硬质合金深冷处理技术及其发展概况

介绍了国内外硬质合金深冷处理的发展概况和硬质合金的深冷工艺,深冷效果及其强化机理。硬质合金深冷处理后主要提高了材料的耐磨损性能;对硬度、抗弯强度、密度、磁性能等其它物理性能和微观组织的影响不显著但是硬质合金深冷处理后,ε-Co含量和表面残余应力增加,其强化机理主要是相变强化和表面残余应力强化。     

深冷处理对WC-Co硬质合金组织和性能的影响

对YG8和YG25两种WC-Co硬质合金不同时间深冷处理后的力学性能和疲劳性能进行了研究,利用X射线衍射方法分析了深冷前后合金的相变和残余应力变化,通过扫描电子显微镜（SEM）观察了材料的断口形貌和断裂方式。结果表明：深冷处理能有效提高了WC-Co硬质合金的硬度、强度、耐磨性和疲劳寿命。深冷处理时间是最主要的工艺参数,对YG8合金来说,2 h为深冷处理最佳工艺时间,而YG25则为8 h。其性能变化的主要原因是深冷处理导致硬质合金表面残余应力的变化和Co粘结相发生马氏体相变。     

深冷保温时间对三维正交Cf/Al复合材料显微组织与力学性能的影响

采用真空气压浸渗法制备了纤维体积分数为50%的三维正交Cf/Al复合材料,主要研究了深冷保温时间对复合材料残余应力、致密度、组织及力学性能的影响,并分析了其影响机理。结果表明,深冷处理改善了三维正交Cf/Al复合材料的显微组织,提高了其致密度,且对三维正交Cf/Al复合材料的残余应力、力学性能有显著的影响。经过深冷处理后,三维正交Cf/Al复合材料的残余应力降低,且随深冷保温时间的增加,残余应力值不断降低。而且深冷处理显著提高了三维正交Cf/Al复合材料的抗拉强度和弹性模量,经36h深冷处理的三维正交Cf/Al复合材料的抗拉强度和弹性模量达到841.33 MPa、132.19GPa,较铸态下的738.85 MPa、105.80GPa分别提高了13.9%、24.9%。经过深冷处理后,显微组织的改善及残余应力的释放是三维正交Cf/Al复合材料力学性能提高的主要原因。     

深冷处理对YG8硬质合金/42CrMo钢钎焊接头残余应力的影响

通过ANSYS仿真软件建立了YG8硬质合金/42CrMo钢钎焊接头的焊接工艺模型和深冷处理工艺模型,分析了接头表面残余应力分布,并与经深冷+回火处理后的焊接接头表面残余应力进行对比。结果表明,深冷处理可使焊接接头42CrMo钢侧形成残余压应力,且深冷温度对残余压应力的影响较深冷次数更明显。最优深冷工艺为-160 ℃深冷3次,且仿真结果与试验测量值相差不大,表明所建立的模型具有一定的可靠性。     

深冷处理对硬质合金的影响

综述了国内外硬质合金深冷处理的工艺过程及其深冷处理对硬质合金微观组织、相结构、残余应力状况、机械性能与切削性能的影响。深冷处理工艺包括降温和保温两个基本阶段,部分研究增加回火处理;深冷处理后硬质合金中η相含量增多且尺寸减小,Co对WC的粘结更紧密,但也有认为微观组织形貌变化不大的观点;Co相由面心立方向密排六方转变,而WC相变化不大;深冷处理可提高硬质合金耐磨性和延长使用寿命已得到共识,但对表面残余应力状况及硬度等影响尚存在不同观点。探索深冷处理对硬质合金的作用机理,并进行工艺参数的优化是目前研究工作的方向。     

硬质合金深冷处理技术发展及研究进展

介绍了国内外硬质合金深冷处理的技术发展及研究进展和深冷工艺,深冷效果,强化机理及其影响因素。硬质合金深冷处理后主要提高了工模具的耐磨性能和使用寿命,其它物理性能的影响不明显,其强化机理主要是相变强化和表面残余应力强化。     

