A eficácia do componente de carbono no carboneto co-cimentado com tic-WC

Os carbonetos de WC Co são fáceis de oxidar e decompor em aplicações de alta temperatura, que apresentam muitos problemas, como fragilidade, fratura frágil, amolecimento de processamento e quebra de arestas, etc. grandes limitações. Carbonetos cimentados WC tic co são conhecidos por terem resistência ao desgaste, resistência à oxidação e resistência ao desgaste de cratera.

No entanto, devido ao fato de o tic e sua solução sólida serem muito mais frágeis que o WC, essa liga também apresenta defeitos relativamente grandes, ou seja, a tenacidade e a soldabilidade da liga são ruins. Além disso, quando o teor de TiC excede 18%, a liga não é apenas frágil, mas também difícil de soldar. Além disso, o tic não pode melhorar significativamente o desempenho de alta temperatura.

O TAC pode não apenas melhorar a resistência à oxidação do metal duro, mas também inibir o crescimento de grãos de WC e tic. É um metal duro prático que pode melhorar a resistência do metal duro sem reduzir a resistência ao desgaste do metal duro. O TAC pode aumentar a resistência do metal duro adicionando TAC ao WC tic co metal duro A adição de TAC ajuda a reduzir o coeficiente de atrito, reduzindo assim a temperatura da ferramenta. A liga pode suportar uma grande carga de impacto na temperatura de corte. O ponto de fusão do TAC é tão alto quanto 3880 ℃. A adição de TAC é muito benéfica para melhorar o desempenho da liga em altas temperaturas. Mesmo a 1000 ℃, ainda pode manter uma boa dureza e resistência.

Tic e TAC são insolúveis em WC, enquanto WC é solúvel em tic. A solubilidade do WC na solução sólida contínua formada pelo TAC é de cerca de 70wt%. A solubilidade do WC na solução sólida diminui com o aumento do teor de TAC. As propriedades das ligas WC tic tac Co são alcançadas principalmente ajustando o tic + TAC, a razão entre o número de átomos de Ti e o número de átomos ta e o conteúdo de cobalto. Quando a razão entre o número de átomos de Ti e o número de átomos de ta e o conteúdo de cobalto são fixos, ajustar o conteúdo de TiC + TAC para obter o melhor desempenho tornou-se o foco da pesquisa.

1. As matérias-primas utilizadas neste experimento são: pó de WC, pó de carboneto composto [(W, Ti, TA) C] pó e pó de Co. A composição química e o tamanho médio de partícula são mostrados na Tabela 1.

Tabela 1 Composição e tamanho médio de partícula das matérias-primas

Depois que o pó é proporcionado de acordo com a tabela padrão 2, é moído e misturado no moinho de bolas planetário nd7-2l por 34h, a proporção de massa do material da bola é 5:1, o meio de moagem é álcool, a quantidade de adição é 450ml /kg, a velocidade de moagem é de 228r/min, e a parafina 2wt% é adicionada quatro horas antes do final da moagem. A pasta deve ser peneirada (malha 325), seca a vácuo, peneirada (malha 150) e prensada após a secagem, a pressão de prensagem deve ser de 250Mpa e o tamanho do branco deve ser (25 × 8 × 6,5) mm. As amostras prensadas foram sinterizadas em forno de sinterização a vácuo vsf-223 a 1420 ℃ por 1H.

Tabela 2 proporção de composição de liga%

O método de flexão de três pontos foi usado para determinar a resistência à flexão da amostra sinterizada no testador de resistência à compressão digital sgy-50000. O dado final de resistência foi o valor médio de três amostras. A dureza HRA da amostra foi medida no testador de dureza Rockwell. Foi utilizado o penetrador cônico diamantado com carga de 600N e ângulo do cone de 120°.

