復(fù)合耐磨鋼板的梯度結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金的表層鈷含量低于合金的名義鈷含量，中間層的鈷含量高于合金名義鈷含量，合金的芯部為WC+Co+η三相組織。具有這種顯微組織結(jié)構(gòu)的合金其表層具有很高的硬度，合金的中間層具有很好的韌性，因而能夠同時提高合金的表面硬度、耐磨損性能以及抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性。通過光學(xué)顯微分析、X射線衍射分析、掃描電鏡分析、透射電鏡分析、密度測定，矯頑磁力以及力學(xué)性能測試等手段研究了合金碳含量、燒結(jié)溫度、滲碳時間、滲碳方式對合金顯微組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和物理性能的影響。通過對雜質(zhì)原子在液態(tài)金屬中的擴(kuò)散研究，建立了碳原子在液態(tài)鈷相中的擴(kuò)散系數(shù)方程，利用所獲得的擴(kuò)散數(shù)據(jù)計算了WC+Co兩相區(qū)梯度結(jié)構(gòu)厚度與工藝參數(shù)的關(guān)系，并建立了有效的數(shù)學(xué)模型。還分析了合金在滲碳過程中WC+Co兩相區(qū)梯度結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理。獲得以下主要結(jié)論：
1)滲碳過程中碳原子的擴(kuò)散主要通過合金中的鈷相向合金內(nèi)部擴(kuò)散。因此，滲碳過程中梯度結(jié)構(gòu)的形成主要受碳原子的擴(kuò)散速率和合金表面的有效擴(kuò)散面積控制。一般情況下，隨著合金碳含量和滲碳時間的增加，合金中WC+Co兩相梯度結(jié)構(gòu)的厚度也相應(yīng)增加。合理選擇滲碳處理工藝能夠在保持合金表面高硬度的情況下，同時提高合金的抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性。
2)建立了雜質(zhì)原子在液態(tài)金屬中的擴(kuò)散系數(shù)方程。采用該方程計算了雜質(zhì)原子在不同溫度液態(tài)金屬中的擴(kuò)散系數(shù)，研究結(jié)果表明，該方程可以用于計算碳原子在液態(tài)鈷相中的擴(kuò)散系數(shù)。利用所建立的梯度結(jié)構(gòu)形成動力學(xué)方程計算了滲碳過程中梯度結(jié)構(gòu)厚度隨滲碳時間的關(guān)系，所得到的結(jié)果與實驗結(jié)果比較接近。
3)滲碳處理過程中梯度結(jié)構(gòu)的形成主要與WC的溶解—析出和液相燒結(jié)過程中WC顆粒的協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)動有關(guān)。
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