Твердые материалы и их соединения (стр. 2 из 4)
В течение затвердевания жидкой фазы (в течение охлаждения от температуры спекания), большинство растворенного WC кристализуется назад на твердых частицах. Поскольку растворимость металла-связки уменьшается, далее WC осаждается, пока диффузия не будет остановлена. Долю твердого материала, которая до сих пор является растворенной, стабилизирует кубическая фаза кобальта при комнатной температуре (иначе преобразование в гексагональную фазу в 4170 C) и определять механические свойства связки. Благодаря различным коэффициентам расширения, фаза кобальта, помещенна в напряжение, в то время как WC фазы , подчиненны сжимающему усилию. Это задерживает разрыв хрупкой карбидной фазы в течение механической нагрузки.
Процесс, который был описан, принимает двухфазную область твердого материала и металла-связки (рис. 17-7). В системе W-C-Co, стехиометрическая зона для этой области ограничена 6.08 к 6.20 мас.- % C в WC (стехиометрический состав 6.13 мас.- % C в WC). Иначе, хрупкая троичная система счисления η фаза (W3Co3C) или свободный углерод осаждается, оба из которых уменьшают прочность на изгиб.
При спекании твердых сплавов системы TiC-WC-Co, TiC растворяет карбид вольфрама до уровня насыщения (рис. 17-8). По этой причине, три фазы появляются в строении коммерчески доступних твердых сплавов; они - кубическая смешанная карбидная фаза (W, Ti) C, гексагональный WC и кобальта, как связка. Этот последний насыщается с соотношениями твердых материалов (рис. 17-9). Если TaC также добавлен к сплаву, он входит в смешанное формирование карбидной фазы (W, Ti, Ta) C и в то же самое время сужение доли (W, Ti, Ta) C твердого раствора (рис. 17-8).
Твердые сплавы основанные на TiC -Ni с Mo2C прибавлениями имеют различное строение. В течение спекания, оболочки, сделанные кубических (Ti, Мо)C1-х твердых растворов формируется вокруг магистрального зерна TiC; в отличие от чистого TiC, они хорошо увлажняются свзкой никеля (рис. 17-9). Пока, бориды не использовались в твердых сплавах, для увеличения твердости, потому что хрупкие тройные фазы формируют в течение производства, через влияние связки. Этих фаз можно избегать, прибавляя титан к TiB2(Fe, Cr, Ni) твердым сплавам[15].
2.2Механические свойства твердых сплавов
Модуль упругости твердых сплавов (WC-Cо) - индикация линейного поведения этих материалов. Это главным образом определено величинами и фаз твердого сплава и их объемными компонентами fWCи fCo; которое зависит только от ограниченной степени распространения фаз (структур). Прочность, поведение розлома, и твердость; с другой стороны, повлияют в значительной степени от геометрического размещения элементов структуры.
Стуруктура твердого сплава WC-Co может быть охарактиризована средним линейным размером зерна lWC и средней толщиной интерметаллических слоев кобальта pCo; это также называется длиной свободного пробега или средним растоянием (секция 7.3.4). Применимо следующие равенство:
(1)Структурные величины и вязкость разрушения K1С твердых сплавов WC-Cо (в пределах от 7 до 20 MPa*m1/2) и энергия области разрыва G1С, связаны следующим выражением:
(2)Эта величина была выведена эмпирически. Принимая во внимание [11], в заключении можно увидеть, что увеличения энергии области разрыва, поскольку соотношение объема связки и WC, размер зерна увеличивается. Это имеет смысл, потому что на энергию сдвига повлияют значительно работа пласичности, в связки. Твердость зависит от того же самого параметра P2Со/1WC и выходит обратная зависимость [16].
(3)Это означает, это в любой данной составной твердости системы и вязкости разрушения может только быть оптимизировано за счет друг друга (рис. 17-10).
