硬质合金的相对磁饱和强度.docx
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硬质合金的相对磁饱和强度
钨钢的相对磁饱和及影响因素
发布时间:
2014-07-1009:
56 文章来源:
未知 作者:
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钨钢的相对磁饱和及影响因素有：
1、钨钢之WC-CO硬质合金的磁化曲线（M-H曲线）
WC-Co钨钢中含有铁磁质Co，因此，它具有铁磁质的磁性特性。
铁磁质的磁性，和它的固体结构状态有关。
研究表明，在铁磁质存在着许多自发地饱和磁化的小区域，每个这样的小区域，相当于自发磁化的小永磁体，具有相当大的磁矩，这些小区域称为磁畴。
磁畴的形成是由于电子间的“交换作用”，使相邻原子的电子自旋磁矩自发地排列整齐，或者说，与电子自旋运动等效的分子电流按一定方向排列整齐。
在没有磁场作用时，尽管每个磁畴中的分子电流已排列整齐，但就各个磁畴来说，其分子电流的取向则是完全混乱的，相互抵销，铁磁质的总磁矩仍为零，因此，对外不表现磁性。
当外加磁场（H）时，随着磁场强度逐渐增强，磁化强度增大，至所有磁畴都取外磁场方向，这时磁化达到饱和，称为饱和磁化强度（Ms），些时的磁场强度称为饱和磁场强度（Hs）。
WC-Co钨钢的磁导率（u）不是一个常数，随磁场强度的改变而改变，因此，钨钢的磁化强度（M）随磁场强度（H）的变化是一条曲线，称为磁化曲线（M-H曲线），如图4-22所示。
当磁场强度（H）从零逐渐增大时，磁畴在磁场作用下，迅速沿外磁场方向排列，磁化强度（M）也逐渐增大，磁化强度越大，磁畴排列越整齐，磁化强度（M）也越大。
当磁场强度（H）增大，磁化强度（M）已经饱和（最大）。
此时的磁化强度（M）称为饱和磁化强度（Hs），此时的磁场强度（H）称为饱和磁场强度（Hs）。
由于WC-Co钨钢中含Co量不同，含C量不同（γ相中含W和C不同），添加过元素不同，杂质元素不同等，都构成一种特定的硬质合金，第一种特定的M-H磁化曲线。
资料表明，铁族金属（Fe、Co、Ni）的单原子磁矩取决于原子的3d电子壳层中未被（正负自旋电子）抵销的电子自旋磁矩值。
当具有S高有带的的W溶入后，铁磁质原子能夺取W的能带中的电子，相当于一部份W原子中的4s进入到铁太磁质3d能带中的正空位内，降低了铁磁质的平均磁矩。
WC-Co钨钢中的γ相，由于溶入W、C、Cr、V、Fe等元素而改变其磁性。
假设在γ相中除W以外，其它元素溶入量恒定，合金的饱和磁化强度，随γ相中W容量增加而降低，同一牌号，我们可以做出各种W含量不同的M-H曲线，如图4-23所示，即可以测量到同一牌号不同W含量合金的各种饱和磁化强度Ms值。
由于γ相中W的溶入量与合金中的含碳量有很好的对应关系，因此，我们利用测量到的同一牌号不同W含量的合金的各种饱和强度Ms值，可以做出该牌号的饱和磁化强度与合金含碳量的关系图，如图4-24所示。
在WC+γ二相区内，随着碳量减少，γ相中W溶量增加，饱和磁化强度降低。
在WC+γ+η三相区内，γ相中钨的固溶度均保持在二相区下限时的值不变（即γ相的比饱和强度4πδγ下=1500A.m2/kg）。
因碳的降低，有一部分γ相变成了无磁的η相，而合金比饱和磁化强度（4πδ合金）值总是与合金中γ相的质量Xγ成正比，故4πδ合金值随碳量降低而降低。
未完待......
