程登峰，孙东平，刘娜娜

(九江金鹭硬质合金有限公司，九江 332000)

硬质合金被誉为“工业的牙齿”，最主要的应用是作为切削工具对金属部件进行加工。根据欧洲粉末冶金协会(EPMA)最新数据报告显示，近65%的硬质合金生产与金属刀具有关[1]。为了提高硬质合金切削工具的切削性能和使用寿命，通常在合金的表面涂上单层或多层的硬质涂层，主要为TiN、TiC、TiAlN、TiCN和Al2O3等涂层。这些涂层由于硬度高但脆性较大，在切削过程中涂层表面更容易产生裂纹，随着切削加工的持续进行，裂纹向基体扩展而导致刀具失效[2]。梯度硬质合金在基体表面形成缺立方相层(脱β 层)，脱β 层的Co 含量是合金平均Co 含量的1～2 倍，因而梯度层具有很高的韧性，可有效阻止裂纹扩展。脱β 层(或富钴层)的厚度是梯度硬质合金的关键指标之一。SUZUKI[3]、SCHWARZKOPF[4]和GUSTAFSON[5]通过对WC-TiC-TiN-Co 合金烧结过程中的N、Ti 元素等扩散进行计算并建立模型，得出简化的脱β 层厚度计算公式。脱β 层的厚度与其形成机理密切相关，目前认为形成机理是：WC-Ti(C,N)-Co 硬质合金在脱氮气氛下的液相烧结过程中，N 原子向合金表面移动，形成N 活度梯度，由于N 原子与Ti 原子之间强烈的热力学耦合作用，Ti 原子向内迁移，在合金表面形成缺立方相碳化物的韧性区，即脱β 层[6-7]。同时由于缺立方相向合金内部扩散，在表层区域形成空位，并对内部的液相形成挤压作用，使得液相向表层区域流动，冷却后形成富钴层。脱β 层厚度由液相中的N 向外扩散及Ti 向内扩散共同控制，影响因素可分为3 类：第1 类为合金的化学成分(包括TiN 添加量、Ti(C,N)的添加量及其C 与N 的含量比、以及C、Co、TaC 和NbC等的含量)。……