粗晶TM52钢结硬质合金的冲击磨料磨损性能研究

发布时间：2019-09-27 14:43

【摘要】：系统对比研究了粗晶粒TM52钢结硬质合金与分别采用真空烧结和低压烧结制备的细晶粒TM52钢结硬质合金在不同冲击功工况下的抗磨料磨损性能与行为,并在对磨损面形貌进行电镜观察分析的基础上探讨了粗晶粒TM52钢结硬质合金的磨损机理。研究发现,粗晶TM52合金的抗磨料磨损性能随着冲击功的逐步提高呈现先下降后增强的变化规律,这与其高锰钢基体在高冲击功条件下的高硬化速率及硬化效果更快、更充分有关。相对于细晶粒钢结硬质合金,粗晶粒TM52钢结硬质合金在抗冲击磨料磨损方面具有明显的性能优势,尤其在高冲击功(3~4J/cm~2)条件下,耐磨性能可提高40%~80%。在此工况下磨损机制主要为碾碎性磨料磨损、擦伤式磨料磨损和疲劳磨损,凿削式磨料磨损不明显。
【图文】：

石磨盘打磨抛光；下试样为试验机自带旋转中空圆柱体试样，材质为经８４０℃油淬处理的ＧＣｒ１５，硬度范围为６２～６５ＨＲＣ，尺寸为Φ５０ｍｍ×２０ｍｍ，内径为３０ｍｍ。磨料选用优质棕刚玉，粒度约１６目。上、下试样以２００次／ｍｉｎ的频率相互发生有磨料条件下的冲击，总冲击磨粒磨损试验时间为６０ｍｉｎ。其中，每试验１０ｍｉｎ后将标准试样取下称重，测试试验前后试样质量减少量作为评价耐磨性的指标。称重前需用酒精对试样进行清洗，然后用电吹风机吹干，，使用精度图１ＭＬＤ－１０型动载磨料磨损试验机工作示意图Ｆｉｇ．１ＴｈｅｗｏｒｋｉｎｇｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆＭＬＤ－１０－ｔｙｐｅｄｙｎａｍｉｃｌｏａｄａｂｒａｓｉｖｅｗｅａｒｔｅｓｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ为０．１ｍｇ的电子天平进行试样称重。为探寻钢结硬质合金的磨损行为及机制，采用型号为ＦＥＩＱＵＡＮＴＡ２００的扫描电镜分析标准试样的磨损表面。为横向对比耐磨性能，还选取常规真空烧结工艺和低压烧结工艺生产的细晶粒ＴＭ５２钢结合金开展冲击磨粒磨损对比试验。其中，低压烧结细晶粒ＴＭ５２钢结合金的烧结制度为：装炉、抽真空、升温，在１２５０℃开始通入一定压力的氩气，在１４４０℃、５ＭＰａ下保温保压６０ｍｉｎ后降压冷却。２结果与分析２．１显微组织德国粉末冶金协会ＩＳＯ／ＴＣＩ９０技术委员会对于ＷＣ系钢结合金晶粒度分级的标准规定是［１８］：硬质相晶粒度在０．８～１．３μｍ的为细晶粒合金，在１．３～２．５μｍ的为中晶粒合金，在２．５～６μｍ的为粗晶粒合金，６μｍ以上的为超粗晶粒合金。

℃、５ＭＰａ下保温保压６０ｍｉｎ后降压冷却。２结果与分析２．１显微组织德国粉末冶金协会ＩＳＯ／ＴＣＩ９０技术委员会对于ＷＣ系钢结合金晶粒度分级的标准规定是［１８］：硬质相晶粒度在０．８～１．３μｍ的为细晶粒合金，在１．３～２．５μｍ的为中晶粒合金，在２．５～６μｍ的为粗晶粒合金，６μｍ以上的为超粗晶粒合金。但是目前对于ＴｉＣ系钢结合金没有一个明确的粒度划分标准，粗细晶粒只是相对而言，故本工作引用ＷＣ系的粒度分级标准。图２为实验所得ＴｉＣ系粗晶粒合金与普通晶粒合金的显微组织对比及硬质相等效粒径的分布情况。从图２可以明显地看出，两种合金中硬质相晶粒度的大小存在差异，粗晶粒合金中相邻硬质相之间的粘结相层厚度要大于普通晶粒合金，并且其硬质相的分布均匀性也更好。用图像数据分析软件Ｉｍａｇｅ－ＰｒｏＰｌｕｓ获得的粗晶粒合金的硬质相等效粒径为５．５μｍ，而普通晶粒合金的硬质相等效粒径为２．８μｍ。将所有测量的硬质相等效粒径按照粒径大小在每隔１μｍ的区间内进行统计，得到图２中的柱状统计图，可以明显地看出，粗晶粒合金的硬质相粒径主要介于３～７μｍ之间，普通晶粒合金的硬质相粒径主要介于１～４μｍ之间。图２粗细晶粒合金显微组织及硬质相等效粒径对比图Ｆｉｇ．２Ｔｈｅｃｏｍｐａｒｓｉｏｎｃｈａｒｔｏｆｃｏａｒｓｅａｎｄｆｉｎｅｇｒａｉｎａｌｌｏｙ′ｓｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅ２．２粗晶ＴＭ５２合金的耐磨性能图３为获得的烧结粗晶粒钢结合金的耐磨性能随冲击·４０·材料导报Ｂ：研
【作者单位】： 湖南大学材料科学与工程学院;
【基金】：国家自然科学基金(51574119) 湖南省自然科学基金(13JJ3043)
【分类号】：TG135.5

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本文编号：2542765