【摘要】鎢鈷硬質合金是常用的硬質合金材料。它的優異性能被廣泛用於 工業 生產,但是其鈷稀少和昂貴受到了限制,人們一直想用其它的材料代替,從而對鈷的同一族元素鐵鎳進行了研究。對WC-F-NI系粉末冶金的工藝和性能研究表明,在添加劑的作用下,可優化組織結構,並在真空及適宜的製備、壓制及燒結下,可獲得緻密且有較高抗彎強度的材料,如類比YG20C材料,其A標尺抗彎強度бbb≥2400Mpa,硬度HRA≥82的優異性能。
【關鍵詞】硬質合金 鐵鎳代鈷 添加劑
綜述
對冷墩冷沖模的研究,其主要破壞形式有兩種,一種是磨損破壞,主要是在不斷反覆的鐓衝下,工件與模具的摩擦而造成磨具的磨損,尺寸超差所造成的破壞,另一種是開裂破壞,主要原因是在反覆衝擊下,使模具疲勞開裂.。在眾多的情況下,開裂是模具的主要破壞形式。強化模具的耐疲勞性能及抗衝擊性能成為使用壽命的主要途徑。對硬質合金而言,就是在合金的左支線上加大自由程的長度,以提高強度,同時合金硬度有所下降。合金的硬度是模具有良好耐磨性的保證。高的硬度而使模具脆性加大,抗衝擊性就降低,導致了模具易開裂,低的硬度滿足不了使用要求。既要保持高的硬度值又要滿足合金模具的抗彎強度足夠高,在選材上是非常重要的。在合金的選材中,高鈷合金YG20或YG20C就成為冷墩冷沖模具的首選材料,在工業中廣泛應用,而實踐證明YG20及YG20C材料的破壞很少是尺寸磨損的問題,而經常是第二種形式的破壞—開裂破壞,所以要想提高模具的使用壽命,就歸結為提高材料的抗彎強度和抗衝擊性能。
高鈷硬質合金的抗彎強度及抗衝擊性能比低鈷合金要好的多,但也加大了合金的成本。雖然選用高鈷硬質合金YG20及YG20C是冷墩冷沖模具材料的首選,其綜合性能也比其它合金要好,實踐也證明了這一點。應用廣泛的YG20和YG20C冷墩冷沖模具其常見的破壞形式仍然是開裂破壞,同時,由於鈷的價格昂貴,其應用也受到了限制。如何能研製出一種既 經濟 ,性能又好的材料來替代鈷是合金行業所追求的一個目標。
目前,Fe、Ni作為膠結相也常出現在硬質合金材料中,但仍不能完全代替鈷。Fe、Co、Ni為同一族元素,與WC組成的相圖也十分相似,對WC的潤濕性,在真空中鈷、鎳一樣,潤濕角等於零,而鐵較差,溶解度也不一樣,Ni溶WC為12~20%,Co為10~15%,而Fe最小,其必然影響到燒結時的重結晶速度、膠結相與WC的膠結強度及晶粒大小,從而影響合金強度性能。因而改善潤濕性也將成為提高合金強度的一個有效手段。
在Fe中加入一定數量的Ni,可以改善膠結相對WC的潤濕性,同時,Fe與Ni形成無限固溶體,可使Fe得到強化。實踐表明,Fe:Ni=3:1的鐵鎳膠結相制的合金性能最好。此膠結的硬質合金其組織中易出現η相,為了防止η相的出現,可在混合料中加入少量的炭黑,同時也可強化鐵基組織。為了合金化膠結相和提高與WC的連接強度加入一定量的Co粉,在Co-WC和Ni-WC固溶體的顯微硬度結果表明,鈷相比鎳相強化效果較大,且Co與Fe、Ni均可形成無限固溶體,使膠結相潤濕進一步改善和強化,通過合金這種組織結構的優化,使合金使用壽命得到大幅度的提高。
根據上述論述及調研結果,針對冷墩冷沖模常見的破壞形式,以Fe-Ni-Co為主要粘結相使合金組織結構改善,強化合金性能,研製高強度鐵鎳代鈷的強度材料。
1 實驗過程
(1)配料球磨:WC70%-FeNiCo30%,粒度-200目,C量為補充量。球料比3:1,濕磨20h,真空乾燥,摻膠制粒。
(2)壓制和燒結:壓制A標樣(5×5×30mm)及釘夾模。實驗壓制確定適宜的壓制壓力(150-350Mpa)和收縮係數(1.18-1.25),真空燒結(1360-1400℃)。
2 實驗結果
(1)燒結結果
Ts(℃)1360 1370 1380 1400
ρ 12.3712.4112.4212.35
бbb 26302882 2560 2316
