L'efficacia del componente di carbonio sul carburo co-cementato WC-tic

I carburi cementati WC Co sono facili da ossidare e decomporre nell'applicazione ad alta temperatura, che presentano molti problemi, come fragilità, frattura fragile, rammollimento della lavorazione e rottura del tagliente, ecc. Non sono ancora adatti per il taglio ad alta velocità dell'acciaio, quindi hanno grandi limiti. È noto che i carburi cementati WC tic co hanno resistenza all'usura, resistenza all'ossidazione e resistenza all'usura a cratere.

Tuttavia, poiché il tic e la sua soluzione solida sono molto più fragili del WC, questa lega presenta anche difetti relativamente grandi, ovvero la tenacità e la saldabilità della lega sono scarse. Inoltre, quando il contenuto di TiC supera 18%, la lega non è solo fragile, ma anche difficile da saldare. Inoltre, il tic non può migliorare significativamente le prestazioni ad alta temperatura.

Il TAC non solo può migliorare la resistenza all'ossidazione del carburo cementato, ma anche inibire la crescita del grano di WC e tic. È un pratico metallo duro che può migliorare la resistenza del metallo duro senza ridurre la resistenza all'usura del metallo duro. Il TAC può aumentare la resistenza del carburo cementato aggiungendo TAC al carburo cementato WC tic co L'aggiunta di TAC aiuta a ridurre il coefficiente di attrito, riducendo così la temperatura dell'utensile. La lega può sopportare un grande carico d'urto alla temperatura di taglio. Il punto di fusione del TAC raggiunge i 3880 ℃. L'aggiunta di TAC è molto vantaggiosa per migliorare le prestazioni ad alta temperatura della lega. Anche a 1000 ℃, può comunque mantenere una buona durezza e resistenza.

Tic e TAC sono insolubili in WC, mentre WC è solubile in tic. La solubilità di WC nella soluzione solida continua formata da TAC è di circa 70wt%. La solubilità del WC nella soluzione solida diminuisce all'aumentare del contenuto di TAC. Le proprietà delle leghe WC tic tac Co si ottengono principalmente regolando tic + TAC, il rapporto tra il numero di atomi di Ti e il numero di atomi di ta e il contenuto di cobalto. Quando il rapporto tra il numero di atomi di Ti e il numero di atomi di ta e il contenuto di cobalto sono stati fissati, la regolazione del contenuto di TiC + TAC per ottenere le migliori prestazioni è diventata l'obiettivo della ricerca.

1. Le materie prime utilizzate in questo esperimento sono: polvere WC, polvere di carburo composto [(W, Ti, TA) C] polvere e polvere di Co. La composizione chimica e la dimensione media delle particelle sono mostrate nella tabella 1.

Tabella 1 Composizione e granulometria media delle materie prime

Dopo che la polvere è stata proporzionata secondo la tabella standard 2, viene macinata e miscelata su un mulino a sfere planetario nd7-2l per 34 ore, il rapporto di massa del materiale della sfera è 5:1, il mezzo di macinazione è alcol, la quantità aggiunta è 450 ml / kg, la velocità di macinazione è di 228 giri/min e la paraffina 2wt% viene aggiunta quattro ore prima della fine della macinazione. La sospensione deve essere vagliata (325 mesh), essiccata sotto vuoto, vagliata (150 mesh) e pressata per modellare dopo l'essiccazione, la pressione di pressatura deve essere 250 Mpa e la dimensione del grezzo deve essere (25 × 8 × 6,5) mm. I campioni pressati sono stati sinterizzati nel forno di sinterizzazione sottovuoto vsf-223 a 1420 ℃ per 1H.

Tabella 2 rapporto di composizione di alloy%

Il metodo di flessione a tre punti è stato utilizzato per determinare la resistenza alla flessione del campione sinterizzato sul tester di resistenza alla compressione digitale sgy-50000. I dati di forza finali erano il valore medio di tre campioni. La durezza HRA del campione è stata misurata sul durometro Rockwell. È stato utilizzato il penetratore a cono diamantato con un carico di 600N e un angolo del cono di 120°.