O magnetismo de cobalto é medido pelo testador magnético de cobalto e a força coercitiva é medida pelo medidor de força coercitiva. Depois que a superfície da amostra é aterrada em uma superfície de espelho, a superfície do espelho é corroída pela mistura de igual volume de solução de hidróxido de sódio 20% e solução de cianeto de potássio 20% e, em seguida, a observação metalúrgica é realizada no microscópio eletrônico de varredura em 4000 vezes. Propriedades magnéticas propriedades magnéticas incluem co magnético e força coercitiva HC. Com representa o teor de carbono na liga, HC representa o tamanho de grão de WC. De acordo com a norma nacional gb3848-1983, o magnetismo do cobalto e a força coercitiva da liga são determinados, e os resultados são apresentados na Tabela 3. Pode-se observar na tabela 3 que a saturação magnética relativa COM/CO e a força coercitiva HC diminuem com o aumento do teor de carbeto composto (W, Ti, TA) C.

Tabela 3 resultados do teste de magnetismo de cobalto e força coercitiva de titanato de cobalto de tungstênio

De um modo geral, o controle do teor de COM sobre 85% de cobalto para garantir que a liga não descarboneze, a relação COM/CO no grupo 1 é muito menor que 85%, e seu HC também é anormalmente alto. A fase η não magnética (co3w3c) aparece na liga, que pertence à estrutura de desodorização séria. Portanto, discutiremos apenas os grupos 2, 3 e 4:

Neste experimento, o teor total de carbono dos grupos 2, 3 e 4 de liga é 7,18wt%, 7,61wt%, 8,04wt%, o teor total de carbono aumenta por sua vez e o HC diminui por sua vez. O tamanho da força coercitiva está relacionado ao grau de dispersão da fase de cobalto e ao teor de carbono da liga. Quanto maior o grau de dispersão da fase de cobalto, maior é a força coercitiva da liga. O grau de dispersão da fase de cobalto depende do teor de cobalto e do tamanho do grão de WC da liga. Quando o teor de cobalto é determinado, quanto mais fino for o grão de WC, maior será a força coercitiva. Portanto, HC pode ser usado como um índice para medir indiretamente o tamanho de grão de WC

O conteúdo de carbono afeta a solução sólida de tungstênio em cobalto. Com o aumento do teor de carbono, o teor de tungstênio na fase cobalto diminui. A solução sólida de tungstênio em cobalto é 4wt% em liga rica em carbono e 16wt% em liga deficiente em carbono. Como w pode inibir a dissolução e precipitação do WC na fase γ, o WC é refinado e o HC é alto, então o teor de carbono total aumenta por sua vez, o grão de WC engrossa e o HC diminui. 2.2 os resultados do teste de dureza e resistência à flexão da influência da microestrutura nas propriedades mecânicas da liga são mostrados na Figura 1. A resistência à flexão aumenta com o aumento do teor de C do carboneto composto (W, Ti, TA ), enquanto a dureza é o oposto.

Fig. 1 resultados do teste de dureza e resistência à flexão de titanato de cobalto de tungstênio

Com a diminuição do teor de C nos carbonetos compostos (W, Ti, TA), o HC aumenta, ou seja, o refinamento do grão de WC. A dureza aumenta com o refinamento dos grãos de WC quando o teor de cobalto é constante. Isso ocorre porque a liga é reforçada através do contorno de grão e contorno de fase, e o refinamento do grão de carboneto aumentará sua solubilidade na fase de ligação, e a dureza da fase γ também será aumentada, o que levará ao aumento da dureza de toda a liga.

No entanto, o efeito do tamanho de grão WC na tenacidade à fratura é mais complexo. Para a liga com tamanho de grão menor que submicron, as principais trincas de indentação são deflexão de trincas (intergranular) e ponte de tenacidade, com uma pequena quantidade de fratura transgranular.

À medida que o tamanho das partículas de WC se torna mais fino, a probabilidade de defeitos nos grãos diminui e a resistência das partículas aumenta, resultando na diminuição da fratura transgranular e no aumento da fratura intergranular. Para a liga com granulometria grande, existem apenas quatro sistemas de deslizamento independentes no cristal WC. Com o aumento do tamanho de grão do WC, a deflexão e bifurcação da trinca aumentam, resultando no aumento da área superficial de fratura e tenacidade. Portanto, não é preciso julgar a resistência à flexão apenas pelo tamanho de grão, e sua microestrutura também deve ser analisada.