Изгибающееся сопротивление разрыву
твердых сплавов связано с процессом зарождения трещин и распространения. В соответствии с [17], это следует выражение: 
(4)где материальный постоянный m. – параметр Вейбула (секция 7.3),
( lWC) - зернистость - зависимый предел прочности WC и g(fwc) описывает локальное увеличение в напряжений в зерне WC. Градус скелетного формирования (смежность) c, твердой материальной фазы (секция 7.3.4) может быть грубо получена, если ρCo < p*Co и fwc >fCo то 
(5)В идентичной зернистости WC, кроме в очень высоком содержании кобальта (горизонтальные линии константы WC зернистость lWC на рисунке 17-11), изгибающееся сопротивление разрыву увеличивается с увеличивающимся содержанием кобальта. J.Gurland показал, что некоторая зернистость lwc, существует для каждого содержания металла-связки, в котором изгибающееся сопротивление разрыву, достигает максимума. Критическая величина p* толщины слоя металла-связки - p*Co+ 0.4 μmдля кобальта (линии постоянного содержания кобальта fCo ниже 45 ° на рисунке 17-11). В "пластичной зоне" (pCo> p*Co), изгибающееся сопротивление разрыву увеличивается с увеличением дисперсии фазы WC. Это может быть благодаря обоим дисперсионному твердению металла-связки или к увеличению в силе WC зерна с уменьшающейся зернистостью lwc. (p2Co/lwc) уменьшается (см. уравнения (1) и (2)) и твердость увеличивается, однако, уменьшается вязкость разрушения твердого сплава. Если, наконец, нижний предел критической толщины слоя p*Co достигнут (потому что WC зернистость стала меньшей), тонкие слои металла-связки больше не могут стабилизировать трещину пластической деформацией (область хрупкого разрушения).
Соотношение границ зерна WC-WC на полной поверхности WC фаз называется смежность c. Это быстро стало главными слабыми точками на зарождении трещин;так как это увеличение, уменьшает сопротивления разрыву на изгиб. Это означает, это в области хрупкого разрушения, сопротивление разрыву на изгиб и вязкость разрушения изменяется подобные тем же образом. Только, когда эти предварительные условия выполнены, то изгибающееся сопротивление разрыву может быть названо "вязкостью", как и часто названо в изданной литературной и коммерческой практике.
Дополнительные факторы (дефекты) типа пор, вложений, бороздок, и неоднородного распространения структурных компонентов, также влияют на прочность твердых сплавов и вызывают широкие вариации в свойствах. Влияние этих факторов особенно, поведение усталости, в течение динамической нагрузки (секция 7.3). Понижение числа циклов напряжения, чтобы раздробить N, связано с изменением в статическом сопротивлении разрыву изгиба следующим соотношением:
(6)Твердые сплавы имеют невыгодную величину
, благодаря высоким соотношениям хрупких фракций в течение распространения усталостной трещины.Зависимости, обсужденные выше, применимы к комнатной температуре и могут даже полностью изменяться с увеличением температуры. Например, в температурах > 8000 C, самое лучшее зерно твердого сплава WC имеет более низкую ползучепрочность чем твердый сплав с грубым зерном WC(рис. 17-11). Это - несмотря на их высокую твердостьпри комнатной температуре. Вышеупомянутый соотношений не могут применяться безоговорочно, если возникают дополнительные или новые фазы , как имеет место с твердыми сплавами TiC (TaC)-WC-Co. Прибавляя TiC, твердость увеличена за счет изгибающегося сопротивления разрыву, благодаря к связанному упрочнению твердого раствора. Это иногда также увеличивает теплопрочность стержневой смеси WC- TiC (TaC), твердый раствор по сравнению с WC и прежде всего с TiC (рис. 17-12 и 17-4). Это особенно уместно в более высокотемпературных режимах резанья, произведенных в течение обработки материалов, производящих длинной станочной стружке. Это дополнено изменениями в трении и диффузии между твердым сплавом и материалом, для обработки на станке. Прибавления TaC также отщеплять "формирование ребра трещины " на режущей кромке твердого сплава, это происходит благодаря повторенным температурным изменениям, особенно в течение фрезерования.
Твердые сплавы, которые главным образом используются для более высоких скоростей резания ( основанные на TiC, TiN, TiCN или (Ti, Мо) (C, N) как твердые материалы) имеет более низкую теплопрочность стержневой смеси и ползучепрочность, чем эквивалент основаных на WC твердых сплавах [11], но показывает что приведенный износ в течение механической обработки, из-за их увеличенной химической стойкости против стали [18], и подобен покрытому твердому сплаву (секция 2.5).