燒結方法及后續(xù)熱處理對TiC基鋼結合金組織與性能影響.pdf

1、以高錳鋼為錘頭材料，通過在其打擊面上鑲鑄適量的TiC基高錳鋼結合金塊，近年來已經成為水泥行業(yè)破碎機用高性能錘頭的重要發(fā)展方向之一。實際使用表明，TiC基高錳鋼結合金塊的質量和性能對錘頭的使用壽命長短有決定性的影響，而目前耐磨塊基本采用傳統(tǒng)的壓制-真空燒結工藝制造，表現(xiàn)出脆性偏大、在使用過程中容易發(fā)生碎裂與脫落等現(xiàn)象。本文首先對比研究了不同制備工藝對TiC基高錳鋼結合金組織與性能的影響，然后系統(tǒng)評價了高錳鋼水韌處理對鋼結合金耐磨塊組織與性

2、能產生的作用，最后對TiC基高錳鋼結合金的斷裂行為與機理開展了比較全面的調查和分析討論，期望在鋼結合金耐磨塊生產技術選擇、錘頭水韌處理工藝優(yōu)化和鋼結合金斷裂行為認識方面提供堅實的實驗與理論基礎。
　　 在TiC基高錳鋼結合金塊制備方法對比研究方面，本文采用了真空燒結、低壓燒結和熱等靜壓三種燒結致密化生產技術，通過相互組合首先制備了多種牌號為TM52的TiC基鋼結合金耐磨塊，探索了制備方法-顯微組織-力學性能的內在關系。研究結果表

3、明，與在真空燒結的鋼結合金合金中有一定量的殘留孔隙相比，采用低壓燒結或者熱等靜壓處理后的鋼結合金的致密度得到明顯改善，使得合金的力學性能，特別是抗彎強度，明顯提高;低壓燒結與熱等靜壓處理相比，不僅具有經濟優(yōu)勢，而且殘留孔隙數(shù)量基本相近，同時由于燒結溫度比真空燒結時更低、保溫時間大幅縮短，有利于獲得硬質相大小與分布均勻性更佳的顯微組織結構，因此，是可以優(yōu)先選擇的鋼結合金制備技術。本文通過實驗得推薦低壓燒結，其工藝:1410℃50min，燒

4、結氣氛壓力為5.0MPa;獲得的TM52鋼結合金的性能指標:沖擊韌性為1.3J/cm2，抗彎性能為2325MPa。
　　 在水韌處理對鋼結合金組織性能影響研究方面，本文首先評價了1050℃和1080℃水韌處理對真空燒結制備的TM52合金的作用規(guī)律。實驗結果表明，水韌處理過程中的高溫保溫有效促進了鋼結合金中高錳鋼基體與TiC硬質相之間界面互擴散，增強了界面上的結合強度，從而有效提高了合金的抗彎強度。在水韌處理溫度對合金性能影響方面

5、存在最佳值。經過水韌處理后，由于硬質相與基體之間的相互作用，使得粘結相中的奧氏體成分發(fā)生改變。通過實驗獲得的推薦水韌處理工藝的溫度1050℃，對應的TM52鋼結合金的性能指標:沖擊韌性為1.3J/cm2，抗彎性能為3373MPa。
　　 采用上述推薦的水韌處理工藝對由低壓燒結和熱等靜壓制備的鋼結合金進行處理，研究結果顯示合金內部的相界面結合均獲得改善，增大了互擴散作用范圍，有效提高了抗彎強度。因此，在不需要水韌處理的鋼結合金制備

6、工藝中，在燒結工藝后再對其進行1050℃左右的高溫保溫熱處理很有必要。
　　 對采用不同方法制備的鋼結合金的沖擊斷裂斷口分析結果表明，在鋼結合金中存在沿硬質相-粘結相界面拔出、裂紋擴展和穿越硬質相快速裂紋擴展三種斷裂形式，實際斷裂行為是三者復合作用的結果。鋼結合金的主要斷裂機制取決于顯微組織結構特點、相界面結合狀況和受力的類型與大小。當顯微組織中存在尺寸較大的硬質相或者硬質相聚集區(qū)時易發(fā)生典型的穿晶斷裂，形成清晰的河流狀花樣;而

7、硬質相尺寸細小且分布較均勻時易發(fā)生沿晶斷裂，在斷裂硬質相表明可觀察到具有塑性變形特征的“塑坑”。由于水韌處理促使了硬質相-粘結相界面元素互擴散，改善了結合強度，從而減少了斷裂過程中界面脫粘情況的發(fā)生。殘留孔隙、夾雜物、大尺寸硬質相和硬質相聚集區(qū)是主要的裂紋源。在濕磨過程中注意保障原料粉末的混合均勻性，在燒結制備過程中防止硬質相聚集長大（尤其要防止形成環(huán)形結構），從而獲得硬質相細小且相互分離的顯微組織結構，將能夠有效改善鋼結合金的抗裂紋開