Il magnetismo del cobalto viene misurato dal tester magnetico del cobalto e la forza coercitiva viene misurata dal misuratore della forza coercitiva. Dopo che la superficie del campione è stata fissata a terra su una superficie dello specchio, la superficie dello specchio viene corrosa dalla miscela di volume uguale di soluzione di idrossido di sodio 20% e soluzione di cianuro di potassio 20%, quindi l'osservazione metallurgica viene eseguita al microscopio elettronico a scansione a 4000 volte. Proprietà magnetiche Le proprietà magnetiche includono co magnetico com e forza coercitiva HC. Com rappresenta il contenuto di carbonio nella lega, HC rappresenta la granulometria di WC. Secondo la norma nazionale gb3848-1983, si determinano il magnetismo del cobalto e la forza coercitiva della lega, ed i risultati sono riportati in Tabella 3. Si può vedere dalla tabella 3 che la saturazione magnetica relativa COM/CO e la forza coercitiva HC diminuiscono con l'aumento del contenuto di carburo composto (W, Ti, TA) C.

Tabella 3 risultati dei test del magnetismo del cobalto e della forza coercitiva del titanato di cobalto di tungsteno

In generale, il controllo del contenuto di COM su 85% di cobalto per garantire che la lega non si decarburi, il rapporto COM / CO nel gruppo 1 è molto inferiore a 85% e anche il suo HC è anormalmente alto. Nella lega, che appartiene alla grave struttura di deodorizzazione, compare la fase η non magnetica (co3w3c). Pertanto, discuteremo solo dei gruppi 2, 3 e 4:

In questo esperimento, il contenuto di carbonio totale dei gruppi 2, 3 e 4 di lega è 7,18wt%, 7,61wt%, 8,04wt%, il contenuto di carbonio totale aumenta a sua volta e l'HC diminuisce a sua volta. La dimensione della forza coercitiva è correlata al grado di dispersione della fase di cobalto e al contenuto di carbonio della lega. Maggiore è il grado di dispersione della fase di cobalto, maggiore è la forza coercitiva della lega. Il grado di dispersione della fase di cobalto dipende dal contenuto di cobalto e dalla granulometria WC della lega. Quando viene determinato il contenuto di cobalto, più fine è la grana WC, maggiore è la forza coercitiva. Pertanto, HC può essere utilizzato come indice per misurare indirettamente la dimensione del grano WC

Il contenuto di carbonio influisce sulla soluzione solida di tungsteno nel cobalto. Con l'aumento del contenuto di carbonio, il contenuto di tungsteno nella fase di cobalto diminuisce. La soluzione solida di tungsteno nel cobalto è 4wt% in lega ricca di carbonio e 16wt% in lega carente di carbonio. Poiché w può inibire la dissoluzione e la precipitazione del WC nella fase γ, il WC è raffinato e l'HC è alto, quindi il contenuto di carbonio totale aumenta a sua volta, il grano WC si ingrossa e l'HC diminuisce. 2.2 i risultati delle prove di durezza e resistenza a flessione dell'influenza della microstruttura sulle proprietà meccaniche della lega sono mostrati in Figura 1. La resistenza a flessione aumenta con l'aumento del contenuto di C della mescola di carburo (W, Ti, TA ), mentre la durezza è l'opposto.

Fig. 1 Risultati dei test di durezza e resistenza alla flessione del titanato di cobalto di tungsteno

Con la diminuzione del contenuto di C nei carburi composti (W, Ti, TA), aumenta l'HC, cioè l'affinamento del grano WC. La durezza aumenta con l'affinamento dei grani WC quando il contenuto di cobalto è costante. Questo perché la lega viene rafforzata attraverso il bordo del grano e il limite di fase e il raffinamento del grano di carburo aumenterà la sua solubilità nella fase di legame e anche la durezza della fase γ sarà aumentata, il che porterà all'aumento della durezza di tutta la lega.

Tuttavia, l'effetto della granulometria WC sulla tenacità alla frattura è più complesso. Per la lega con granulometria inferiore a sub micron, le principali cricche da indentazione sono la deflessione della cricca (intergranulare) e il ponte di tenacità, con una piccola quantità di frattura transgranulare.