WC-Co硬质合金的相对磁饱和强度
发布时间:
2013-06-0515:
00 文章来源:
未知 作者:
admin 点击数:
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WC-Co硬质合金的相对磁饱和强度：
钨钢合金的饱和磁化强度Ms合金=4πδ合金γ·d
即合金的比饱和磁化强度4πδ合金=Ms合金/d=4πδγ·Xγ
式中：
d为密度，单位为g/cm3
4πδγ为γ相的比饱和磁化强度；Xγ为合金中γ相的含量。
合金γ相的比饱和磁化强度（4πδγ）与纯Co的比饱和磁化强度（4πδCO）之比称之为合金（γ相）的相对饱和磁化强度（相对磁化饱和），单位为%。
写作：
合金（γ相）相对饱和磁化强度（%）=（4πδγ）/（4πδCO）=（4πδ合金/Xγ/（4πδCO）
20OC时，纯Co的比饱和磁化强度4πδCO=160Gscm3/g=2020A·m2/kg。
（纯Fe的比饱和磁化强度4πδFe=217Gscm3/g；纯Ni的比饱和磁化强度4πδNi=54.39Gscm3/g。
）
设：
4πδ合金=e（即仪器测量值）；仪器的修正系数=1.0××
故：
合金的相对磁饱和（%）=e×1.0××/（1.6×Co）
式中Co，为合金真实钴含量Co%中的“Co”
根据公式，当我们测得合金的比饱和磁化强度4πδ合金=（e值）后，就可以算出合金（γ相）的相对饱和磁化强度。
反过来，根据公式，我们可以分别算出YG20、YG6合金在相对磁饱和值为76%、85%、92%、94%、96%、100%时的合金比饱和磁化强度e，其值列于表4-17。
表4-17YG6、YG20不同相对磁饱和强度和磁化强度e值
相对磁饱和（%）
76
85
92
94
96
100
YG20的e值
22.4
25.1
27.1
27.7
28.4
29.5
YG6的e值
6.73
7.52
8.14
8.32
8.5
8.85
根据表4-17作图4-25
图4-25绘出合金的比饱和磁化强度e与合金钴含量、相对磁饱和值的关系，从图可以看出：
1、当测出某合金牌号的e（如YG13C，含钴13%，e为17.7）后，从图上我们可以大致看出，该牌号的相对磁饱和值约为92%，位于二相区的上限，即合金碳含量位于二相区上限。
2、在二相区内（设有相对磁饱和上限为96%，下限为76%），每一牌号（Co含量固定，如Co=16%）的相对磁饱和值因碳不同有一个波动范围（即通过含Co点作⊥线，交于相对磁饱和线的上限与下限，即在二相区内，合金允许碳含量波动的上限与下限，高于上限，合金中出现游离碳，低于下限，合金中出现η相），随着合金的钴含量增加，这个上、下限的允许波动范围也随之增大（如YG20＞YG16）。
3、不同Co含量的牌号，因碳含量不同，而可能具有同一e值。
比如e=23，它是YG16合金相对磁饱和二相的上限，是YG21合金相对磁饱和二相区的下限。
相对磁饱和另一种叙述方法：
由于碳的减少，γ相中W含量增加，如前述，降低了铁磁质的平均磁矩。
相当于使γ相中有一部分钴失去磁性，只有一部分γ相的钴能被磁化，WC-Co硬质合金中的Co在磁场中能被磁化的部分占合金质量（被测合金）的百分比称为钴磁（Com），被测合金的钴磁与被测合金的钴含量之比Com/Co,称为该合金的相对磁饱和。
我们可以通过测量合金的钴磁，算出同一牌号合金因碳含量不同的各种不同的相对磁饱和值。
于是：
合金（γ相）相对磁饱和=（4πδγ）/（4πδCO）=Com/Co（应除去氧含量和杂质）
刘经知的研究表明，Com与合金中的含碳量有较好的对应关系，在WC+γ，WC+γ+η相区内，Com随碳量的降低而降低，碳每降低0.01%，而Com降低0.1%，形成了（C降低/Com降低）=1/10的关系。
如表4-18所示。
表4-18YG6合金碳含量的变化对合金Com的影响
编号
配碳差，%
配碳量，%
相当于WC总碳，%
Com,%
Com差，%
相区
金相结果
1
5.86
6.23
6.0
WC+γ+C
C06
0.03
0.0
2
5.83
6.20
6.0
WC+γ
C00E00
0.02
0.2
3
5.81
6.18
5.8
C00E00
0.05
0.5
4
5.76
6.12
5.3
C00E00
0.05
0.5
5
5.71
6.07
4.8
C00E00
0.03
0.3
6
5.68
6.04
4.5
WC+γ+η
C00E04
0.02
0.2
7
5.66
6.02
4.3
C00E08
为了证实钴相中因W含量的增加，使钴相的磁性降低，我们在纯钴中分别加入不同量的W粉，将它们制成钴合金，然后分别测量它们的比饱和磁化强度或Com，算出它们的相对磁饱和值（见表4-19）并制成图4-26。
从图可知，随着钴中含W量增加，钴合金的相对磁饱和值随之降低，当钴合金相对磁饱和值在80%时，钴中含W量在17%左右。
当钴合金中不含W时，钴的相对磁饱和值在98%至104%之间（主要是计算系数不同和测量误差所致）。
表4-19钴中加入不同量的W对钴磁、比磁饱和、相对磁饱和的影响
Co,%
W,%
×××厂
测量单位：
× × × 检测室
钴磁，%
相对磁饱和，%
比磁饱和Gscm3/g系数（1.0××）
比磁饱和Gscm3/g系数（1.0××）
相对磁饱和，%（系数1.0××）
相对磁饱和，%（系数1.0××）
