硬质合金基于渗碳的制备方法与钢铁工艺有点接近。但是最大的区别是要先制备含缺陷相的先驱体。具体工艺如下图梯度结构硬质合金制备工艺流程图所示。首先将WC-Co硬质合金原料粉末的碳含量低于化学计量为0.2%～0.5%（例如添加W粉），在900°C左右的氢气气氛中脱蜡1小时左右并预烧，然后将脱蜡后的硬质合金球齿放入低压处理炉中进烧结以便使合金尽可能接近完全致密。烧结温度约在合金的液相线附近，烧结时间一般为1.5～2.5小时。

  由于合金的碳含量低于其化学计量的碳含量，因此，烧结时会在合金的内部形成脱碳的η相，这种脱碳相的形貌和含量对获取高性能的梯度结构硬质合金是非常关键的，因而需要对其进行严格控制。

  将含有脱碳相的合金在含碳气氛进行处理，处理温度在液相烧结温度以上，处理时间视工艺不同各有不同，一般为60～180分钟。最后形成Co相呈梯度变化的硬质合金。采用这种方法制备的梯度结构硬质合金的主要特点是：所制备的硬质合金其表面和中间层为WC+γ两相正常组织，合金的心部为WC+γ+η的三相组织，中间存在连续的过渡层，其Co相含量高于合金的名义钴含量。

       气氛渗碳法的基本原理是：含η相的硬质合金在高温渗碳时，由于碳与钨的亲和力高于钴的亲和力，因而碳与η相中的钨化合而使η相分解生成WC，C原子与η相发生如下反应

6Co+WC+5W=Co₆W₆C

3Co+WC+2W=Co₃W₃C

2Co+WC+4W=Co₂W₄C

  在渗碳处理阶段，C原子与烧结体表面的η相反应分解出WC和Co。因而，首先在合金的表面形成WC+γ的两相区。在随后的过程中，Co相向合金的中心迁移，从而在合金的中间层形成高富钴区。

Co₆W₆C+5C=6Co+6WC

Co₃W₃C+2C=3Co+3WC

Co₂W₄C+3C=2Co+4WC

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