A estrutura metalúrgica do carboneto cimentado com quatro diferentes carbonetos compostos (W, Ti, TA) teor de C é mostrada na Figura 2. Com o aumento do teor de (W, Ti, TA) C, a forma do WC tende a ser regular. A maioria dos WC na Figura 2a são barras longas irregulares dispostas de forma intensiva. O tamanho médio de grão do WC é relativamente fino, mas seu grau adjacente é alto, o que é causado pela cristalização insuficiente do WC, a fase de cobalto não envolve completamente o WC e a espessura é irregular. E há grãos de WC triangulares grosseiros. Quando a fase η se decompõe, o CO é precipitado, resultando em co-enriquecimento local. Ao mesmo tempo, W e C precipitam nos grãos de WC circundantes para formar grãos de WC triangulares grosseiros. Da figura 2a-2d, pode-se ver que a forma, tamanho e distribuição dos grãos de WC têm mudanças óbvias. Os grãos de WC tendem a forma de placa regular, a adjacência dos grãos diminui e o caminho livre médio λ da fase de ligação aumenta. Na Figura 2D, os grãos de WC são bem desenvolvidos, com distribuição de tamanho de partícula estreita, baixo grau de grãos adjacentes grosseiros, grande caminho livre médio λ de fase de ligação, a maioria dos quais são cerca de 1,0 μ m WC de placa e uma pequena quantidade de triângulo WC em torno de 200nm, todos os quais são distribuição de dispersão.

Fig. 2 imagem metalográfica do teor de C de diferentes carbonetos compostos (W, Ti, TA) em metal duro

A precipitação por dissolução do WC ocorre no processo de sinterização, o que faz com que o WC com maior energia (partículas pequenas, arestas e cantos da superfície das partículas, protuberâncias e pontos de contato) dissolva-se preferencialmente, e faz com que o WC dissolvido em fase líquida se deposite na superfície do WC grande após a precipitação, o que faz com que o WC pequeno desapareça e o WC grande aumente, e faz com que as partículas se acumulem mais firmemente dependendo da adaptação da forma, faz com que a superfície da partícula tenda a ser lisa, e faz com que os dois WCS A distância entre eles seja encurtada .

No processo de sinterização da liga de baixo cobalto, com o aumento do teor de carbono total, a quantidade de fase líquida e o tempo de retenção da fase líquida aumentam, o processo de precipitação de dissolução do WC é mais completo, os grãos de WC se desenvolvem completamente, a superfície é mais lisa, e a distribuição do tamanho das partículas é mais uniforme. Além disso, com o aumento do teor de carbono total da liga, a solução sólida de W em CO diminui, e a diminuição do teor de W na fase de ligação melhorará a plasticidade da fase de ligação, aumentando assim a resistência à flexão do metal duro. Portanto, a resistência à flexão aumenta com o aumento do teor de carbono total.

conclusão

(1) Quando o teor de CO é constante, com o aumento do teor de carbeto composto (W, Ti, TA) C, o teor de carbono total da liga aumenta, o HC diminui, o grão de WC engrossa, a solução w em CO diminui e a dureza da liga diminui.

(2) A estrutura metalográfica da liga está intimamente relacionada com o teor total de carbono da liga. O teor de carboneto composto (W, Ti, TA) C aumenta, o teor de carbono total da liga aumenta, a adjacência do grão WC diminui, a distribuição do tamanho de partícula se estreita, o caminho livre médio λ da fase de ligação aumenta e a resistência à flexão aumenta.

(3) A melhor microestrutura e propriedades do wcta são as seguintes: quando o teor total de carbono é 8,04wt%, a dureza é 91,9hra e a resistência à flexão é 1108mpa.