基于CuMnCo釬料真空釬焊YG8硬質(zhì)合金與40Cr鋼的研究.pdf

1、近年來，隨著我國公路建設(shè)的發(fā)展，對公路維護的需求也不斷增加。 公路的維修過程中，由于瀝青砼路面含有大量的石英（SiO2）等高致密度和高硬度的組成物，這使得該刀具在瀝青砼路面銑刨作業(yè)時，一方面受到嚴(yán)重的磨粒磨損，另一方面承受著相當(dāng)大的沖擊、剪切、彎曲等力的作用。為此，要合理地選擇刀體和刀頭的材料，使其具有相應(yīng)的服役能力。而硬質(zhì)合金由于具有很高的硬度、耐磨性和很好的紅硬性；鋼具有良好的韌性和較高的強度，因而，瀝青砼路面銑刨所用銑刨刀

2、具采用硬質(zhì)合金作為刀頭和鋼作為刀體，通過釬焊方法焊接為一體，可以很好的滿足實際需要。但是，目前該刀具主要依賴進口，然而進口刀具的市場價格昂貴，嚴(yán)重制約了國內(nèi)路面養(yǎng)護生產(chǎn)成本的降低和設(shè)備利用率的提高。國內(nèi)雖然己經(jīng)著手該刀具生產(chǎn)工藝的開發(fā)，有的廠家己經(jīng)進行該刀具的批量生產(chǎn)，而國內(nèi)生產(chǎn)的刀具，性能不穩(wěn)定，主要存在的問題是刀具的硬質(zhì)合金刀頭過早脫落，導(dǎo)致刀體的早期失效。本文嘗試使用自己研發(fā)的釬料，通過真空釬焊工藝，以期得到性能良好的釬焊接頭，推

3、進該刀具的國產(chǎn)化。 本文采用CuMnCo 釬料，在10-2Pa 的真空氣氛中，對YG8 硬質(zhì)合金與40Cr 鋼進行釬焊。通過DTA，維氏硬度測試，三點彎曲試驗、掃描電鏡（SEM）及能譜分析等手段，對釬料及其釬焊接頭組織和性能進行分析和研究，從而優(yōu)化釬焊工藝，探討釬焊接頭的形成原理。 實驗所用CuMnCo 釬料在兩種母材上的潤濕角范圍2o～5o。原始釬料中的鈷往該界面擴撒和聚集，硬質(zhì)合金中的鈷和釬料中的鈷相互聚集與鐵形成互

4、溶的FeCo 相，使得釬料在硬質(zhì)合金界面很容易潤濕。釬縫界面處FeCo 相的生成，可有效的保證釬縫與母材界面的冶金結(jié)合，而中間Cu 基固溶體的存在，可降低釬焊殘余應(yīng)力，使得接頭有較高的彎曲強度。 當(dāng)釬焊溫度為1100℃與1120℃時，釬縫與母材間界面處形成的CuFeCo 相組織保證釬料與母材有良好的結(jié)合，而釬縫區(qū)域的Cu 基固溶體組織，由于具有良好的塑性，可以很好地松弛冷卻過程中硬質(zhì)合金近焊縫處的拉應(yīng)力，所以，接頭強度值較高，斷

5、口特征為沿硬質(zhì)合金側(cè)的脆性斷裂。隨著釬焊溫度的升高，釬料成分中的Cu、Mn 揮發(fā)很嚴(yán)重，在母材界面形成的CuFeCo 組織逐漸變成FeCo 相，并沿母材界面往釬縫區(qū)域逐漸長大，當(dāng)溫度達到1180℃時，釬縫區(qū)域主要以FeCo 固溶體組織為主，釬縫區(qū)域中FeCo 相組織雖然界面結(jié)合強度很高，但是可能由于FeCo 相組織的塑性沒有銅基固溶體好，不能有效地松弛殘余應(yīng)力，因而，彎曲強度值反而開始降低。另外，在1100℃～1180℃溫度間釬焊，釬焊

6、溫度對40Cr 鋼與YG8 硬質(zhì)合金母材性能沒有很大的影響。 隨著釬縫寬度的增加，彎曲強度值也增加，當(dāng)釬縫寬度大于0.3mm后，彎曲強度值開始下降，即在0.3mm 處出現(xiàn)峰值彎曲強度值650MPa。 由于釬縫與母材界面處形成CuFeCo 相組織，使得界面結(jié)合強度較高，釬縫區(qū)域的CuMnCo 類單相固溶體組織，由于具有很好的塑性，可以對殘余應(yīng)力進行有效的松弛，所以隨著釬縫寬度增加，彎曲強度值也增加，斷口特征為沿硬質(zhì)合金側(cè)的

7、脆性斷裂。當(dāng)寬度大于0.3mm 后，雖然釬縫與母材界面結(jié)合很好，殘余應(yīng)力也得到降低，但是由于此時影響接頭彎曲強度的主要因素變成釬縫區(qū)域CuMnCo 類單相固溶體的強度，由于CuMnCo 類單相固溶體良好的塑性和較低的彎曲強度，所以接頭的彎曲強度值反而下降，出現(xiàn)部分釬料脫落的斷口特征。 隨著中間夾層厚度的增加，此時越來越多的W 往Ni 中間夾層內(nèi)擴散，有可能造成YG8 母材性能下降。而Ni 中間夾層的阻礙作用，使Fe不能有效擴散與

8、Co 形成FeCo 相，使得界面結(jié)合強度降低，出現(xiàn)沿釬縫區(qū)域的斷裂特征，接頭彎曲強度不斷下降。 從實驗的結(jié)果來看，采用CuMnCo 釬料，在真空氛圍中釬焊，選擇適當(dāng)?shù)拟F焊工藝參數(shù)，可以得到強度較高的釬焊接頭。解決了由于硬質(zhì)合金與鋼基體金屬間熱膨脹系數(shù)不同，在接頭中會產(chǎn)生大的殘余應(yīng)力，導(dǎo)致接頭強度顯著下降的主要問題。為銑刨刀具的國產(chǎn)化提供很好的理論基礎(chǔ)，但是，也有些不足之處：釬焊溫度較高，對設(shè)備的使用壽命影響很大；雖然接頭強度較高