Man mano che la dimensione delle particelle WC diventa più fine, la probabilità di difetti nei grani diminuisce e la resistenza delle particelle aumenta, con conseguente diminuzione della frattura transgranulare e aumento della frattura intergranulare. Per le leghe a granulometria elevata, nel cristallo WC sono presenti solo quattro sistemi di scorrimento indipendenti. Con l'aumento della granulometria del WC, la deflessione e la biforcazione della cricca aumentano, con conseguente aumento della superficie di frattura e indurimento. Pertanto, non è accurato giudicare la resistenza alla flessione in base alla sola dimensione del grano e anche la sua microstruttura dovrebbe essere analizzata.

La struttura metallurgica del carburo cementato con quattro diversi carburi composti (W, Ti, TA) contenuto di C è mostrata nella Figura 2. Con l'aumento del contenuto di C (W, Ti, TA), la forma del WC tende ad essere regolare. La maggior parte dei WC nella figura 2a sono barre lunghe irregolari disposte in modo intensivo. La granulometria media del WC è relativamente fine, ma il suo grado adiacente è elevato, il che è causato dall'insufficiente cristallizzazione del WC, la fase di cobalto non avvolge completamente il WC e lo spessore non è uniforme. E ci sono grani WC triangolari grossolani. Quando la fase η si decompone, la CO viene precipitata, determinando un coarricchimento locale. Allo stesso tempo, W e C precipitano sui grani WC circostanti per formare grani WC triangolari grossolani. Dalla figura 2a-2d, si può vedere che la forma, la dimensione e la distribuzione dei grani WC hanno evidenti cambiamenti. I grani WC tendono a formare una piastra regolare, l'adiacenza crescente dei grani diminuisce e il percorso libero medio λ della fase di legame aumenta. Nella Figura 2D, i grani WC sono ben sviluppati, con una distribuzione granulometrica stretta, un basso grado di grani adiacenti grossolani, un ampio percorso libero medio λ della fase di legame, la maggior parte dei quali sono WC a piastre di circa 1,0 μ m e una piccola quantità di WC triangolare circa 200 nm, che sono tutti distribuzione di dispersione.

Fig. 2 Immagine metallografica del contenuto di C di diversi carburi composti (W, Ti, TA) nel carburo cementato

La precipitazione di dissoluzione del WC avviene nel processo di sinterizzazione, che fa dissolvere preferenzialmente il WC con maggiore energia (piccole particelle, bordi e angoli della superficie delle particelle, rigonfiamenti e punti di contatto) e fa depositare il WC disciolto in fase liquida sulla superficie del WC WC grande dopo la precipitazione, che fa scomparire il WC piccolo e aumenta il WC grande, e fa accumulare più strettamente le particelle a seconda dell'adattamento della forma, fa tendere la superficie delle particelle ad essere liscia e rende i due WCS La distanza tra loro si riduce .

Nel processo di sinterizzazione di leghe a basso cobalto, con l'aumento del contenuto di carbonio totale, la quantità di fase liquida e il tempo di ritenzione della fase liquida aumentano, il processo di precipitazione della dissoluzione del WC è più pieno, i grani del WC si sviluppano completamente, la superficie è più liscia, e la distribuzione granulometrica è più uniforme. Inoltre, con l'aumento del contenuto di carbonio totale della lega, la soluzione solida di W in CO diminuisce e la diminuzione del contenuto di W nella fase di adesione migliorerà la plasticità della fase di adesione, aumentando così la resistenza a flessione della carburo cementato. Pertanto, la resistenza alla flessione aumenta con l'aumento del contenuto di carbonio totale.

conclusione

(1) Quando il contenuto di CO è costante, con l'aumento del contenuto di C di carburo composto (W, Ti, TA), il contenuto di carbonio totale della lega aumenta, HC diminuisce, la grana WC diventa grossolana, la soluzione w in CO diminuisce e la durezza della lega diminuisce.

(2) La struttura metallografica della lega è strettamente correlata al contenuto di carbonio totale della lega. Il contenuto di carburo composto (W, Ti, TA) C aumenta, il contenuto di carbonio totale della lega aumenta, l'adiacenza del grano WC diminuisce, la distribuzione granulometrica si restringe, il percorso libero medio λ della fase di legame aumenta e la resistenza alla flessione aumenta.

(3) La microstruttura e le proprietà migliori di wcta sono le seguenti: quando il contenuto di carbonio totale è 8,04 wt%, la durezza è 91,9 hra e la resistenza alla flessione è 1108 mpa.