搜索

您当前位置: 首页 > 硬质合金新闻 > 行业资讯

硬质合金新闻
低温处理对碳化钨合金性能的改变

类别:行业资讯   发布时间:2021-10-08 09:14:43   浏览:

碳化物(WC)是已知最硬的金属的人是在许多工业应用中,如汽车,石油和天然气,采矿,金属切削等,这是用钨的等份(W)的无机化合物所用的一个和碳(C)。术语“硬质合金”是指通过粉末冶金工艺通过将较硬的碳化物颗粒的晶粒粘合到更坚韧的粘合剂基体中而制造的复合材料范围最常用的碳化物是碳化钨,粘结相是钴。有时其他碳化物颗粒,如钛或将少量碳化物合金化以改善硬质合金的整体性能。这种硬度和韧性的结合为材料提供了典型的强度、高耐磨性、韧性和热硬度特性,可满足最苛刻的应用并优于其等效钢产品。

除了作为粘合剂成分的主要职责外,钴还为工具提供了必要的韧性。因此,通过改变钴的含量,可以获得所需的硬度和韧性特性。通常,由碳化钨制成的零件具有约 25% 的高粘结剂钴含量,以圆柱形按钮的形式用于石油和天然气、采矿业的旋转和冲击凿岩钻头中,并用作衬套制造中的磨损部件和拉丝模具。

在低温处理中,使用氦气、氢气、氮气、氧气或甲烷等任何一种冷冻剂将待处理的样品材料冷却至 -190 °C 左右的温度。但是,由于液氮易于获得且无害,因此它是常用的冷冻剂。通常,整个低温处理过程在计算机控制的环境中进行,以便更好地控制过程。

与传统的热处理工艺一样,低温处理已被用于高速钢和其他碳钢材料数十年。但该工艺对碳化钨等超硬刀具材料的商业适应性尚处于起步阶段。这是由于缺乏全面的文献和处理对这些超硬材料的科学理解。

杨等人。[1]证明了深冷处理 (DCT) 对碳化钨制成的车削刀具的影响。根据实验结果,他们得出的结论是,当刀具温度保持在较低水平时,该处理提高了抗崩刃性并提高了整体性能,这需要在切削过程之间进行足够的休息。同样,Nursel 等人。[2]验证了深冷处理对碳化钨圆柱车削刀片的影响。通过比较未经处理和深度低温处理的刀片在加工 316 SS 材料时的性能,他们得出结论,与未经处理的刀具相比,经过低温处理的刀具的后刀面磨损减少了 34%,月牙洼磨损减少了 53%。通过进行冶金分析,他们发现深度低温处理的刀具中的 η 相 (eta) 碳化物增加了 5.4%,硬度也增加了 6%,而晶粒尺寸增加了 9%。

通过对铸铁进行车削研究,Ramji 等人。[3]已经证明,经过深冷处理的硬质合金刀具具有较低的表面粗糙度和磨损率。吉尔等人。[4]在微观结构和耐磨性方面的变化比较了未经处理和低温处理的 WC-Co 的机械和材料特性。通过研究,他们发现经过低温处理的工具中细小 eta 相碳化物的沉淀是性能改进的原因。Dinesh 等人报告了类似的结果。[5]和顾等人。[6]他们还发现,除了 eta 碳化物的析出之外,性能的提高还归因于钴的致密化和碳化钨晶粒从圆面到棱柱形结构的细化。

陈辉等。[7]研究了碳含量为 4.5%、4.9% 和 5.3% 的低温处理的 WC-11%Co 碳化钨的微观结构特性。他们报告说,低温处理可在不改变密度的情况下提高弯曲强度和显微硬度。他们还观察到经过处理的工具具有更高的 eta 相和晶粒细化。He等人的一项调查。[8]表明,经过深冷处理的 TiAlN 涂层刀片不仅显示出减少的后刀面磨损,而且显示出更低的切削温度、切削力和出色的表面光洁度。在用 WC-6%Co 刀片加工铸铁时,也看到了类似的侧面和刀尖磨损减少[9]

杨等人。[10]观察到钨颗粒从以 Fe 和 Ni 作为粘合剂制造的深冷处理硬质合金中的粘合剂元素中的相变和沉淀。这导致最大硬度增加了 20%,横向断裂强度增加了 7.7%。但断裂韧性和耐腐蚀性有所下降

碳化钨是一种非常稳定的元素,假设由于低温处理而发生的主要微观结构变化将发生在钴粘合剂中。由于钴是一种铁磁材料,除了研究冶金和机械性能外,研究低温处理对饱和磁化强度和矫顽力等磁性能的影响也非常重要。因此,本研究旨在展示低温处理对具有 25% 钴的非常高粘合剂含量的碳化钨的影响,并强调材料的关键冶金和机械特性的变化。