TiC钢结硬质合金制备工艺与性能的研究

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本文采用粉末冶金法,在真空液相烧结条件下制备了TiC钢结硬质合金,并研究了工艺参数、合金成分、硬质相含量和热处理对TiC钢结硬质合金的影响。通过光学金相分析(OM)、能谱分析(EDS)、扫描电子显微分析(SEM)和X射线衍射分析(XRD)等分析手段系统研究了所制备的合金的组织结构,并测试了合金的力学性能。   论文研究了球磨时间、压制压力、烧结温度、烧结时间四个主要的工艺参数的变化对TiC钢结硬质合金的影响。实验结果表明,本文制备的TiC钢结硬质合金最适宜的球磨时间是20h。压制压力对合金最终的烧结性能影响并不显著,在225MPa压力下制备的TiC钢结硬质合金的性能最好。在一定的烧结温度范围内,合金的性能随温度的升高而增强,但烧结温度过高使基体相金属挥发严重甚至熔化,导致合金密度的降低和性能的下降,实验表明1410℃时烧结1小时,合金的孔隙度最低,性能最好。此外,真空度对TiC钢结硬质合金合金的孔隙度有较大影响,较高的真空度有利于提高合金的致密度。   C含量和Mo含量对合金性能有着重要影响,本文对不同C含量和Mo含量的钢结硬质合金进行了研究。合金的最佳烧结温度降低,硬度上升,抗弯强度呈现了先增大后减小的趋势。试验表明C含量在0.7%时合金的性能最好;Mo元素可以改善基体对TiC的润湿性,在TiC钢结硬质合金中添加Mo有利于包覆相的形成,从而改善对TiC的润湿性。   硬质相含量的改变对钢结硬质合金性能有重要影响,随着TiC含量的增加,合金的抗弯强度降低,硬度上升。在合金中添加一定的WC可以降低合金的烧结温度,同时改善基体对硬质相的润湿性,使合金的抗弯强度有所上升,而硬度则基本在同一水平线上。   热处理是改善钢结硬质合金组织和性能的重要途径。本文的热处理试验发现,对制备的TiC钢结硬质合金采用等温退火工艺时,随着温度的升高和保温时间的延长,试样硬度逐渐下降。在880℃退火处理4h,并在730℃保温4h后,试样的组织为球状珠光体,硬度值降至最低HRC39.0。淬火温度在950℃~1050℃范围内时,钢结硬质合金的淬火组织为马氏体。在950℃淬火硬度最高,为66.3HRC。随着淬火温度的升高,TiC钢结硬质合金试样的硬度则呈下降趋势。   钢结硬质合金淬火后再进行回火时,硬度值随回火温度的升高和保温时间的延长而降低,但抗弯强度的变化呈现相反的趋势。低温200℃回火可获得高硬度值,而高温600℃回火则获得高抗弯强度,中温400℃回火可以得到良好的综合性能。TiC钢结硬质合金分别经200℃、400℃和600℃低、中、高温回火后,基体组织分别是回火马氏体,回火屈氏体和回火索氏体。
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