深冷处理对AZ31B镁合金焊接接头疲劳性能的影响

研究了深冷处理对镁合金焊接接头疲劳性能影响。采用TIG焊接AZ31B镁合金,在-160℃、保温12 h深冷工艺下对镁合金焊接接头进行深冷处理。测试未深冷组和深冷组镁合金焊接接头疲劳性能,用最小二乘法拟合实验数据得到S-N曲线,计算2×106循环次数下,未深冷接头疲劳性能为36.42 MPa,深冷接头疲劳性能为41.26 MPa,深冷处理后接头疲劳强度提高13.29%。用盲孔法分别测试未深冷和深冷后垂直焊缝不同位置的残余应力。结果表明:深冷处理后焊接残余应力下降;深冷处理后焊缝晶粒比未深冷焊缝晶粒明显细化。未深冷接头疲劳断口为解理断裂,深冷后接头疲劳断口为韧性断裂,说明深冷处理可提高焊接接头韧性。深冷处理可以提高镁合金焊接接头疲劳性能。     

烧结温度对含钽双晶硬质合金组织和性能的影响

同时采用不同粒度WC原料制备WC-TaC-Co硬质合金,并在不同的温度下进行烧结。研究表明:合金主要由两相组成,晶粒大小相间。所测硬度、密度和矫顽磁力随温度升高先升后降,抗弯强度随烧结温度升高而略有升高,但变化不明显。烧结温度为1450℃保温1.5h时,合金的综合性能达到最优,维氏硬度(HV30)为1668.8,抗弯强度为988MPa,密度为14.87g/cm3,矫顽磁力为15.2kA/m,此时Ta元素对WC晶粒的抑制效果最佳,晶粒尺寸达到0.75μm±0.33μm。     

深冷处理对高速钢磨削表面残余应力的影响

以W6Mo5Cr4V2高速钢磨削试件为研究对象,提出运用深冷处理技术来调整磨削表面残余应力,并借助试验和数值模拟来分析磨削试件表面的残余应力,将X射线衍射法对残余应力的测量结果与数值模拟的结果进行分析、比较。结果表明,经深冷处理后,试件等效应力Max.Mises由磨削时的248.9 MPa降低到114.3 MPa,主应力由124.0 MPa降低到91.61 MPa;试件x方向残余应力S11处于拉应力状态,Max.S11由磨削时的105.8 MPa降低到63.48 MPa;试件y方向残余应力S22处于压应力状态,Max.S22由磨削时的-272.6 MPa增加到-287.8 MPa,而压应力正是加工表面期望得到的应力状态,从而有效地降低了磨削表面层的残余应力。试验结果验证了有限元模型的正确性。     

去应力退火SLM成形Inconel 738合金组织和性能演变

由于选区激光熔化(SLM) 制备Inconel 738合金过程中快速熔化凝固的特点，成形合金中存在较高的残余应力，影响合金的服役。本文主要研究了不同退火温度 (700 ~900 ℃)下保温24 h后合金中残余应力、析出相行为、组织和性能演变。结果表明：退火过程中，组织演变机制为静态回复，发生位错迁移和晶界类型转变；形成的短棒状γ"相(240~440 nm)和球状γ"相(50~250 nm)；晶界碳化物分布由点状向连续状转变，类型由MC向M23C6转变；800 ℃退火后，残余应力由380.94 MPa(沉积态)下降至-66.7 MPa，残余应力得到释放；随着退火温度升高，硬度和抗拉强度先增大后减小，延伸率先减小后增加，800 ℃退火后，合金具有最高的硬度、抗拉强度 (581.2 HV、1330 MPa)为铸造性能(410 HV、945 MPa)的1.42倍、1.41倍。     

WC-Co硬质合金深冷处理与机理研究

综述了目前硬质合金深冷处理的应用现状与研究进展,分析探讨WC-Co硬质合金深冷处理的内在机理,深冷处理后耐磨性能提高的主要原因在于硬质合金的粘结相Co发生了多型性马氏体转变,并在表层产生一定的残留压应力。     

