硬質(zhì)合金的金相制備與硬度測(cè)試

返回列表 來(lái)源：中研立華發(fā)布日期： 2021-12-31

硬質(zhì)合金是一種利用難熔金屬的硬質(zhì)化合物如碳化鎢 (WC)或者其他MC 型碳化物和粘結(jié)金屬通過(guò)粉末冶金工藝制備而成的合金材料，粘結(jié)金屬主要以鈷基、鎳基、鐵基等較為常用。
金相制備
硬質(zhì)合金取樣一般選用高功率的精密切割機(jī)搭配金剛石切割片（20LC）進(jìn)行切割，因其本身硬質(zhì)的特點(diǎn)，切割表面平整度非常好，通常不需要粗研磨步驟。

硬質(zhì)合金取樣示意圖

對(duì)于取下來(lái)的試樣通常需要進(jìn)行鑲嵌后再進(jìn)行研磨和拋光。鑲嵌推薦選用添加了礦物或玻璃粉末的熱鑲嵌環(huán)氧樹(shù)脂，如果在某些特殊條件下必須使用冷鑲嵌，也需要在樹(shù)脂內(nèi)添加增強(qiáng)陶瓷粉末提高樹(shù)脂硬度。

硬質(zhì)合金的研磨，碳化硅砂紙是無(wú)能為力的，必須選用特定的金剛石磨盤(pán)，當(dāng)磨削去除的材料量較大時(shí)，可以用P400（40μm）樹(shù)脂粘結(jié)盤(pán)-DGD Mosaic或45μm金屬粘結(jié)盤(pán)-DGD Ultra作為研磨的第一步，當(dāng)切割表面光潔平整，無(wú)需去除材料情況下也可以選擇ApexHercules H硬研磨盤(pán)搭配金剛石懸浮液粗拋?zhàn)鳛榈谝徊健?/span>

方法一示意圖

方法二示意圖

最終如果使用MasterMet硅膠或MasterPrep氧化鋁懸浮液再拋光后會(huì)獲得清晰的組織結(jié)構(gòu)，這也與基體與硬質(zhì)相之間的硬度差有關(guān)，當(dāng)表面有多層耐磨涂層時(shí)，最終氧化物拋光也能增加涂層與基體之間的對(duì)比度。表面涂層在需要進(jìn)行EBSD制樣時(shí)，振動(dòng)拋光也將使基體硬質(zhì)相變得突出明顯。

硬度測(cè)試
洛氏硬度（A）標(biāo)尺試驗(yàn)方法

試樣的制備和要求

試樣試驗(yàn)面的粗糙度Ra≤2μm。燒結(jié)狀態(tài)的試樣表面應(yīng)磨去的厚度不少于0.2mm。

制樣要采用盡量減少由于加工造成過(guò)熱或急冷致使表面性質(zhì)發(fā)生變化的方式進(jìn)行。

在測(cè)定具有曲面的試樣硬度時(shí)，其曲率半徑不得小于15mm。為了測(cè)定曲率半徑小于15mm試樣硬度，要制備至少3mm寬的平面。

所制備的試樣厚度至少有1.6mm。

金剛石壓頭作用的試樣表面應(yīng)平行于支承面，其平行度每10mm長(zhǎng)度不超過(guò)0.1mm。

設(shè)備

試驗(yàn)設(shè)備的測(cè)量精度不應(yīng)低于0.2HRA。

壓頭

金剛石壓頭應(yīng)符合GB/T 230.2-2012的相關(guān)規(guī)定，在已校正過(guò)的硬度計(jì)上檢查金剛石壓頭的性能。由五片試塊組成一套硬質(zhì)合金標(biāo)準(zhǔn)試塊。在每片硬質(zhì)合金標(biāo)準(zhǔn)硬度塊上至少打五個(gè)壓痕，計(jì)算每片標(biāo)準(zhǔn)塊的平均硬度及其與標(biāo)定硬度的差值。算出五個(gè)差值的算術(shù)平均值及范圍。如果其平均值不超過(guò)標(biāo)定值的±0.3HRA，且極差的范圍不超過(guò)0.6 HRA，則該壓頭可以使用。硬質(zhì)合金標(biāo)準(zhǔn)硬度塊，應(yīng)具有下列全部的或任一的硬度值：85.5、88.5、91.0、92.0和93.0HRA。

試驗(yàn)步驟

選擇與試樣硬度值（估計(jì)）最接近的硬質(zhì)合金標(biāo)準(zhǔn)硬度塊，在標(biāo)準(zhǔn)塊上測(cè)量三個(gè)HRA的硬度，這三個(gè)讀數(shù)的平均值與標(biāo)準(zhǔn)塊所標(biāo)定的硬度值之差應(yīng)在±0.5HRA以內(nèi)。

如差值大于±0.5HRA，則要檢查硬度計(jì)和金剛石壓頭，并且消除產(chǎn)生誤差的原因。

如差值在± 0.5HR A以內(nèi)，則對(duì)試樣的硬度平均值加上或減去此差值。

維氏硬度試驗(yàn)方法

斷裂韌性(KIC)被認(rèn)為是一種材料的固有特性，指的是材料抗斷裂能力的好壞。KIC的常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試方法包括在測(cè)試樣品中產(chǎn)生一個(gè)小裂紋，然后將其施加一個(gè)可控載荷以擴(kuò)展裂紋。與常規(guī)方法相比，壓痕斷裂法易于測(cè)試和較低的樣品損耗使其成為評(píng)估脆性材料的斷裂韌性普遍選擇。

測(cè)定脆性材料的斷裂韌性，關(guān)鍵是要根據(jù)裂紋形貌，以及材料特質(zhì)來(lái)選擇正確的方程組，計(jì)算斷裂韌性。壓痕斷裂韌性測(cè)試是利用維氏硬度壓痕產(chǎn)生的裂紋來(lái)估算材料的KIC。這些裂紋是使用維氏硬度壓頭對(duì)一小塊測(cè)試材料施加高負(fù)荷而形成的。

如圖所示，理想的裂紋輪廓有一個(gè)裂紋從每個(gè)尖角處延伸