硬質(zhì)合金球是以碳化鎢（WC）為硬質(zhì)相，鈷（Co）、鎳（Ni）或鉬（Mo）為粘結(jié)相，通過粉末冶金工藝燒結(jié)制成的球形材料。其韌性表現(xiàn)受成分、工藝及微觀結(jié)構(gòu)共同影響，需從沖擊韌性與斷裂韌性兩個維度綜合分析。
一、硬質(zhì)合金球的韌性表現(xiàn)指標(biāo)
1. 沖擊韌性
沖擊韌性反映材料在沖擊載荷下抵抗破壞的能力，與抗彎強度呈線性關(guān)系。研究表明：
結(jié)構(gòu)缺陷（如孔隙、裂紋）會顯著降低抗彎強度，進而削弱沖擊韌性。例如，缺碳硬質(zhì)合金球中孔隙的存在會導(dǎo)致應(yīng)力集中，形成橫向斷裂裂紋源。
WC晶粒度：隨WC晶粒增大，斷裂韌性可能提升，但抗彎強度下降，導(dǎo)致沖擊韌性降低。
粘結(jié)相含量：增加鈷（Co）含量可增厚粘結(jié)相，改善塑性變形能力，從而提升沖擊韌性。但鈷含量過高會降低硬度，需在硬度和韌性間權(quán)衡。
2. 斷裂韌性
斷裂韌性是材料強度與塑性的綜合體現(xiàn)，主要受以下因素影響：
硬度：硬度越高，斷裂韌性越低，但存在一定波動范圍。例如，低Co粗晶粒合金在硬度相近時，因晶粒間結(jié)合力增強，斷裂韌性優(yōu)于高Co細晶粒合金。
微觀結(jié)構(gòu)均勻性：均勻結(jié)構(gòu)合金的斷裂韌性高于非均勻結(jié)構(gòu)，但抗彎強度和沖擊韌性可能較低。例如，均勻結(jié)構(gòu)的YG8合金在斷裂韌性測試中表現(xiàn)優(yōu)異，但抗彎強度略低于非均勻結(jié)構(gòu)合金。
燒結(jié)工藝：預(yù)燒結(jié)溫度影響孔隙率，進而影響斷裂韌性。提高預(yù)燒結(jié)溫度可消除孔隙，提升橫向斷裂強度（TRS），但滲碳溫度過高會導(dǎo)致WC晶粒異常長大，降低斷裂韌性。
二、成分與工藝對硬質(zhì)合金球韌性的影響
1. 硬質(zhì)相與粘結(jié)相的配比
WC晶粒度：細晶粒（如亞微米級）可提高抗彎強度和沖擊韌性，但斷裂韌性可能降低；粗晶粒則相反。例如，YG6（WC晶粒度約1.5μm）的沖擊韌性優(yōu)于YG8（WC晶粒度約2.0μm），但斷裂韌性略低。
鈷含量：鈷是提升韌性的關(guān)鍵元素。例如，YG6（Co含量6%）的抗彎強度高于YG8（Co含量8%），但沖擊韌性因鈷含量增加而改善。
2. 燒結(jié)與后處理工藝
真空燒結(jié)：可減少孔隙率，提升致密度，從而改善抗彎強度和沖擊韌性。例如，真空燒結(jié)的YG6X合金橫向斷裂強度（TRS）比氫氣燒結(jié)高。
滲碳處理：適度滲碳可消除孔隙，但溫度過高會導(dǎo)致WC晶粒長大和鈷蒸發(fā)，降低斷裂韌性。
三、韌性與其他性能的矛盾與平衡
硬質(zhì)合金球的韌性提升常伴隨硬度、耐磨性的下降，形成典型矛盾：
硬度-韌性權(quán)衡：高硬度材料（如超細晶粒合金）斷裂韌性低，易脆斷；低硬度材料（如粗晶粒合金）韌性好，但耐磨性不足。
應(yīng)用場景適配：
1. 高沖擊環(huán)境（如礦山機械）：需優(yōu)先保證韌性，選擇低鈷粗晶粒合金（如YG8C）。
2. 高精度加工（如精密軸承）：需平衡硬度與韌性，選擇中鈷細晶粒合金（如YG6X）。
3. 極端耐磨場景（如油田鉆頭）：可犧牲部分韌性，選用超細晶粒合金（如YG10X）。
