生麻面、未壓好等缺陷，太細(xì)，流動(dòng)性差，制品單重、尺寸波動(dòng)大，易分層。26編輯ppt3.3成型工藝3.3.1壓力機(jī)：液壓機(jī)、機(jī)械壓力機(jī)；自動(dòng)壓力機(jī)、非自動(dòng)壓力機(jī)；單向壓力機(jī)、雙向壓力機(jī)。十多年前從德國(guó)引進(jìn)的DORST壓力機(jī)，是目前最完善的壓力機(jī)，國(guó)內(nèi)已有大量仿DORST機(jī)。3.3.2壓制模具壓模質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到制品質(zhì)量的好壞。壓模質(zhì)量控制：尺寸公差、配合間隙、平行度、垂直度、同軸度、光潔度、材料硬度、收縮系數(shù)等。收縮系數(shù)是壓模的一個(gè)重要參數(shù)，影響因素：壓模類型、壓模工作面粗糙度、產(chǎn)品形狀、成型劑種類和多少、混合料粒度和流動(dòng)性等，具體要通過(guò)試驗(yàn)確定。27編輯ppt3.3.3壓制工藝參數(shù)確定：三個(gè)階段：計(jì)算理論參數(shù)；根據(jù)產(chǎn)品形狀、尺寸、壓模尺寸、收縮系數(shù)、混合料松比、燒損系數(shù)、產(chǎn)品密度可計(jì)算出壓制品單重和高度；通過(guò)試壓調(diào)整并最終確定實(shí)際參數(shù)。3.3.4壓制廢品及控制壓制廢品通常有：分層、裂紋、未壓好、單重或尺寸不合格、掉邊掉角、毛刺過(guò)深、表面劃痕及麻面等。通過(guò)首檢、自檢、專檢控制并及時(shí)調(diào)整壓制工藝。

28編輯ppt3.4排膠工藝具體工藝：氫氣保護(hù)、350~450℃排膠，具體升溫工藝和保溫時(shí)間與產(chǎn)品形狀、尺寸、成型劑種類、加入量、舟皿形狀、涂料類型原料碳、氧含量等因素有關(guān)，具體操作時(shí)通過(guò)看膠煙并結(jié)合以往的經(jīng)驗(yàn)確定，具有很強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)性。3.5燒結(jié)工藝硬質(zhì)合金燒結(jié)是典型的液相燒結(jié)，液相出現(xiàn)的溫度（共晶溫度）一般為1300~1340℃，與碳含量高低有關(guān)。燒結(jié)過(guò)程是致密化過(guò)程，也是合金組織結(jié)構(gòu)（相成份）轉(zhuǎn)變和形成的過(guò)程。YG合金的相成份由于碳含量的不同，有三種情況：WC+η+γ、WC+γ、WC+C+γ，γ相是指WC和W在鈷中的固溶體，正常合金的組織結(jié)構(gòu)應(yīng)為WC+γ29編輯ppt3.5.1真空燒結(jié)主要工藝參數(shù)：溫度、升溫速度、保溫時(shí)間、真空度。與氫氣燒結(jié)比較，優(yōu)點(diǎn)：爐內(nèi)氣氛恒定，減少了氫氣燒結(jié)中雜質(zhì)氣體的污染；壓坯中氧和氧化物被充分排除；提高了粘結(jié)相與硬質(zhì)相的潤(rùn)濕性；合金表面清潔，利于焊接。3.5.2低壓燒結(jié)（加壓燒結(jié)）低壓燒結(jié)的“低壓”是相對(duì)于“熱等靜壓的壓力來(lái)說(shuō)的，二者都是在等靜壓力下燒結(jié)，前者的壓力為5~10MPa，后者的壓力則高達(dá)70~100MPa。低壓燒結(jié)除了具有真空燒結(jié)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)之外，其主要優(yōu)點(diǎn)是減少了合金中的顯微孔隙，升溫保溫工藝與真空燒結(jié)相近。30編輯ppt3.6熱處理熱處理是合金后處理技術(shù)的一種，其原理是利用鈷相的晶型轉(zhuǎn)變提高合金的性能。Co屬于同素異構(gòu)多晶型金屬，已確定有兩種形態(tài)：α-Co和ε-Co，前者為面心立方結(jié)構(gòu)，有12個(gè)滑移面，韌性好，在燒結(jié)溫度下處于穩(wěn)定狀態(tài)。后者屬于密排六方結(jié)構(gòu)，只有三個(gè)滑移面，韌性較差，在室溫下處于穩(wěn)定狀態(tài)。合金熱處理工藝就是讓合金在高溫下進(jìn)行快速冷卻（淬火處理），使γ相中保持較多的α-Co并保持較大的WC和W濃度，從而達(dá)到改善合金性能的目的。為了消除淬火產(chǎn)生的應(yīng)力，淬火后應(yīng)進(jìn)行回火處理，以進(jìn)一步改善合金的性能。31編輯ppt3.7表面處理：