磁场深冷处理对YG11C硬质合金耐磨性的影响

基于深冷处理提供的温度场和永磁体提供的匀强磁场,对YG11C硬质合金进行磁场深冷处理,并与常规工艺和深冷处理工艺进行了对比分析。结果表明: 深冷处理较常规处理,其耐磨性提高了约35%,磁场深冷处理相应降低了约21%。在微观机理上,深冷处理后合金中η相碳化物数量增加是耐磨性提高的主因。磁场深冷新工艺处理后,合金中α-Co向ε-Co 转变增多,使得粘结相变脆且塑性变形能力降低,从而使得耐磨性降低。     

30CrMo钢Q-P-T及深冷处理后的组织与性能

利用光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)和力学性能测试等研究了不同深冷处理工艺对经Q-P-T工艺处理后30CrMo钢组织和力学性能的影响。结果表明,30CrMo钢最佳的Q-P-T+深冷工艺为:260℃淬火温度,400℃碳配分温度、60 s碳配分时间、-100℃深冷温度、1 h深冷保温时间和一次深冷。经最优的Q-P-T+深冷工艺处理后,30CrMo钢的碳化物的平均尺寸较小,残留奥氏体含量明显增加,残留奥氏体的体积分数约为7.9%,显微硬度约为482 HV,抗拉强度约为1629 MPa,强塑积约为20525 MPa·%,伸长率约为12.6%,其综合力学性能得到了较大幅度提高。     

回火保温时间对A-100钢力学性能和组织的影响

采用力学性能测试、显微组织观察和断口失效分析等方法研究了回火保温时间对淬火+深冷处理后的A-100超高强度钢组织和力学性能的影响.结果表明,A-100超高强度钢482℃回火时在板条马氏体晶界上会析出逆转变奥氏体,马氏体周围析出M2 C型碳化物,且随回火保温时间增加,逆转变奥氏体数量增多、分散更均匀,马氏体晶粒尺寸有所增...     

刀片表面粗糙度对工件表面残余应力分布影响的分析

目的探究硬质合金刀片表面粗糙度对加工工件表面残余应力分布的影响。方法首先通过Advant Edge FEM软件建立斜角三维切削模型,得出刀-屑间的摩擦模型。然后采用化学机械抛光方法对硬质合金刀片表面进行预处理,制备不同表面粗糙度的硬质合金刀片,通过对不同表面粗糙度的刀片进行四因素四水平的正交切削实验获得切削力,结合切削力的实验结果及刀-屑之间的摩擦模型,获得刀-屑间的摩擦系数,基于Advant Edge FEM对切削残余应力进行模拟仿真。最后,结合实验对仿真模型的合理性进行验证。结果采用表面粗糙度为0.02、0.04、0.08、0.2μm的硬质合金刀片切削45钢时,工件表面的最大残余应力分别为621.51、655.46、654.69、687.29 MPa。采用表面粗糙度为0.02μm的硬质合金刀片切削与采用表面粗糙度为0.2μm的硬质合金刀片切削相比,工件表面的最大残余应力减小了10.58%。结论硬质合金刀片的表面粗糙度越小,切削工件表面的残余应力越小。     

Fracture toughness of cemented carbides obtained by electrical resistance sintering

The unique combination of hardness, toughness and wear resistance exhibited by WC-Co cemented carbides (hardmetals) has made them a preeminent material choice for extremely demanding applications, such as metal cutting/forming tools or mining bits, in which improved and consistent performance together with high reliability are required. The high fracture toughness values exhibited by hardmetals are mainly due to ductile ligament bridging and crack deflection (intrinsic to carbides). In this work two WC-Co grades obtained by using the electric resistance sintering technique are studied. The relationships between the process parameters (cobalt volume fraction, sintering current and time, die materials, etc.), the microstructural characteristics (porosity, cobalt volume fraction, carbide grain size, binder thickness and carbide contiguity) and mechanical properties (Vickers hardness and fracture toughness) are established and discussed. Also the presence of microstructural anisotropy and residual stresses is studied. The sintering process at 7 kA, 600 ms and 100 MPa, in an alumina die, followed by a treatment of residual stress relief (800 °C, 2 h in high vacuum), allows to obtain WC-Co pellets with the best balance between an homogeneous microstructure and mechanical behaviour.