用于鋼材切削加工的Fe、Ni代Co硬質(zhì)合金刀具材料的研究.pdf

1、自德國人Karl Schroter于1923年用粉末冶金方法研制成WC-Co硬質(zhì)合金以來，傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金一直是以Co為主要粘結(jié)劑。但是Co是一種昂貴而稀缺的金屬，世界儲(chǔ)量極其有限。Fe、Ni與Co同屬鐵族金屬，很多物理、化學(xué)性能相近，但Ni資源只是相對Co而言比較豐富，世界儲(chǔ)量也很有限。Fe資源非常豐富，因此實(shí)現(xiàn)以Fe或部分Fe作硬質(zhì)合金的粘結(jié)劑，具有重大的戰(zhàn)略意義和經(jīng)濟(jì)意義。 硬質(zhì)合金按用途分為四個(gè)類別，分別以字母K，P，M和

2、G表示。純Fe代Co硬質(zhì)合金應(yīng)用很少，F(xiàn)e部分代Co硬質(zhì)合金一般都用于屬于G類的礦山工具、石油鉆探、地質(zhì)勘探等，但在切削鋼材等要求高硬度高耐磨性的場合研究很少。Fe基粘結(jié)劑硬質(zhì)合金用于切削刀具時(shí)主要存在幾個(gè)問題：①WC+Fe硬質(zhì)合金的兩相區(qū)太窄，控碳困難；②Fe基粘結(jié)劑硬質(zhì)合金刀具易生銹③切削加工鋼材時(shí)易與鋼材粘結(jié)。本文通過添加Ni和TiC、優(yōu)化控碳范圍、優(yōu)化燒結(jié)工藝和采用涂層技術(shù)來改善Fe代Co硬質(zhì)合金的性能，并研究了這些因素對合金組

3、織和性能的影響。 首先通過配制5個(gè)不同碳含量的4種合金：WC+Fe、WC+TiC+Fe、WC+Ni+Fe和WC+TiC+Ni+Fe，來研究添加Ni和TiC對組織和性能的影響及最佳控碳范圍。實(shí)驗(yàn)表明，添加Ni和TiC可以較明顯地增大合金控碳范圍，降低工藝的難度，而且添加Ni還可以明顯提高合金的抗彎強(qiáng)度，添加TiC對硬度的提高也有一定的幫助。通過比較各種合金的組織和性能，得出WC+Tic+Ni+Fe系合金具有最佳的綜合性能，其粉料的

4、最佳控碳點(diǎn)在5.91％左右。 然后針對WC+TiC+Ni+Fe合金，采用4種不同的燒結(jié)溫度：1360℃、1400℃、1440℃和1480℃，研究燒結(jié)溫度對合金組織和性能的影響。結(jié)果表明合金在1440℃達(dá)到“雙高”，硬度為91.6HRA，強(qiáng)度為1720MPa，且組織正常，因此，燒結(jié)溫度在1440℃左右適合此合金燒結(jié)。 為了進(jìn)一步考察WC+TiC+Ni+Fe合金的性能，制備了純Fe和純Co粘結(jié)劑合金：WC+TiC+Fe和WC

5、+TiC+Co，以作對照。研究了它們涂層后的性能，包括切削性能。試驗(yàn)表明：Fe基粘結(jié)劑硬質(zhì)合金的涂層結(jié)合強(qiáng)度良好，WC+TiC+Ni+Fe合金涂層前后的抗彎強(qiáng)度與傳統(tǒng)的WC+TiC+Co合金相當(dāng)，涂層技術(shù)有助于克服鐵基粘結(jié)劑硬質(zhì)合金刀具的銹蝕的問題。涂層前，WC+TiC+Ni+Fe和WC+TiC+Co合金刀片耐磨損和耐沖擊性能相當(dāng)。涂層后，在連續(xù)車削的初步試驗(yàn)中WC+TiC+Ni+Fe顯示了較好的切削性能。涂層對于易與鋼鐵件粘結(jié)的Fe基