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超粗晶粒硬质合金

时间:2015-09-26 23:03:28来源:本站人气:1150

     按照晶粒度分级标准(IS04499),粗晶硬质合金的晶粒度为2.5~6.0μm,超粗晶粒硬质合金的晶粒度大于6.0μm。

     石油钻齿、截煤机齿、路面冷铣刨机齿、冲压模具、轧辊等广泛应用粗晶及超粗晶粒硬质合金。低钴粗晶和高钴细晶硬质合金均已成为硬质合金的发展方向。低钴粗晶合金的结构设计原理是:WC晶粒粗,比表面积减小合金中钴层增厚,从而提高合金的冲击韧性。合金中含钴量减少,合金中WC含量增加,提高合金的耐磨性。低钴粗晶合金的综合作用使得合金的韧性好,耐磨性高。

      与细晶硬质合金相比,超粗晶粒硬质合金WC晶粒粗大、比表面积减小,使合金中钴层增厚,从而提高合金的冲击韧性。当合金中含钴量减少时,WC含量增加,提高合金的耐磨性。另外有研究表明热量在晶界的传导速度小于其在纯WC晶粒内的传导,粗晶粒合金具有比细晶粒合金更少的WC/WC和WC/Co晶界从而具备更好的热导率;高温硬度测试表明从400%起晶粒度分布集中的粗晶粒合金硬度的下降速度远低于晶粒度较细或者更不均匀的合金。因此凿岩硬质合金的制备倾向于采用较低的含钴量和较大的WC晶粒度,以达到良好的力学性能并满足相应的高温耐磨性能。

     在含钴量相同的条件下,与传统的中、粗晶粒硬质合金相比,超粗、特粗晶粒硬质合金具有极高的热导率,较高的断裂韧性与红硬性,较好的抗热疲劳与抗热冲击性能,主要用于极端工况条件下软岩的连续开采(如采煤、地铁建设)与现代化公路、桥梁的连续作业(如挖路、铺路)。

     粗晶硬质合金的晶粒度尺寸取决于原料WC粉末的晶粒度大小。

     铝热法是一种生产粗晶WC的特殊方法。它将钨精矿(黑钨精矿或白钨精矿)、轧钢铁鳞(Fe3O4)、铝粉、CaC2等配料混合,加入少量的高氯酸钾做引燃物。物料发生放热反应,温度高达2500~3000℃,反应结束后随炉冷却。生成物上层为铝酸钙渣等,下层为含WC的金属铁块。铁块中含WC65%左右,铁块经清洗破碎后,用热硫酸和盐酸溶液除铁,得到超粗晶WC颗粒,其性能见表5-40。
     制备粗晶硬质合金时,要尽量降低球磨破碎效率,提高混合效率,以免WC晶粒被过度破碎。实际生产中常采用增大研磨球径,降低球料比,缩短球磨时间等方法来降低球磨破碎效率,提高混合效率。粗晶硬质合金的金相组织如图5-59所示。
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