《硬质合金的生产》课件

硬质合金的生产硬质合金的定义与特性硬质合金是由金属碳化物（通常是碳化钨）和金属粘结剂（通常是钴）组成的金属陶瓷复合材料。硬质合金具有高硬度、高耐磨性、高耐热性和良好的耐腐蚀性，被称为“金属中的金刚石”。硬质合金兼具金属和陶瓷的优点，被广泛应用于各种工业领域。硬质合金的主要原料碳化钨(WC)硬质合金最主要的成分,具有高硬度和耐磨性。钴(Co)作为粘结剂,赋予硬质合金韧性和抗冲击性能。其他原料例如钛(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)等,用于提高硬质合金的特定性能。碳化钨的生产1原料准备钨精矿和碳粉2还原高温还原钨精矿，得到钨粉3碳化钨粉与碳粉混合，高温碳化4粉末加工研磨、筛分，得到碳化钨粉末钴的生产钴矿开采钴通常从铜矿和镍矿中提取，因为钴往往与这些金属共生。冶炼和提纯通过各种冶炼方法将钴从矿石中分离出来，并进一步提纯以满足硬质合金生产的要求。粉末制备将提纯后的钴转化为粉末状，以方便与其他原料混合和制备硬质合金。其他原料的生产1碳化钛(TiC)由钛精矿和碳粉反应制成。2碳化钽(TaC)由钽精矿和碳粉反应制成。3碳化铌(NbC)由铌精矿和碳粉反应制成。硬质合金的制备工艺硬质合金的制备工艺是一个复杂的过程，涉及粉末配制、成型、烧结和后处理等多个步骤。这些步骤的精确控制直接影响着硬质合金的最终性能。粉末配制根据所需硬质合金的性能要求，精确配比各种粉末原料。这需要严格的质量控制，以确保最终产品的均匀性和一致性。成型工艺将粉末混合物压制成所需形状的坯体。常用的成型方法包括压制成型、注塑成型和等静压成型。粉末配制1称重根据配方，准确称量每种粉末的重量2混合将称量好的粉末在混合机中均匀混合3干燥对混合好的粉末进行干燥处理，以确保粉末的含水量符合要求4筛分将干燥后的粉末通过筛网进行筛分，去除杂质和过大的颗粒成型工艺1压制成型粉末在模具中经压机压制成型2等静压成型粉末在密闭模具中，用液体压力进行成型3注射成型粉末与粘结剂混合，然后在模具中进行注射成型烧结工艺1粉末预热将混合好的粉末放入烧结炉中，缓慢升温至预定温度，去除粉末中的水分和有机物。2高温烧结在真空或惰性气体气氛中，将粉末加热到硬质合金的熔点以下，使粉末颗粒互相接触，形成致密的整体。3缓慢冷却将烧结后的硬质合金缓慢冷却至室温，防止出现裂纹或变形。后处理工艺去毛刺去除硬质合金制品表面毛刺和锐边，提高表面光洁度。磨削使用磨削工具将硬质合金制品加工成所需的形状和尺寸。抛光对硬质合金制品进行抛光处理，改善其表面光洁度和耐腐蚀性。热处理通过热处理工艺改善硬质合金的性能，提高其硬度、耐磨性和韧性。硬质合金的性能硬度硬质合金具有很高的硬度，仅次于金刚石。抗压强度硬质合金具有很高的抗压强度，可以承受很大的压力。硬度1维氏硬度硬质合金的维氏硬度通常在90-100HV。2洛氏硬度洛氏硬度取决于硬质合金的成分和结构，通常在80-90HRC。抗压强度抗压测试硬质合金具有高抗压强度，在高负载和压力条件下仍能保持结构稳定。应用领域高抗压强度使其适用于高负载的切削工具、矿山设备等领域。抗弯强度定义抗弯强度是指材料在弯曲负荷作用下发生断裂时的最大应力。测量方法通常使用三点弯曲试验来测量材料的抗弯强度，将试样置于两个支撑点之间，在中间施加垂直向下负荷，直到试样发生断裂。影响因素硬质合金的抗弯强度受多种因素影响，包括材料的成分、微观结构、加工工艺等。断裂韧性裂纹扩展阻力衡量材料抵抗裂纹扩展的能力。冲击载荷对突然冲击或应力集中具有抵抗力。材料可靠性提高材料的可靠性，延长使用寿命。