粗晶TiC基高錳鋼結(jié)硬質(zhì)合金的制備與性能研究.pdf

1、TiC基高錳鋼結(jié)合金塊作為一種優(yōu)異的耐磨、抗磨材料，常用在耐磨件關(guān)鍵部位來提高其使用性能和壽命，已經(jīng)成為高性能耐磨件生產(chǎn)的一個(gè)重要發(fā)展方向。實(shí)際使用過程表明，目前所用的鋼結(jié)合金耐磨塊表現(xiàn)出較大的脆性，使用中容易發(fā)生碎裂和脫落等現(xiàn)象，其耐磨性能已經(jīng)達(dá)到一個(gè)平衡點(diǎn)，進(jìn)一步提高其綜合力學(xué)性能成為迫切的實(shí)際需要。本文以硬質(zhì)相TiC的粒度為出發(fā)點(diǎn)，探索通過硬質(zhì)相粗晶?；瘉斫鉀Q存在的問題，并系統(tǒng)研究了其制備工藝和合金性能。
　　在探索球磨工藝

2、對(duì)合金性能與組織的影響方面，本實(shí)驗(yàn)采用滾動(dòng)球磨的方式，分別對(duì)原料TiC干磨和合金混合粉末濕磨進(jìn)行了工藝研究，并對(duì)燒結(jié)合金的顯微組織和力學(xué)性能進(jìn)行了分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：1）TiC為典型的脆性硬質(zhì)材料，在其他干磨參數(shù)一定的情況下，隨著干磨時(shí)間的延長，大塊TiC顆粒被快速破碎細(xì)化，干磨初期主要以體積破碎為細(xì)化機(jī)制，干磨后期主要以表面破碎為細(xì)化機(jī)制，經(jīng)試驗(yàn)得到最佳的干磨時(shí)間為3h，干磨后的TiC粉末 D50約為8μm；2）在合金混合料的濕磨中，

3、為了避免粗顆粒TiC原料過度細(xì)化，應(yīng)將濕磨轉(zhuǎn)速降低至0.65n臨界，以實(shí)現(xiàn)混合為主、破碎為次的目的；隨著濕磨時(shí)間的延長，燒結(jié)后合金組織中的孔隙越來越少，硬質(zhì)相在基體中的分布越來越均勻，相對(duì)應(yīng)的抗彎強(qiáng)度、沖擊韌性、硬度等力學(xué)性能迅速提高，經(jīng)試驗(yàn)得到最佳的濕磨時(shí)間為21h，此時(shí)合金的抗彎強(qiáng)度為1481MPa，沖擊韌性為2.64J/cm2，洛氏硬度為65HRC。
　　在混合料的壓坯成型及質(zhì)量控制、真空燒結(jié)以及后續(xù)水韌處理等基礎(chǔ)研究方面，

4、本文首先選用SBS為成型劑，研究混合料的壓制曲線，探究了壓坯對(duì)燒結(jié)合金質(zhì)量與性能的影響；研究了燒結(jié)爐內(nèi)氣氛壓強(qiáng)變化規(guī)律與機(jī)理，分析了其對(duì)合金性能與組織的影響；通過進(jìn)行1050℃水韌處理，探索水韌處理對(duì)粗晶TiC基高錳鋼結(jié)合金的作用規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)：1）在模壓成型過程中，壓制壓力通過影響壓坯密度及壓坯質(zhì)量間接影響合金最終的燒結(jié)態(tài)密度及洛氏硬度；隨著壓制壓力的升高，壓坯密度不斷變大，相對(duì)應(yīng)的樣品密度及洛氏硬度也變大，但當(dāng)壓制壓力超過300MP

5、a后，樣品的密度及洛氏硬度趨向穩(wěn)定，密度在6.05g/cm3左右，洛氏硬度在65HRC左右；2）在真空燒結(jié)過程中，爐內(nèi)氣氛壓強(qiáng)出現(xiàn)三次峰值，分別對(duì)應(yīng)成型劑的裂解揮發(fā)、金屬氧化物的還原和液相燒結(jié)階段金屬 Mn揮發(fā)；降低第一和第二次壓強(qiáng)峰值，利于盡快排除有害氣體，適當(dāng)提高第三次爐內(nèi)氣氛壓強(qiáng)，可避免基體金屬成分揮發(fā)，有益于獲得優(yōu)質(zhì)燒結(jié)制品；3）水韌處理使合金基體的過飽和度增加，基體奧氏體的XRD衍射峰發(fā)生寬化和矮化現(xiàn)象，同時(shí)，水韌處理有效促進(jìn)

6、了TiC顆粒與粘結(jié)相在相界面周圍的成分分布均勻性，有利于改善合金的綜合力學(xué)性能。
　　沖擊磨料磨損性能對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)：1）隨著沖擊載荷的逐步提高，粗晶粒TiC基高錳鋼結(jié)合金的耐磨料磨損性能表現(xiàn)出先減小后增大的趨勢(shì)，高沖擊載荷的耐磨料磨損性能優(yōu)于低沖擊載荷；在2J/cm2沖擊載荷下的耐磨性能最差，而在4J/cm2沖擊載荷下的耐磨性能最佳；2）相對(duì)于普通晶粒 TiC基鋼結(jié)合金，粗晶粒鋼結(jié)合金在抗沖擊磨料磨損性能上具有明顯的優(yōu)勢(shì)，尤其在高