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超粗晶粒硬質(zhì)合金
時(shí)間:2015-09-26 23:03:28來源:本站人氣:2597
按照晶粒度分級標(biāo)準(zhǔn)(IS04499),粗晶硬質(zhì)合金的晶粒度為2.5~6.0μm,超粗晶粒硬質(zhì)合金的晶粒度大于6.0μm。
石油鉆齒、截煤機(jī)齒、路面冷銑刨機(jī)齒、沖壓模具、軋輥等廣泛應(yīng)用粗晶及超粗晶粒硬質(zhì)合金。低鈷粗晶和高鈷細(xì)晶硬質(zhì)合金均已成為硬質(zhì)合金的發(fā)展方向。低鈷粗晶合金的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理是:WC晶粒粗,比表面積減小合金中鈷層增厚,從而提高合金的沖擊韌性。合金中含鈷量減少,合金中WC含量增加,提高合金的耐磨性。低鈷粗晶合金的綜合作用使得合金的韌性好,耐磨性高。
與細(xì)晶硬質(zhì)合金相比,超粗晶粒硬質(zhì)合金WC晶粒粗大、比表面積減小,使合金中鈷層增厚,從而提高合金的沖擊韌性。當(dāng)合金中含鈷量減少時(shí),WC含量增加,提高合金的耐磨性。另外有研究表明熱量在晶界的傳導(dǎo)速度小于其在純WC晶粒內(nèi)的傳導(dǎo),粗晶粒合金具有比細(xì)晶粒合金更少的WC/WC和WC/Co晶界從而具備更好的熱導(dǎo)率;高溫硬度測試表明從400%起晶粒度分布集中的粗晶粒合金硬度的下降速度遠(yuǎn)低于晶粒度較細(xì)或者更不均勻的合金。因此鑿巖硬質(zhì)合金的制備傾向于采用較低的含鈷量和較大的WC晶粒度,以達(dá)到良好的力學(xué)性能并滿足相應(yīng)的高溫耐磨性能。
在含鈷量相同的條件下,與傳統(tǒng)的中、粗晶粒硬質(zhì)合金相比,超粗、特粗晶粒硬質(zhì)合金具有極高的熱導(dǎo)率,較高的斷裂韌性與紅硬性,較好的抗熱疲勞與抗熱沖擊性能,主要用于極端工況條件下軟巖的連續(xù)開采(如采煤、地鐵建設(shè))與現(xiàn)代化公路、橋梁的連續(xù)作業(yè)(如挖路、鋪路)。
粗晶硬質(zhì)合金的晶粒度尺寸取決于原料WC粉末的晶粒度大小。
鋁熱法是一種生產(chǎn)粗晶WC的特殊方法。它將鎢精礦(黑鎢精礦或白鎢精礦)、軋鋼鐵鱗(Fe3O4)、鋁粉、CaC2等配料混合,加入少量的高氯酸鉀做引燃物。物料發(fā)生放熱反應(yīng),溫度高達(dá)2500~3000℃,反應(yīng)結(jié)束后隨爐冷卻。生成物上層為鋁酸鈣渣等,下層為含WC的金屬鐵塊。鐵塊中含WC65%左右,鐵塊經(jīng)清洗破碎后,用熱硫酸和鹽酸溶液除鐵,得到超粗晶WC顆粒,其性能見表5-40。
制備粗晶硬質(zhì)合金時(shí),要盡量降低球磨破碎效率,提高混合效率,以免WC晶粒被過度破碎。實(shí)際生產(chǎn)中常采用增大研磨球徑,降低球料比,縮短球磨時(shí)間等方法來降低球磨破碎效率,提高混合效率。粗晶硬質(zhì)合金的金相組織如圖5-59所示。
石油鉆齒、截煤機(jī)齒、路面冷銑刨機(jī)齒、沖壓模具、軋輥等廣泛應(yīng)用粗晶及超粗晶粒硬質(zhì)合金。低鈷粗晶和高鈷細(xì)晶硬質(zhì)合金均已成為硬質(zhì)合金的發(fā)展方向。低鈷粗晶合金的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理是:WC晶粒粗,比表面積減小合金中鈷層增厚,從而提高合金的沖擊韌性。合金中含鈷量減少,合金中WC含量增加,提高合金的耐磨性。低鈷粗晶合金的綜合作用使得合金的韌性好,耐磨性高。
與細(xì)晶硬質(zhì)合金相比,超粗晶粒硬質(zhì)合金WC晶粒粗大、比表面積減小,使合金中鈷層增厚,從而提高合金的沖擊韌性。當(dāng)合金中含鈷量減少時(shí),WC含量增加,提高合金的耐磨性。另外有研究表明熱量在晶界的傳導(dǎo)速度小于其在純WC晶粒內(nèi)的傳導(dǎo),粗晶粒合金具有比細(xì)晶粒合金更少的WC/WC和WC/Co晶界從而具備更好的熱導(dǎo)率;高溫硬度測試表明從400%起晶粒度分布集中的粗晶粒合金硬度的下降速度遠(yuǎn)低于晶粒度較細(xì)或者更不均勻的合金。因此鑿巖硬質(zhì)合金的制備傾向于采用較低的含鈷量和較大的WC晶粒度,以達(dá)到良好的力學(xué)性能并滿足相應(yīng)的高溫耐磨性能。
在含鈷量相同的條件下,與傳統(tǒng)的中、粗晶粒硬質(zhì)合金相比,超粗、特粗晶粒硬質(zhì)合金具有極高的熱導(dǎo)率,較高的斷裂韌性與紅硬性,較好的抗熱疲勞與抗熱沖擊性能,主要用于極端工況條件下軟巖的連續(xù)開采(如采煤、地鐵建設(shè))與現(xiàn)代化公路、橋梁的連續(xù)作業(yè)(如挖路、鋪路)。
粗晶硬質(zhì)合金的晶粒度尺寸取決于原料WC粉末的晶粒度大小。
鋁熱法是一種生產(chǎn)粗晶WC的特殊方法。它將鎢精礦(黑鎢精礦或白鎢精礦)、軋鋼鐵鱗(Fe3O4)、鋁粉、CaC2等配料混合,加入少量的高氯酸鉀做引燃物。物料發(fā)生放熱反應(yīng),溫度高達(dá)2500~3000℃,反應(yīng)結(jié)束后隨爐冷卻。生成物上層為鋁酸鈣渣等,下層為含WC的金屬鐵塊。鐵塊中含WC65%左右,鐵塊經(jīng)清洗破碎后,用熱硫酸和鹽酸溶液除鐵,得到超粗晶WC顆粒,其性能見表5-40。
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