WC-tic-co-cemented Carbide 1に対する炭素成分の効果

WC Co超硬合金は、高温アプリケーションで酸化および分解しやすく、脆性、脆性破壊、加工の軟化、エッジの破損など、多くの問題があり、鋼の高速切削にはまだ適していません。大きな制限。 WC tic co超硬合金は、耐摩耗性、耐酸化性およびクレーター耐摩耗性があることが知られています。

しかしながら、チックおよびその固溶体はWCよりもはるかに脆いという事実のために、この合金はまた比較的大きな欠陥を有し、すなわち、合金の靭性および溶接性は貧弱である。また、TiCの含有量が18%を超えると、合金が脆くなるだけでなく、溶接が困難になる。さらに、チックは高温性能を大幅に向上させることはできません。

TACは、超硬合金の耐酸化性を向上させるだけでなく、WCおよびticの結晶粒成長を抑制することもできます。超硬合金の耐摩耗性を低下させることなく超硬合金の強度を向上させることができる実用的な炭化物です。 TACは、WC tic co超硬合金にTACを追加することで超硬合金の強度を高めることができます。TACを追加すると、摩擦係数が下がり、工具の温度が下がります。合金は切削温度で大きな衝撃荷重に耐えることができます。 TACの融点は3880℃と高いです。 TACの追加は、合金の高温性能を改善するために非常に有益です。 1000℃でも良好な硬度と強度を維持できます。

TicとTACはWCに不溶ですが、WCはticに可溶です。 TACによって形成される連続固溶体へのWCの溶解度は、約70wt%です。固溶体へのWCの溶解度は、TAC含有量の増加とともに減少します。 WC tic tac Co合金の特性は、主にtic + TAC、Ti原子数とta原子数の比、およびコバルトの含有量を調整することによって達成されます。 Ti原子数とTa原子数の比率とコバルトの含有量が固定されている場合、TiC + TACの含有量を調整して最高のパフォーマンスを達成することが研究の焦点となっています。

1.この実験で使用した原料は、WC粉末、複合炭化物粉末[(W、Ti、TA)C]粉末およびCo粉末です。化学組成と平均粒子サイズを表1に示します。

WC-tic-cocemented Carbide 2に対する炭素成分の効果

表1原料の組成と平均粒径

標準表2に従って粉末を調整した後、nd7-2l遊星ボールミルで34時間粉砕し、混合します。ボール材料の質量比は5:1、粉砕媒体はアルコール、添加量は450mlです。 / kg、ミリング速度は228r /分で、ミリング終了の4時間前に2wt%パラフィンを添加します。スラリーをふるいにかけ(325メッシュ)、真空乾燥し、ふるいにかけ(150メッシュ)、乾燥後に成形する。プレス圧力は250Mpa、ブランクサイズは(25×8×6.5)mmでなければならない。プレスしたサンプルをvsf-223真空焼結炉で1420℃、1時間焼結しました。

WC-tic-co-cemented Carbide 3に対する炭素成分の効果

表2 Alloy%の組成比

3点曲げ法を使用して、sgy-50000デジタル圧縮強度試験機で焼結サンプルの曲げ強度を測定しました。最終的な強度データは、3つのサンプルの平均値でした。サンプルの硬度HRAは、ロックウェル硬度計で測定しました。荷重600N、コーン角120°のダイヤモンドコーン圧子を使用しました。

コバルトの磁性はコバルト磁気テスターで測定され、保磁力は保磁力計で測定されます。試料の表面を鏡面に研磨した後、20%水酸化ナトリウム溶液と20%シアン化カリウム溶液の等量混合液で鏡面を腐食させ、走査型電子顕微鏡で4000回の金属観察を行います。磁気特性磁気特性には、共磁性comおよび保磁力HCが含まれます。 Comは合金の炭素含有量を表し、HCはWCの粒径を表します。国家標準gb3848-1983に従って、合金のコバルトの磁性と保磁力が決定され、結果が表3に示されています。表3から、相対磁気飽和COM / COと保磁力HCが減少していることがわかります。複合炭化物の含有量の増加に伴い(W、Ti、TA)C.

WC-tic-co-cemented Carbide 4に対する炭素成分の効果

表3チタン酸コバルトコバルトのコバルト磁性と保磁力の試験結果

一般的に言って、合金が脱炭されないことを確実にするためのコバルトの85%を超えるCOM含有量の制御、グループ1のCOM / CO比は85%よりはるかに低く、そのHCも異常に高いです。非磁性のη相(co3w3c)が合金中に出現し、深刻な脱臭構造に属しています。したがって、ここではグループ2、3、4についてのみ説明します。

この実験では、合金の2、3、および4グループの総炭素含有量は7.18wt%、7.61wt%、8.04wt%であり、総炭素含有量が順に増加し、HCが順に減少します。保磁力の大きさはコバルト相の分散度と合金の炭素含有量に関係します。コバルト相の分散度が高いほど、合金の保磁力は大きくなります。コバルト相の分散度は、コバルト含有量と合金のWC粒径に依存します。コバルト含有量が決定されると、WC粒子が細かいほど保磁力が高くなります。したがって、HCは、WC粒径を間接的に測定するための指標として使用できます。

