WC Co硬质合金在高温应用中易氧化分解,存在脆性、脆性断裂、加工软化和断刃等诸多问题,仍不适用于钢材的高速切削,因此具有很大的局限性。 WC tic 共硬质合金已知具有耐磨性、抗氧化性和抗月牙洼磨损性。

但由于tic及其固溶体比WC脆得多,这种合金也存在比较大的缺陷,即合金的韧性和焊接性较差。而且,当TiC的含量超过18%时,合金不仅脆,而且难以焊接。此外,tic不能显着提高高温性能。

TAC不仅能提高硬质合金的抗氧化性,还能抑制WC和tic的晶粒长大。它是一种实用的硬质合金,可以在不降低硬质合金耐磨性的情况下提高硬质合金的强度。 TAC可以通过在WC tic co硬质合金中添加TAC来增加硬质合金的强度。添加TAC有助于降低摩擦系数,从而降低刀具的温度。该合金在切削温度下可承受较大的冲击载荷。 TAC的熔点高达3880℃。 TAC的加入对提高合金的高温性能非常有利。即使在1000℃,仍能保持良好的硬度和强度。

Tic 和 TAC 不溶于 WC,而 WC 可溶于 tic。 WC在TAC形成的连续固溶体中的溶解度约为70wt%。 WC在固溶体中的溶解度随着TAC含量的增加而降低。 WC tic tac Co合金的性能主要通过调整tic+TAC、Ti原子数与ta原子数之比以及钴含量来实现。在Ti原子数与ta原子数之比和钴含量固定的情况下,调整TiC+TAC的含量以达到最佳性能成为研究的重点。

1、本实验所用原料为:WC粉体、复合碳化物粉体[(W,Ti,TA)C]粉体和Co粉体。化学成分和平均粒径见表1。

碳成分对 WC-tic-co-cemented Carbide 2 的影响

表1 原料组成及平均粒径

粉体按标准表2配比后,在nd7-2l行星式球磨机上研磨混合34h,球料质量比为5:1,研磨介质为酒精,加入量为450ml /kg,研磨速度228r/min,研磨结束前4小时加入2wt%石蜡。浆料经筛分(325目)、真空干燥、筛分(150目)干燥后压制成型,压制压力为250Mpa,坯料尺寸为(25×8×6.5)mm。压制后的样品在vsf-223真空烧结炉中在1420 ℃下烧结1小时。

碳成分对 WC-tic-co-cemented Carbide 3 的影响

表2合金%的成分比

在sgy-50000数字抗压强度测试仪上采用三点弯曲法测定烧结试样的弯曲强度。最终强度数据是三个样品的平均值。在洛氏硬度计上测量样品的硬度 HRA。使用载荷为600N,锥角为120°的金刚石圆锥压头。

钴磁性由钴磁测试仪测量,矫顽力由矫顽力计测量。试样表面磨成镜面后,用20%氢氧化钠溶液和20%氰化钾溶液等体积混合液腐蚀镜面,然后在4000倍扫描电镜上进行金相观察。磁性磁性包括共磁com和矫顽力HC。 Com代表合金中的碳含量,HC代表WC的晶粒度。根据国标gb3848-1983测定合金的钴磁性和矫顽力,结果见表3。从表3可以看出,相对磁饱和COM/CO和矫顽力HC降低随着复合碳化物(W、Ti、TA)C含量的增加。

碳成分对 WC-tic-co-cemented Carbide 4 的影响

表3 钛酸钴钨的钴磁性和矫顽力测试结果

一般来说,钴85%以上的COM含量控制,保证合金不脱碳,组1的COM/CO比远低于85%,其HC也异常高。合金中出现非磁性η相(co3w3c),属于严重的除臭结构。因此,我们将只讨论第 2、3 和 4 组:

本实验中2、3、4组合金的总碳含量分别为7.18wt%、7.61wt%、8.04wt%,总碳含量依次增加,HC依次减少。矫顽力的大小与合金中钴相的分散程度和碳含量有关。钴相的分散程度越高,合金的矫顽力越大。钴相的分散程度取决于合金的钴含量和WC晶粒尺寸。当钴含量确定时,WC晶粒越细,矫顽力越高。因此,HC可以作为间接衡量WC晶粒大小的指标