HRA82.382.882.8 82.7
(2)應用結果
在制鋼釘 企業 7個品種百餘套連續考核結果表明使用壽命高於YG20C的使用壽命5.5倍,無裂紋破壞。
【關鍵詞】硬質合金 鐵鎳代鈷 添加劑
綜述
對冷墩冷沖模的研究,其主要破壞形式有兩種,一種是磨損破壞,主要是在不斷反覆的鐓衝下,工件與模具的摩擦而造成磨具的磨損,尺寸超差所造成的破壞,另一種是開裂破壞,主要原因是在反覆衝擊下,使模具疲勞開裂.。在眾多的情況下,開裂是模具的主要破壞形式。強化模具的耐疲勞性能及抗衝擊性能成為使用壽命的主要途徑。對硬質合金而言,就是在合金的左支線上加大自由程的長度,以提高強度,同時合金硬度有所下降。合金的硬度是模具有良好耐磨性的保證。高的硬度而使模具脆性加大,抗衝擊性就降低,導致了模具易開裂,低的硬度滿足不了使用要求。既要保持高的硬度值又要滿足合金模具的抗彎強度足夠高,在選材上是非常重要的。在合金的選材中,高鈷合金YG20或YG20C就成為冷墩冷沖模具的首選材料,在工業中廣泛應用,而實踐證明YG20及YG20C材料的破壞很少是尺寸磨損的問題,而經常是第二種形式的破壞—開裂破壞,所以要想提高模具的使用壽命,就歸結為提高材料的抗彎強度和抗衝擊性能。
高鈷硬質合金的抗彎強度及抗衝擊性能比低鈷合金要好的多,但也加大了合金的成本。雖然選用高鈷硬質合金YG20及YG20C是冷墩冷沖模具材料的首選,其綜合性能也比其它合金要好,實踐也證明了這一點。應用廣泛的YG20和YG20C冷墩冷沖模具其常見的破壞形式仍然是開裂破壞,同時,由於鈷的價格昂貴,其應用也受到了限制。如何能研製出一種既 經濟 ,性能又好的材料來替代鈷是合金行業所追求的一個目標。
目前,Fe、Ni作為膠結相也常出現在硬質合金材料中,但仍不能完全代替鈷。Fe、Co、Ni為同一族元素,與WC組成的相圖也十分相似,對WC的潤濕性,在真空中鈷、鎳一樣,潤濕角等於零,而鐵較差,溶解度也不一樣,Ni溶WC為12~20%,Co為10~15%,而Fe最小,其必然影響到燒結時的重結晶速度、膠結相與WC的膠結強度及晶粒大小,從而影響合金強度性能。因而改善潤濕性也將成為提高合金強度的一個有效手段。
在Fe中加入一定數量的Ni,可以改善膠結相對WC的潤濕性,同時,Fe與Ni形成無限固溶體,可使Fe得到強化。實踐表明,Fe:Ni=3:1的鐵鎳膠結相制的合金性能最好。此膠結的硬質合金其組織中易出現η相,為了防止η相的出現,可在混合料中加入少量的炭黑,同時也可強化鐵基組織。為了合金化膠結相和提高與WC的連接強度加入一定量的Co粉,在Co-WC和Ni-WC固溶體的顯微硬度結果表明,鈷相比鎳相強化效果較大,且Co與Fe、Ni均可形成無限固溶體,使膠結相潤濕進一步改善和強化,通過合金這種組織結構的優化,使合金使用壽命得到大幅度的提高。
根據上述論述及調研結果,針對冷墩冷沖模常見的破壞形式,以Fe-Ni-Co為主要粘結相使合金組織結構改善,強化合金性能,研製高強度鐵鎳代鈷的強度材料。
1 實驗過程
(1)配料球磨:WC70%-FeNiCo30%,粒度-200目,C量為補充量。球料比3:1,濕磨20h,真空乾燥,摻膠制粒。
(2)壓制和燒結:壓制A標樣(5×5×30mm)及釘夾模。實驗壓制確定適宜的壓制壓力(150-350Mpa)和收縮係數(1.18-1.25),真空燒結(1360-1400℃)。
2 實驗結果
(1)燒結結果
Ts(℃)1360 1370 1380 1400
ρ 12.3712.4112.4212.35
бbb 26302882 2560 2316
HRA82.382.882.8 82.7
(2)應用結果
在制鋼釘 企業 7個品種百餘套連續考核結果表明使用壽命高於YG20C的使用壽命5.5倍,無裂紋破壞。
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