發(fā)布時間：2021-10-22 05:51

　　以Fe-Mo、Fe-Mo-Cr預(yù)合金粉為粘結(jié)劑,加入WC以及Ni、Mn、C等合金元素,采用粉末冶金工藝制備了TiC基高錳鋼鋼結(jié)硬質(zhì)合金,研究了WC對TiC基高錳鋼鋼結(jié)硬質(zhì)合金組織與性能的影響。采用掃描電子顯微鏡對實驗合金的組織進(jìn)行了觀察和分析,并對合金的物理力學(xué)性能進(jìn)行了檢驗。結(jié)果表明,未加WC的合金中出現(xiàn)了黑芯-灰環(huán)和灰色粘結(jié)劑兩種結(jié)構(gòu);添加WC的合金中觀察到了黑芯-灰環(huán)、灰色粘結(jié)劑和其他多種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。并且,隨著WC含量的增加,合金組織的硬質(zhì)相晶粒尺寸明顯細(xì)化。結(jié)果還表明,隨著WC含量的增加,合金的相對致密度、硬度一直增大,但抗彎強度和沖擊韌性先增大后減小。當(dāng)WC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%時,合金的沖擊韌性達(dá)到最大值12.2 J/cm2,相對致密度、硬度和抗彎強度分別達(dá)到98.5%、88.2 HRA、1 852 MPa。因此,這種合金（WC質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%）可以用于代替硬質(zhì)合金制造挖掘機裝載機斗齒的鑲嵌件以及采煤機截齒等在沖擊條件下使用的耐磨零件。 

【文章來源】：硬質(zhì)合金. 2020,37(03)

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

WC含量對合金密度的影響

圖4是實驗合金的的抗彎強度和沖擊韌性檢驗結(jié)果。結(jié)果表明，隨著WC含量的增加，抗彎強度先增大后減小；當(dāng)WC含量10%時，合金抗彎強度達(dá)到最大值2 122 MPa。從圖1的組織看，加入WC后，合金的硬質(zhì)相晶粒尺寸減小，根據(jù)霍爾-派奇公式可知，晶粒細(xì)化導(dǎo)致合金的強度提高；同時，由于粘結(jié)劑中合金元素的固溶強化作用，也使合金強度提高。另外，WC強化了硬質(zhì)相與粘結(jié)劑的界面結(jié)合強度，并且WC固溶于粘結(jié)劑中固溶強化粘結(jié)相，也提高了合金的強度。隨著WC含量的繼續(xù)增加，實驗合金的抗彎強度減小，原因是，一方面，WC含量增加，在TiC硬質(zhì)相顆粒表面形成的環(huán)形相厚度增大，硬質(zhì)相顆粒芯部與環(huán)形相的內(nèi)應(yīng)力增大，降低了界面結(jié)合強度并增大了合金的脆性；另一方面，WC、Cr、Ni、Mn、C等在粘結(jié)劑中的含量增加，使粘結(jié)劑脆性增大，所以合金的抗彎強度降低。圖4合金的沖擊韌性結(jié)果表明，隨著WC含量增加，沖擊韌性先增大后減小。當(dāng)WC含量15%時，合金的沖擊韌性達(dá)到最大值，12.2 J/cm2，其后逐漸降低。一般情況下，合金粘結(jié)相含量增加，合金的沖擊韌性增大。在本研究中，粘結(jié)劑的含量由50%降至35%的范圍內(nèi)，合金的沖擊韌性是增加的，因此，必然有其他強韌化機制。從圖1的組織看，合金的硬質(zhì)相晶粒尺寸隨著WC含量的增加而減小，合金在沖擊條件下，裂紋傾向于在粘結(jié)劑中擴(kuò)展，延長了擴(kuò)展路徑，消耗更多的能量；而且隨著WC含量增加，粘結(jié)劑含量減少，Cr、Ni、Mn、C等在粘結(jié)劑中含量增加并強化了粘結(jié)相，所以沖擊韌性增加。硬質(zhì)相晶粒越細(xì)化，這種現(xiàn)象越明顯。另一方面，WC改善了硬質(zhì)相和粘結(jié)劑的潤濕性并提高了界面結(jié)合強度，并且WC固溶于粘結(jié)劑中強化粘結(jié)相，所以提高了合金的沖擊韌性。另外，被WC強化的多角狀的TiC硬質(zhì)相顆粒穿晶斷裂對提高合金的沖擊韌性亦有較大的貢獻(xiàn)。其后，隨著WC含量的繼續(xù)增加，硬質(zhì)相表面的環(huán)形相內(nèi)應(yīng)力增加，以及粘結(jié)劑中Cr、Ni、Mn、C等元素含量高，粘結(jié)劑脆性增大，所以沖擊韌性降低。分析表明，沖擊韌性和抗彎強度的變化規(guī)律基本相同。

圖4合金的沖擊韌性結(jié)果表明，隨著WC含量增加，沖擊韌性先增大后減小。當(dāng)WC含量15%時，合金的沖擊韌性達(dá)到最大值，12.2 J/cm2，其后逐漸降低。一般情況下，合金粘結(jié)相含量增加，合金的沖擊韌性增大。在本研究中，粘結(jié)劑的含量由50%降至35%的范圍內(nèi)，合金的沖擊韌性是增加的，因此，必然有其他強韌化機制。從圖1的組織看，合金的硬質(zhì)相晶粒尺寸隨著WC含量的增加而減小，合金在沖擊條件下，裂紋傾向于在粘結(jié)劑中擴(kuò)展，延長了擴(kuò)展路徑，消耗更多的能量；而且隨著WC含量增加，粘結(jié)劑含量減少，Cr、Ni、Mn、C等在粘結(jié)劑中含量增加并強化了粘結(jié)相，所以沖擊韌性增加。硬質(zhì)相晶粒越細(xì)化，這種現(xiàn)象越明顯。另一方面，WC改善了硬質(zhì)相和粘結(jié)劑的潤濕性并提高了界面結(jié)合強度，并且WC固溶于粘結(jié)劑中強化粘結(jié)相，所以提高了合金的沖擊韌性。另外，被WC強化的多角狀的TiC硬質(zhì)相顆粒穿晶斷裂對提高合金的沖擊韌性亦有較大的貢獻(xiàn)。其后，隨著WC含量的繼續(xù)增加，硬質(zhì)相表面的環(huán)形相內(nèi)應(yīng)力增加，以及粘結(jié)劑中Cr、Ni、Mn、C等元素含量高，粘結(jié)劑脆性增大，所以沖擊韌性降低。分析表明，沖擊韌性和抗彎強度的變化規(guī)律基本相同。綜合以上分析，當(dāng)合金中WC含量15%時，合金的硬度達(dá)到88.2 HRA，抗彎強度1 852 MPa，沖擊韌性最大值12.2 J/cm2，性能相當(dāng)于YG8～YG15牌號的硬質(zhì)合金，可以代替硬質(zhì)合金制造工程機械的斗齒鑲嵌件和采煤機截齒等耐磨零件[24-26]。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3450506