碳成分对 WC-tic-co-cemented Carbide 5 的影响

碳的含量影响钨在钴中的固溶。随着碳含量的增加,钴相中钨的含量降低。钨在钴中的固溶体在富碳合金中为4wt%,在缺碳合金中为16wt%。由于 w 可以抑制 WC 在 γ 相中的溶解和析出,WC 细化,HC 高,因此总碳含量依次增加,WC 晶粒粗化,HC 减少。 2.2 显微组织对合金力学性能影响的硬度和抗弯强度试验结果见图1。抗弯强度随着复合碳化物(W、Ti、TA)中C含量的增加而增加),而硬度则相反。

碳成分对 WC-tic-co-cemented Carbide 6 的影响

图1 钛酸钴钨的硬度和抗弯强度测试结果

随着复合碳化物(W、Ti、TA)中C含量的降低,HC增加,即WC晶粒细化。当钴含量恒定时,硬度随着WC晶粒的细化而增加。这是因为合金通过晶界和相界得到强化,碳化物晶粒的细化会增加其在结合相中的溶解度,γ相的硬度也会增加,从而导致硬度的增加。整个合金的。

然而,WC晶粒尺寸对断裂韧性的影响更为复杂。对于晶粒尺寸小于亚微米的合金,压痕裂纹主要为裂纹(沿晶)偏斜和韧性桥接,少量穿晶断裂。

随着WC粒径变细,晶粒中出现缺陷的概率降低,颗粒强度增加,导致沿晶断裂减少,沿晶断裂增加。对于大晶粒的合金,WC晶体中只有四个独立的滑移系。随着WC晶粒尺寸的增加,裂纹的偏转和分叉增加,导致断口面积增加和增韧。因此,单凭晶粒度来判断弯曲强度是不准确的,还应分析其显微组织。

四种不同复合碳化物(W、Ti、TA)C含量的硬质合金金相组织如图2所示。随着(W、Ti、TA)C含量的增加,WC的形状趋于规则。图 2a 中的大部分 WC 是密集排列的不规则长条。 WC的平均晶粒尺寸比较细,但相邻程度高,这是由于WC结晶不充分,钴相没有完全包裹WC,厚度不均匀造成的。并且有粗大的三角形WC颗粒。当 η 相分解时,CO 沉淀,导致局部 co 富集。同时,W和C在周围的WC晶粒上析出,形成粗大的三角形WC晶粒。从图2a-2d可以看出,WC晶粒的形状、大小和分布都有明显的变化。 WC晶粒趋于规则板状,晶粒间粗化邻接减少,结合相平均自由程λ增大。图2D中WC晶粒发育良好,粒径分布窄,晶粒粗相邻度低,结合相平均自由程λ大,大部分为1.0 μm左右的板状WC,少量三角形WC 200nm左右,都是色散分布。

碳成分对 WC-tic-co-cemented Carbide 7 的影响
碳组分对硬质合金硬质合金8的功效
碳组分对硬质合金固结碳化物9的功效

图2 硬质合金中不同复合碳化物(W、Ti、TA)的C含量金相图

WC的溶解析出发生在烧结过程中,使具有较高能量的WC(小颗粒、颗粒表面棱角、凸起和接触点)优先溶解,使以液相形式溶解的WC沉积在表面。大WC沉淀后,使小WC消失,大WC增加,使颗粒依形状适应堆积更紧密,使颗粒表面趋于光滑,使两个WCS之间的距离缩短.

在低钴合金的烧结过程中,随着总碳含量的增加,液相量的增加和液相停留时间的增加,WC溶解析出过程更加充分,WC晶粒发育完全,表面更加光滑,且粒径分布更均匀。此外,随着合金总碳含量的增加,W在CO中的固溶量减少,结合相中W含量的降低会提高结合相的塑性,从而提高合金的弯曲强度。硬质合金。因此,弯曲强度随着总碳含量的增加而增加。

结论

(1)当CO含量一定时,随着复合碳化物(W、Ti、TA)C含量的增加,合金的总碳含量增加,HC减少,WC晶粒粗大化,w在CO中的固溶减少,而合金的硬度降低。

(2)合金的金相组织与合金的总碳含量密切相关。复合碳化物(W、Ti、TA)C含量增加,合金总碳含量增加,WC晶粒邻接度降低,粒度分布变窄,结合相平均自由程λ增加,抗弯强度增加。

(3) wcta的最佳显微组织和性能如下:总碳含量为8.04wt%时,硬度为91.9hra,抗弯强度为1108mpa。