硬质合金 -中南大学出版社

硬质合金

【作者】：羊建高,谭敦强,陈颢
【出版时间】：2012-12-01
【字数】：619（千字）
【定价】：￥125（元）
【出版社】：中南大学出版社
【ISBN】：978-7-5487-0172-9
【页码】：（页）
【开本】：16开

本书在注重基础理论及系统性的基础上, 较全面地反映了硬质合金领域中的新成果, 包括新工艺、新装备、新产品和新的发展趋势。突出先进性与适应性相结合、工艺与装备相结合、基本原理与工业实践相结合、资源节约、环境友好等特色, 对加快硬质合金材料科学的发展具有重要的学术价值。全书内容覆盖晶体结构和相平衡、难熔金属碳化物及黏结金属粉末的生产、硬质合金生产工艺与装备、硬质合金材料、硬质合金的微观结构、硬质合金的性能与检测、硬质合金的应用、硬质合金废料的高效利用、硬质合金生产过程中的防护等, 并对相关的科学问题进行了讨论。可供从事硬质合金研究开发、生产管理、工艺技术、装备制造、材料应用的科技人员阅读, 也可作为相关专业教师及学生的参考书。

第1章绪言1
第2章晶体结构和相平衡5
2.1 晶体结构5
2.1.1 WC5
2.1.2 钴7
2.2 二元系9
2.2.1 W-C9
2.2.2 Co-C11
2.2.3 Co-W 12
2.3 三元系 13
2.3.1 WC和其他难熔金属碳化物的相关系13
2.3.2 W-Co-C系中的相关系21
2.4 不同黏结剂硬质合金的相平衡28
2.4.1 W-Ni-C系28
2.4.2 W-Fe-C系30
2.4.3 W-Fe-Ni-C系34
2.4.4 W-Co-Ni/Fe-C系37
第3章难熔金属碳化物及黏结金属粉末的制备39
3.1 金属钨粉的制备39
3.1.1 概述39
3.1.2 金属钨粉的性能40
3.1.3 钨氧化物氢还原法制取金属钨粉44
3.1.4 钨氧化物碳还原法69
3.2 WC粉的制备72
3.2.1 钨粉碳化的基本原理72
3.2.2 碳化工艺与装备75
3.2.3 超细WC粉末的生产87
3.2.4 超粗WC粉末的生产94
3.3 复式碳化物的制取95
3.3.1 TiC-WC复式碳化物的制取95
3.3.2 TiC-WC-TaC(NbC)复式碳化物的制取104
[BW(D(S,,-2)M2D2] 目录[XCA6.TIF,JZ] [BW)] [BW(S(S,-2,)MD2] [XCA6.TIF,JZ]硬质合金[BW)] 3.4 其他难熔碳化物粉末的生产107
3.4.1 相图107
3.4.2 超细VC粉末的制备111
3.4.3 超细Cr₃C₂粉末的制备113
3.4.4 TaC与NbC粉末的制备117
3.4.5 ZrC、 ArC、 Mo₂C粉末制备119
3.5 黏结金属粉末的生产119
3.5.1 黏结相119
3.5.2 金属钴粉的生产120
3.5.3 超细均匀钴粉的生产123
3.5.4 新黏结相129
3.5.5 镍、铁金属粉末的生产130
3.6 超细WC-Co复合粉末的生产136
3.6.1 喷雾转换法制备纳米WC-Co复合粉末136
3.6.2 氧化-还原法制备纳米WC-Co复合粉末138
3.6.3 原位渗碳还原法合成纳米WC-Co复合粉末140
3.6.4 共沉淀法制备纳米WC-Co复合粉末140
3.6.5 溶胶-凝胶法制备纳米WC-Co复合粉末141
3.6.6 高能球磨制备纳米WC-Co复合粉末142
第4章硬质合金生产工艺与装备144
4.1 硬质合金生产原理概述144
4.1.1 硬质合金的组成144
4.1.2 硬质合金生产工艺流程146
4.1.3 硬质合金生产中的成形剂146
4.1.4 硬质合金中的添加剂148
4.1.5 硬质合金的成分、结构与性能的关系149
4.2 混合料制备149
4.2.1 配料球磨150
4.2.2 干燥制粒155