1A
100
0
98.82
98.82
163.1
154.4
101.96
96.51
100.38
100.38
165.0
156.2
103.12
97.60
1B
100
0
99.06
99.06
166.1
157.2
103.79
98.24
98
98
164.3
155.5
102.71
97.21
2
99
1
100.02
101.03
165.0
156.2
104.16
98.59
99.93
100.93
164.9
156.1
104.09
98.52
3
97
3
96.9
99.90
159.0
150.5
102.46
96.98
96.9
99.90
159.0
150.5
102.46
96.98
4
95
5
94.54
99.52
153.7
145.5
101.12
95.71
94.4
99.37
153.7
145.5
101.12
95.71
5
93
7
90.39
97.19
146.4
138.6
98.42
93.15
90.48
97.29
146.4
138.6
98.42
93.15
6
90
10
84
93.33
135.8
126.6
94.32
89.27
84.12
93.47
135.9
128.7
94.40
89.35
7
85
15
75.54
88.87
121.3
114.8
89.10
84.42
75.44
88.75
121.0
114.5
88.95
84.19
8
80
20
64.78
80.98
102.4
97.0
80.03
75.75
64.01
80.01
102.8
97.3
80.28
75.94
9
75
25
50.22
66.96
80.4
76.1
67.03
63.44
49.75
66.33
79.9
75.6
66.58
63.02
10
70
30
41.19
58.84
66.0
62.5
58.94
55.79
41.14
58.77
65.6
62.1
58.56
55.42
11
60
40
21.04
35.07
33.8
32.0
35.23
33.34
21.04
35.07
33.8
32.0
35.23
33.34
12
50
50
6.45
12.90
11.4
10.8
14.23
13.47
6.51
13.02
11.2
10.6
13.96
13.21
13
40
60
2.47
6.18
6.0
5.6
9.32
8.82
3
7.5
6.1
5.7
9.48
8.97
14
30
70
0.03
0.1
1.2
1.1
2.48
2.35
0.02
0.07
1.2
1.1
2.48
2.35
15
21
80
0
0
0.3
0.3
1.02
0.96
0
0
0.3
0.3
1.02
0.96
16
10
90
0
0
0.1
0.1
0.68
0.64
0
0
0.1
0.1
0.68
0.64
研究合金中的磁性实际上研究合金中γ相的磁性，如上所述，当合金中的成分和杂质含量固定时，WC-Co硬质合金中因碳的减少，使γ相中W含量增加，从而使γ相的磁性降低。
当我们测出各种牌号（不同含钴量）合金的不同碳含量的比饱和磁化强度4πδ合金时，就可以算出各种牌号合金的不同碳含量的各种不同的相对磁饱和值，将其作成图4.27。
图4-27中各线条表示：
1、每一条斜线，代表含钴量不同的一个牌号。
2、图中的横坐标，为合金的WC的总碳。
3、图中的竖座标，为合金的相对磁饱和值。
4、图中二条横虚线，为合金二相区的界限线，二虚线中间为WC+γ二相区，上面为WC+γ+C三相区，下面为WC+γ+η三相区，试验证明（试验者不同，试验条件不同，试验结果会略有差异），二相区上限，合金的相对磁饱和值约为95-100%。
二相区下限，合金的相对磁饱和值约为75-85%。
也就是说，合金的相对磁饱和值大于上限，合金中出现渗碳，合金的相对磁饱和值小于下限，合金中出现脱碳相-η相。
5、沿图中的相对磁饱和值（比如90%）做水平线，与图中各斜线相交，通过其交点作垂直与横座标相交，该交点即为该牌号的WC的总碳，如图4-27所示，YG6、YG8、YG10、YG11、YG13、YG15合金其相对磁饱和为90%时，其合金的WC总碳分别约为6.10%、6.09%、6.08%、6.07%、6.06%、6.05%。
也就是说，当我们测得合金的相对磁饱和值之后，通过此图，我们就可以查到该牌号合金的WC的总碳。
由于硬质合金的使用不同，要求硬质合金具有不同的性能和结构，同时也要求硬质合金有不同的碳含量，有时，同一牌号由于使用不同，要求碳含量也不同。
如YG8，它作地矿工具时，合金碳要求高一些，它作切削刀具时，合金碳可以稍稍低一点。
我们可以通过试验，选择合金使用效果最佳时的相对磁饱和值作为该牌号的相对磁饱和值标准。
有了标准，我们就可以将硬质合金的使用范围、相成分和相对磁饱和标准联系起来，如图4-28所示，也就是说，硬质合金使用不同，要求硬质合金含碳量不同，即相对磁饱和标准不同，位于二相区不同的位置。
当合金的相对磁饱和被测出之后，我们就可以根据标准判定该合金是否适宜做某种用途（图4.28），或者算出该合金的WC总碳（图4-27）。
未完待续......
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