WC-tic-co-cemented Carbide 5に対する炭素成分の効果

炭素の含有量は、コバルト中のタングステンの固溶体に影響を与えます。炭素含有量の増加に伴い、コバルト相中のタングステン含有量は減少します。コバルト中のタングステンの固溶体は、炭素が豊富な合金では4wt%、炭素が不足している合金では16wt%です。 wはγ相でのWCの溶解と沈殿を抑制できるため、WCは精製され、HCが高いため、総炭素含有量が増加し、WC粒子が粗大化し、HCが減少します。 2.2合金の機械的性質に及ぼすミクロ組織の影響の硬度と曲げ強度の試験結果を図1に示します。曲げ強度は、複合炭化物のC含有量(W、Ti、TA)の増加とともに増加します。 )、硬度は反対です。

WC-tic-co-cemented Carbide 6に対する炭素成分の効果

図1チタン酸コバルトコバルトの硬度と曲げ強度試験結果

複合炭化物(W、Ti、TA)のC含有量が減少すると、HCが増加します。つまり、WC結晶粒微細化になります。コバルト含有量が一定の場合、WC粒子の微細化に伴い硬度が増加します。これは、合金が粒界と相境界を通じて強化され、炭化物粒子の微細化が結合相への溶解度を高め、γ相の硬度も増加し、硬度の増加につながるためです合金全体の。

ただし、WC粒径が破壊靭性に及ぼす影響はより複雑です。サブミクロンよりも小さい粒径の合金の場合、主な圧痕は亀裂(粒間)のたわみと靭性のブリッジングであり、少量の粒内破壊があります。

WC粒子サイズが細かくなると、粒子内の欠陥の確率が減少し、粒子の強度が増加し、その結果、粒内破壊が減少し、粒間破壊が増加します。大粒径の合金の場合、WCクリスタルには4つの独立したスリップシステムしかありません。 WC粒子サイズの増加に伴い、亀裂のたわみと分岐が増加し、その結果、破壊表面積と靭性が増加します。したがって、結晶粒径だけで曲げ強度を判断することは正確ではなく、その微細構造も分析する必要があります。

図2に、4種類の複合炭化物(W、Ti、TA)のC含有量を持つ超硬合金の金属組織を示します。(W、Ti、TA)Cの含有量が増えると、WCの形状は規則的になります。図2aのWCのほとんどは、不規則に長い棒が集中的に配置されています。 WCの平均粒径は比較的細かいが、WCの結晶化が不十分であるために隣接度が高く、コバルト相がWCを完全に包み込んでおらず、厚さが不均一である。そして、粗い三角WC粒子があります。 η相が分解すると、COが沈殿し、局所的な共濃縮が起こります。同時に、周囲のWC粒子にWとCが析出し、粗い三角WC粒子を形成します。図2a-2dから、WC粒子の形状、サイズ、および分布に明らかな変化があることがわかります。 WC粒子は通常のプレート形状になる傾向があり、粒子の粗大化隣接が減少し、結合相の平均自由行程λが増加します。図2Dでは、WC粒子はよく発達しており、粒度分布が狭く、粒子の隣接度が粗く、結合相の平均自由行程λが大きく、そのほとんどが約1.0μmのプレートWCであり、少量の三角形WCがあります約200nmで、これらはすべて分散分布です。

WC-tic-co-cemented Carbide 7に対する炭素成分の効果
WC-tic-co-cemented Carbide 8に対する炭素成分の効果
WC-tic-co-cemented Carbide 9に対する炭素成分の効果

図2超硬合金中の異なる複合炭化物(W、Ti、TA)のC含有量の金属組織写真

WCの溶解沈殿は、焼結プロセスで発生します。これにより、高エネルギーのWC(小粒子、粒子表面のエッジとコーナー、バルジと接触点)が優先的に溶解し、WCが液相に溶解して表面に堆積します。沈殿後の大きなWC。これにより、小さなWCが消え、大きなWCが増加し、形状の適応に応じて粒子がより密に蓄積し、粒子の表面が滑らかになり、2つのWCSが形成されます。それらの間の距離が短くなります。 。

低コバルト合金の焼結プロセスでは、総炭素含有量の増加に伴い、液相の量と液相の保持時間が増加し、WC溶解沈殿プロセスがより完全になり、WC粒子が完全に発達し、表面がより滑らかになります、粒度分布はより均一です。さらに、合金の総炭素含有量が増加すると、CO中のWの固溶体が減少し、結合相のW含有量が減少すると、結合相の可塑性が向上し、その結果、曲げ強度が増加します。超硬合金。したがって、総炭素含有量の増加とともに曲げ強度が増加します。

結論

(1)COの含有量が一定の場合、複合炭化物(W、Ti、TA)のC含有量の増加に伴い、合金の総炭素含有量が増加し、HCが減少し、WC粒子が粗大化し、COのw溶液が減少し、合金の硬度が低下します。

(2)合金の金属組織は、合金の総炭素含有量と密接に関連しています。複合炭化物(W、Ti、TA)のC含有量が増加し、合金の総炭素含有量が増加し、WC粒子の隣接性が減少し、粒度分布が狭まり、結合相の平均自由行程λが増加し、曲げ強度増加します。

(3)wctaの最良の微細構造と特性は次のとおりです。総炭素含有量が8.04wt%の場合、硬度は91.9hra、曲げ強度は1108mpaです。

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