4.2.3 混合料的质量控制165
4.3 成形167
4.3.1 成形原理168
4.3.2 成形的基本参数171
4.3.3 普通模压成形172
4.3.4 等静压成形183
4.3.5 挤压成形186
4.3.6 注射成形192
4.3.7 成形坯的质量控制201
4.3.8 增塑性成形坯加工202
4.4 烧结204
4.4.1 烧结原理204
4.4.2 烧结工艺与装备210
4.5 烧结后处理225
4.5.1 热处理225
4.5.2 研磨229
4.5.3 硬质合金涂层231
第5章硬质合金材料249
5.1 硬质合金切削工具材料249
5.1.1 WC-Co硬质合金250
5.1.2 WC-Ni硬质合金261
5.1.3 WC-Ni-Fe硬质合金262
5.1.4 WC-TiC-Co硬质合金263
5.1.5 WC-TaC(NbC)-Co硬质合金268
5.1.6 WC-TiC-TaC(NbC)-Co硬质合金268
5.1.7 TiC(N)基硬质合金271
5.1.8 钢结硬质合金273
5.1.9 涂层硬质合金277
5.1.10 梯度结构硬质合金切削工具材料287
5.1.11 超细晶粒硬质合金293
5.2 硬质合金冲击工具材料309
5.2.1 不均匀结构硬质合金309
5.2.2 超粗晶粒硬质合金317
5.2.3 梯度结构硬质合金冲击工具材料319
5.3 硬质合金耐磨耐蚀零部件320
5.3.1 梯度结构硬质合金顶锤321
5.3.2 复合结构硬质合金辊环327
5.3.3 硬质合金模具328
5.3.4 耐腐蚀硬质合金331
5.4 硬质合金表面强化材料332
5.4.1 超细结构热喷涂材料333
5.4.2 球形铸造WC336
5.4.3 硬质合金球粒340
第6章硬质合金的微观结构342
6.1 硬质合金中的物相342
6.1.1 硬质相342
6.1.2 黏结相345
6.1.3 脱碳相(η相)347
6.1.4 非化合碳350
6.2 显微结构参数350
6.2.1 晶粒度350
6.2.2 邻接度352
6.2.3 黏结相平均自由程354
6.2.4 孔隙度355
6.2.5 单独相的体积比356
第7章硬质合金的性能与检测357
7.1 化学成分357
7.1.1 碳的测定357
7.1.2 氧的测定360
7.2 物理机械性能360
7.2.1 密度的测定360
7.2.2 硬度的测定361
7.2.3 横向断裂强度的测定364
7.2.4 断裂韧性的测定366
7.2.5 孔隙度与非化合碳的测定366
7.2.6 合金晶粒度及物相的测定369
7.2.7 矫顽磁力的测定372
7.2.8 磁饱和的测定374
第8章硬质合金的应用375
8.1 硬质合金应用分类375
8.2 硬质合金的应用381
8.2.1 切削加工工具的应用381
8.2.2 冲击工具的应用418
8.2.3 耐磨耐蚀零部件的应用428
8.2.4 硬质合金表面强化材料的应用437
第9章硬质合金废料的高效利用448
9.1 破碎处理448
9.1.1 基本原理448
9.1.2 工艺流程448
9.1.3 再生硬质合金性能及主要影响因素449
9.1.4 破碎法的主要特点 451
9.2 锌熔处理453
9.2.1 基本原理453
9.2.2 工艺流程453
9.2.3 熔炼设备455
9.2.4 锌熔处理工艺条件455
9.2.5 锌熔法的主要特点459
9.3 电化学处理460
9.3.1 选择性电解法460
9.3.2 电解电析法464
9.3.3 电渗析电溶法465
9.4 氧化还原处理467
9.4.1 硝石熔炼法467
9.4.2 氧化还原碳化法470
第10章硬质合金生产过程中的防护472
10.1 粉尘的防护472
10.2 气体的防护477
10.3 噪声的防护480
10.4 高温的防护481

