【摘要】：系統(tǒng)對比研究了粗晶粒TM52鋼結(jié)硬質(zhì)合金與分別采用真空燒結(jié)和低壓燒結(jié)制備的細晶粒TM52鋼結(jié)硬質(zhì)合金在不同沖擊功工況下的抗磨料磨損性能與行為,并在對磨損面形貌進行電鏡觀察分析的基礎(chǔ)上探討了粗晶粒TM52鋼結(jié)硬質(zhì)合金的磨損機理。研究發(fā)現(xiàn),粗晶TM52合金的抗磨料磨損性能隨著沖擊功的逐步提高呈現(xiàn)先下降后增強的變化規(guī)律,這與其高錳鋼基體在高沖擊功條件下的高硬化速率及硬化效果更快、更充分有關(guān)。相對于細晶粒鋼結(jié)硬質(zhì)合金,粗晶粒TM52鋼結(jié)硬質(zhì)合金在抗沖擊磨料磨損方面具有明顯的性能優(yōu)勢,尤其在高沖擊功(3~4J/cm~2)條件下,耐磨性能可提高40%~80%。在此工況下磨損機制主要為碾碎性磨料磨損、擦傷式磨料磨損和疲勞磨損,鑿削式磨料磨損不明顯。
【圖文】：

石磨盤打磨拋光；下試樣為試驗機自帶旋轉(zhuǎn)中空圓柱體試樣，材質(zhì)為經(jīng)８４０℃油淬處理的ＧＣｒ１５，硬度范圍為６２～６５ＨＲＣ，尺寸為Φ５０ｍｍ×２０ｍｍ，內(nèi)徑為３０ｍｍ。磨料選用優(yōu)質(zhì)棕剛玉，粒度約１６目。上、下試樣以２００次／ｍｉｎ的頻率相互發(fā)生有磨料條件下的沖擊，總沖擊磨粒磨損試驗時間為６０ｍｉｎ。其中，每試驗１０ｍｉｎ后將標(biāo)準(zhǔn)試樣取下稱重，測試試驗前后試樣質(zhì)量減少量作為評價耐磨性的指標(biāo)。稱重前需用酒精對試樣進行清洗，然后用電吹風(fēng)機吹干，，使用精度圖１ＭＬＤ－１０型動載磨料磨損試驗機工作示意圖Ｆｉｇ．１ＴｈｅｗｏｒｋｉｎｇｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆＭＬＤ－１０－ｔｙｐｅｄｙｎａｍｉｃｌｏａｄａｂｒａｓｉｖｅｗｅａｒｔｅｓｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ為０．１ｍｇ的電子天平進行試樣稱重。為探尋鋼結(jié)硬質(zhì)合金的磨損行為及機制，采用型號為ＦＥＩＱＵＡＮＴＡ２００的掃描電鏡分析標(biāo)準(zhǔn)試樣的磨損表面。為橫向?qū)Ρ饶湍バ阅�，還選取常規(guī)真空燒結(jié)工藝和低壓燒結(jié)工藝生產(chǎn)的細晶粒ＴＭ５２鋼結(jié)合金開展沖擊磨粒磨損對比試驗。其中，低壓燒結(jié)細晶粒ＴＭ５２鋼結(jié)合金的燒結(jié)制度為：裝爐、抽真空、升溫，在１２５０℃開始通入一定壓力的氬氣，在１４４０℃、５ＭＰａ下保溫保壓６０ｍｉｎ后降壓冷卻。２結(jié)果與分析２．１顯微組織德國粉末冶金協(xié)會ＩＳＯ／ＴＣＩ９０技術(shù)委員會對于ＷＣ系鋼結(jié)合金晶粒度分級的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定是［１８］：硬質(zhì)相晶粒度在０．８～１．３μｍ的為細晶粒合金，在１．３～２．５μｍ的為中晶粒合金，在２．５～６μｍ的為粗晶粒合金，６μｍ以上的為超粗晶粒合金。

℃、５ＭＰａ下保溫保壓６０ｍｉｎ后降壓冷卻。２結(jié)果與分析２．１顯微組織德國粉末冶金協(xié)會ＩＳＯ／ＴＣＩ９０技術(shù)委員會對于ＷＣ系鋼結(jié)合金晶粒度分級的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定是［１８］：硬質(zhì)相晶粒度在０．８～１．３μｍ的為細晶粒合金，在１．３～２．５μｍ的為中晶粒合金，在２．５～６μｍ的為粗晶粒合金，６μｍ以上的為超粗晶粒合金。但是目前對于ＴｉＣ系鋼結(jié)合金沒有一個明確的粒度劃分標(biāo)準(zhǔn)，粗細晶粒只是相對而言，故本工作引用ＷＣ系的粒度分級標(biāo)準(zhǔn)。圖２為實驗所得ＴｉＣ系粗晶粒合金與普通晶粒合金的顯微組織對比及硬質(zhì)相等效粒徑的分布情況。從圖２可以明顯地看出，兩種合金中硬質(zhì)相晶粒度的大小存在差異，粗晶粒合金中相鄰硬質(zhì)相之間的粘結(jié)相層厚度要大于普通晶粒合金，并且其硬質(zhì)相的分布均勻性也更好。用圖像數(shù)據(jù)分析軟件Ｉｍａｇｅ－ＰｒｏＰｌｕｓ獲得的粗晶粒合金的硬質(zhì)相等效粒徑為５．５μｍ，而普通晶粒合金的硬質(zhì)相等效粒徑為２．８μｍ。將所有測量的硬質(zhì)相等效粒徑按照粒徑大小在每隔１μｍ的區(qū)間內(nèi)進行統(tǒng)計，得到圖２中的柱狀統(tǒng)計圖，可以明顯地看出，粗晶粒合金的硬質(zhì)相粒徑主要介于３～７μｍ之間，普通晶粒合金的硬質(zhì)相粒徑主要介于１～４μｍ之間。圖２粗細晶粒合金顯微組織及硬質(zhì)相等效粒徑對比圖Ｆｉｇ．２Ｔｈｅｃｏｍｐａｒｓｉｏｎｃｈａｒｔｏｆｃｏａｒｓｅａｎｄｆｉｎｅｇｒａｉｎａｌｌｏｙ′ｓｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅ２．２粗晶ＴＭ５２合金的耐磨性能圖３為獲得的燒結(jié)粗晶粒鋼結(jié)合金的耐磨性能隨沖擊·４０·材料導(dǎo)報Ｂ：研
【作者單位】： 湖南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(51574119) 湖南省自然科學(xué)基金(13JJ3043)
【分類號】：TG135.5

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本文編號：2542765