所謂的粉末冶金法是將要制造的合金的原料制成粉末，然后將這些粉末以適當(dāng)?shù)牧炕旌希缓蠹訅汗袒梢欢ǖ男螤?。將這些粉末塊置于還原性氣氛（例如氫氣）中，加熱并燒結(jié)以形成合金。這是一種冶金方法，與以前的鑄造方法完全不同。

此處所指的燒結(jié)可以簡單地定義為通過加壓和加熱的作用促進(jìn)金屬晶粒的團(tuán)聚。我們對具有合金成分的粉末施加一定量的壓力以將其壓實(shí)。在高溫下，緊密接觸的粉末彼此粘著并逐漸填充空隙以形成高密度合金。此時(shí)的加熱溫度是合金成分中的低熔點(diǎn)成分的熔融溫度。因此，在低于整個(gè)粉末組分的熔點(diǎn)的溫度下燒結(jié)合金錠。該方法類似于將熔煉和鑄造這兩個(gè)過程結(jié)合在一起的方法，并且其性能接近于鑄造合金的性能。但是從金相學(xué)的角度來看，它應(yīng)該是合金鑄件的一個(gè)分支。

通過這種粉末冶金方法制造硬質(zhì)合金。通常，將諸如鎢，碳，鈷，鈦和鈰的粉末用于批量混合，然后壓制并燒結(jié)以形成合金。因此，該冶金過程的產(chǎn)物也稱為燒結(jié)硬質(zhì)合金或硬質(zhì)合金。近年來，粉末冶金方法發(fā)展非常迅速。硬質(zhì)合金，含油合金，電觸點(diǎn)，金屬結(jié)合的金剛石砂輪和特殊的裝飾金屬產(chǎn)品均采用這種粉末冶金方法制造。

例如，現(xiàn)在將長度為30 mm的壓制半成品加熱到1000-1400°C。壓制產(chǎn)品在大約30°C下大約5分鐘的體積變化如圖2-2所示。收縮通常始于1150°C。對于6% Co，收縮非常規(guī)律地進(jìn)行，大約在1320°C結(jié)束。對于10% Co，在1180-1200°C，收縮會(huì)暫時(shí)中斷。隨著溫度繼續(xù)升高，收縮迅速進(jìn)行，并且當(dāng)溫度達(dá)到1300°C時(shí)，趨于平衡。

此后，由于顆粒的接觸點(diǎn)數(shù)和接觸面積顯著增加，所以每個(gè)顆粒處于容易釋放其自身保持的過量能量（自由能）的狀態(tài)。因此，從大約200°C開始，鈷開始擴(kuò)散，這時(shí)燒結(jié)的第一階段開始。當(dāng)溫度再次升高時(shí)，β-Co在約490°C時(shí)轉(zhuǎn)化為γ-Co。在600°C時(shí)，碳開始擴(kuò)散到鈷中，并成為一種固溶體。碳化鎢顆粒越細(xì)，或涂覆鈷的碳化鎢越好，這種擴(kuò)散現(xiàn)象就會(huì)越快地發(fā)生。這種擴(kuò)散與向壓塊施加強(qiáng)大的壓縮壓力具有相同的效果。但是，在升溫期間，在該溫度下幾乎沒有觀察到液相。

但是，在該溫度附近，彎曲強(qiáng)度顯著提高。通常，在約1400°C的溫度下燒結(jié)6%鈷的硬度合金。在此溫度下，WC逐漸溶解到液相中，特別是細(xì)小的WC迅速溶解，并且大的WC由于其尖銳的表面能而大。角落部分。溶解后為圓形。結(jié)果，液相部分變得越來越多，并且隨著反應(yīng)朝著自由能減少的方向進(jìn)行，合金收縮并且孔逐漸減少。另一方面，在碳化鎢顆粒彼此接觸的部分中，繼續(xù)發(fā)生體積擴(kuò)散現(xiàn)象，特別是表面擴(kuò)散現(xiàn)象。碳化物顆粒也可能會(huì)彼此結(jié)合。此外，WC也可能在碳化鎢彼此接觸的部分處從液相局部沉淀。結(jié)果，各種原因促使碳化鎢晶粒的生長，導(dǎo)致致密排列。然而，溫度進(jìn)一步升高，并且當(dāng)溫度超過1600℃時(shí)，在產(chǎn)品內(nèi)部產(chǎn)生氣體，導(dǎo)致晶體排列的膨脹。據(jù)說該氣體是由于存在諸如SiO 2的雜質(zhì)而產(chǎn)生的。相反，如果溫度降低，則溶解在液相中的WC顆粒沉淀在具有較小表面能的WC顆粒上。即使在液相消失成固態(tài)后，碳化鎢也繼續(xù)分離，直到僅剩下1%。

在燒結(jié)過程中，以熔體形式存在于鈷中的碳化鎢移動(dòng)一小段距離并結(jié)合到未溶解的碳化鎢上，從而不會(huì)形成諸如鑄造合金之類的不均勻結(jié)構(gòu)。含有大量珠光體的鋼會(huì)因α鐵碳熔體的沉淀而老化和硬化。相反，在燒結(jié)過程中，WC顆粒起到有效的成核作用，因此沒有時(shí)效硬化現(xiàn)象，因此結(jié)構(gòu)均勻且非常穩(wěn)定，對熱處理不敏感，即使在較高的溫度下硬度也不會(huì)改變。溫度。圖2-3顯示了工具鋼，高速鋼，鑄造合金，司太立合金（Co-Cr-W）和WC + Co硬質(zhì)合金的高溫硬度。