参考文献483
附录491

作者简介

羊建高, 男, 材料学博士, 国家二级教授, 江西理工大学教授、中南大学兼职教授, 荣获国务院政府特殊津贴, 系中国有色金属工业学术带头人, 长期从事钨、钼难熔金属及硬质合金的研究、生产与管理工作。

担任《粉末冶金技术》、《稀有金属与硬质合金》、《硬质合金》、《中国钨业》等杂志编委、全国有色金属标准化技术委员会粉末冶金分技术委员会副主任委员、全国超硬材料专家委员会委员、中国有色金属学会粉末冶金及金属陶瓷学术委员会副主任委员, 中南大学粉末冶金国家重点实验室学术委员、国家精密工具工程技术研究中心技术委员等学术职务。

主持、参加国家“863”项目、国家自然科学基金项目、国家重点技术攻关等30余个项目的研究工作, 均取得重要成果。“切屑控制及刀具失效机理研究、系列产品开发与产业化”和“白(黑)钨矿洁净高效制取超高性能钨粉体成套技术及产业化研究”获国家科技进步二等奖, “稀土硬质合金系列产品产业化及机理研究”等项目获省、部级科技进步奖, 获发明专利及实用新型专利13项。主编《英汉双解粉末冶金技术词典》、《钨冶金学》、《梯度及新型结构硬质合金》等学术著作, 在国内外学术刊物和重要学术会议上发表学术论文90余篇。

谭敦强, 男, 博士、博士研究生导师, 南昌大学材料科学与工程学院教授、中组部“西部之光”访问学者, 江西省高校中青年学科带头人。长期从事有色金属材料相关的基础理论、应用技术及工程化研究, 主持国家自然科学基金项目、国家“863”项目、国家科技支撑计划项目、中国博士后基金项目, 江西、广东等省重点科研项目, 企业横向项目等20余项。申请发明专利10余项, 在国内外期刊发表学术论文90余篇, 被SCI、 EI收录40余篇。

陈颢, 男, 博士, 江西理工大学材料科学与工程学院副教授, 江西省高校中青年学科带头人、江西省新世纪百千万人才工程人选、江西省青年科学家(井冈之星)培养对象。

主要从事钨及稀土材料相关的基础理论、应用技术和产业化研究。先后主持国家自然科学基金项目、国际热核聚变实验堆(ITER)子项目、国家“863”项目、中国博士后基金项目、江西省重点科研项目及企业横向合作项目等20余项。在国内外刊物发表学术论文30余篇, 获中国有色金属工业科技进步二等奖1项。

前言

硬质合金是以难熔金属硬质化合物(硬质相或陶瓷相)为基, 以金属为黏结剂(金属相), 用粉末治金方法制造的高硬度、高耐磨性材料, 也称金属陶瓷材料。硬质相对硬质合金贡献耐磨性, 黏结相贡献韧性, 普通硬质合金的这种组成导致其性能具有矛盾性。

硬质合金俗称为“工业的牙齿”, 广泛用做切削刀具, 冲击工具, 耐磨耐蚀零部件等, 在切削加工、地质勘探、矿山开采、石油钻井、模具制造等国民经济各领域发挥着重要作用。

世界硬质合金从1923年发明以来, 人们对改善其性能的研究一直没有停止过, 研究课题集中在耐磨性与韧性这对矛盾的和谐上。基于硬质合金成分、结构和性能的相互关系, 通过硬质相强化, 黏结相强化, 高钴细晶、低钴粗晶、不均匀结构、梯度结构、表面涂层等技术制得新型硬质合金, 使“双高”(高韧性、高耐磨性)性能成为可能。