耐磨性硬质合金的优势硬质合金具有极高的硬度和耐磨性，这使其成为制造耐磨部件的理想材料。应用领域硬质合金广泛应用于金属切削工具、矿山设备、冶金工业等领域，这些应用都需要高耐磨性能。硬质合金的应用领域硬质合金在许多工业领域发挥着重要作用，其优异的性能使其成为不可或缺的材料。金属切削工具刀具、铣刀、钻头等。矿山设备采矿钻头、破碎机、磨矿机等。冶金工业轧辊、模具、喷嘴等。金属切削工具铣刀广泛用于加工各种金属材料，例如钢、铝和铜。车刀用于车削金属工件，创建圆柱形或锥形表面。钻头用于在金属工件上钻孔，用于螺丝固定或其他用途。铰刀用于扩大现有的孔，并创建精确的尺寸和形状。矿山设备硬质合金用于制造**钻头**，提高其耐磨性、强度和寿命，适用于采矿作业的钻孔。硬质合金用于制造**挖掘机铲斗**，提高其耐磨性和抗冲击性能，延长设备使用寿命，提高采矿效率。硬质合金用于制造**破碎机**，提高其耐磨性和抗冲击性能，提高矿石破碎效率，降低生产成本。冶金工业耐磨涂层硬质合金用作耐磨涂层，提高冶金设备的耐用性，延长使用寿命。模具硬质合金制成的模具，耐高温，耐腐蚀，可用于金属铸造、压力加工等过程。辊子硬质合金辊子，耐磨损，适用于轧钢、轧铝等金属加工过程。建筑工程基础工程硬质合金工具用于混凝土切割、钻孔和破碎，提高效率和精度。结构施工硬质合金钻头和刀具用于钢筋加工和混凝土切割，提高工程进度。装饰装修硬质合金刀具用于石材切割和木工加工，确保表面光滑和美观。其他应用电子行业硬质合金可用于制造电子器件的模具和刀具，提高生产效率和产品精度。航空航天高性能硬质合金用于制造航空发动机叶片等关键部件，提升可靠性和耐用性。医疗器械硬质合金可用于制造医疗器械的刀具和部件，确保手术安全性和精准性。硬质合金生产中的环境保护硬质合金生产过程会产生废气、废水和固体废弃物，对环境造成一定污染。废气治理采用除尘、脱硫、脱硝等技术，有效控制废气排放。废水处理采用物理、化学和生物处理方法，实现废水达标排放。固体废弃物管理对生产过程中产生的废渣、废料进行回收利用或安全处置。废气治理1除尘粉尘收集2废气收集管道和风机3净化处理吸附、催化等技术硬质合金生产过程会产生粉尘和废气。除尘系统有效地收集和去除粉尘，防止环境污染。废气收集系统将有害气体集中并引导至净化处理单元。净化处理技术包括吸附、催化等，将有害气体转化为无害物质。废水处理1收集和预处理将硬质合金生产过程中产生的废水收集起来，进行初步处理，如去除悬浮物、沉淀物等。2化学处理使用化学方法去除废水中重金属、氰化物等有害物质。3生物处理利用微生物分解废水中的有机物，降低其污染程度。4深度处理对经化学和生物处理后的废水进行深度处理，确保达标排放。固体废弃物管理1减量化减少废弃物产生量，提高资源利用率2资源化将废弃物进行回收利用，变废为宝3无害化对有毒有害废弃物进行处理，防止环境污染硬质合金生产的发展趋势硬质合金生产不断朝向节能环保、高性能材料和新型制备工艺方向发展。1新型制备工艺例如粉末注射成型技术、等离子烧结技术等。2高性能新材料例如纳米硬质合金、梯度硬质合金等。3节能环保减少废气排放、回收利用废弃物等。新型制备工艺1粉末冶金技术采用纳米粉末材料，提高硬质合金的性能。2等离子喷涂技术表面处理，提高硬质合金的耐磨性。3激光熔覆技术修复磨损部件，延长使用寿命。高性能新材料纳米硬质合金纳米硬质合金具有更高的硬度、韧性和耐磨性，适用于高精度加工和恶劣工况。陶瓷基硬质合金陶瓷基硬质合金具有更高的耐热性和耐腐蚀性，适用于高温环境下的切削加工和磨损部件。复合硬质合金复合硬质合金通过添加金属或非金属材料，改善