硬质合金的发明和发展是材料发展史中, 特别是近代工具材料发展史中的划时代变革, 它对世界工业的发展起着重要的推动作用, 使人类开发自然的效率成倍甚至上百倍提高, 已成为现代社会不可缺少的重要材料。

本书在注重基础理论及系统性的基础上, 较全面地反映了硬质合金领域中的新成果。全书共分10章, 其中第1章、第3章、第4章、第10章及第5章、第8章的部分内容由江西理工大学羊建高教授撰写, 第2章、第6章、第9章及第8章、第10章的部分内容由南昌大学谭敦强教授撰写, 第4章、第5章、第8章的部分内容由江西理工大学陈颢博士撰写, 第5章的部分内容由中南大学刘咏教授撰写, 第7章由江西理工大学郭圣达老师撰写, 华南理工大学材料科学与工程学院覃业霞博士、中南大学机电学院母福生教授、李亚林老师也承担了撰写工作, 最后由羊建高教授统稿、修改。

书中大部分装备图片引自湖南顶立科技有限公司产品样本。湖南顶立科技有限公司戴煜博士、谭兴龙博士、刘刚先生、戴晓蕾女士、江西理工大学材料科学与工程学院高远红、吕健、朱二涛、李建波等为本书的撰写做了大量工作; 同时, 在本书的撰写过程中, 作者参阅了大量的文献资料, 引用了部分图片, 书后的参考文献仅为其中的一部分, 在此特对各位文献作者和付出劳动的人们一并表示衷心的感谢。

限于作者水平和时间有限等原因, 书中一定存在错误和不妥之处, 恳请读者批评指正。

当今有色金属已成为决定一个国家经济、科学技术、国防建设等发展的重要物质基础, 是提升国家综合实力和保障国家安全的关键性战略资源。作为有色金属生产第一大国, 我国在有色金属研究领域, 特别是在复杂低品位有色金属资源的开发与利用上取得了长足进展。

我国有色金属工业近30年来发展迅速, 产量连年来居世界首位, 有色金属科技在国民经济建设和现代化国防建设中发挥着越来越重要的作用。与此同时, 有色金属资源短缺与国民经济发展需求之间的矛盾也日益突出, 对国外资源的依赖程度逐年增加, 严重影响我国国民经济的健康发展。

随着经济的发展, 已探明的优质矿产资源接近枯竭, 不仅使我国面临有色金属材料总量供应严重短缺的危机, 而且因为“难探、难采、难选、难冶”的复杂低品位矿石资源或二次资源逐步成为主体原料后, 对传统的地质、采矿、选矿、冶金、材料、加工、环境等科学技术提出了巨大挑战。资源的低质化将会使我国有色金属工业及相关产业面临生存竞争的危机。我国有色金属工业的发展迫切需要适应我国资源特点的新理论、新技术。系统完整、水平领先和相互融合的有色金属科技图书的出版, 对于提高我国有色金属工业的自主创新能力, 促进高效、低耗、无污染、综合利用有色金属资源的新理论与新技术的应用, 确保我国有色金属产业的可持续发展, 具有重大的推动作用。

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国家出版基金由国家设立, 用于鼓励和支持优秀公益性出版项目, 代表我国学术出版的最高水平。《有色金属理论与技术前沿丛书》瞄准有色金属研究发展前沿, 把握国内外有色金属学科的最新动态, 全面、及时、准确地反映有色金属科学与工程技术方面的新理论、新技术和新应用, 发掘与采集极富价值的研究成果, 具有很高的学术价值。

中南大学出版社长期倾力服务有色金属的图书出版, 在《有色金属理论与技术前沿丛书》的策划与出版过程中做了大量极富成效的工作, 大力推动了我国有色金属行业优秀科技著作的出版, 对高等院校、研究院所及大中型企业的有色金属学科人才培养具有直接而重大的促进作用。