提高ni代co+yt5硬质合金切削刀具材料硬度与耐磨性的研究

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1、摘要提高Ni代CoYT5硬质合金切削刀具材料硬度与耐磨性的研究材料加工工程专业硕士研究生：郭智兴指导教师：熊计硬质合金已经取代高速钢成为最主要的切削刀具材料。自硬质合金发明以来，co一直是硬质合金的主要粘结剂。Ni与co在元素周期表中同属铁族金属，密度，熔点，原子半径相近，物理、化学性能相近。因此上世纪30年代就有了代Co粘结剂的研究，起初主要是为了打破专利的限制，后来则是因为co资源的稀缺。而Ni的世界储量是Co的70倍，资源丰富，是一种相对Co来说价格便宜的金属。因此，Ni被看作是Co的首选代用品。“Ni代co硬质合金”的研究有助于缓解co资源稀缺问题，降低

2、硬质合金的成本，具有广阔的市场前景和显著的社会效益。Ni代Co硬质合金的韧性好，但硬度与耐磨性与同粘结剂含量的Co硬质合金相比始终存在一定差距。国内外的研究主要集中在采用部分取代co和多元合金化的方法来提高其硬度，但目前Ni代co硬质合金仍只在某些有特殊要求(如矿山工具，耐磨耐蚀零件，无磁合金等)或对性能要求不高的场合得到有限的应用，而在应用量大的典型硬质合金产品——切削刀具等要求高硬度高耐磨性的场合受到了限制，至今相关研究报道很少，也未见世界主要硬质合金生产厂家公布的高性能商业切削刀具牌号。本文选用典型的硬质合金切钢牌号YT5作Ni代co研究的对象。一方面因为

3、，YT5用量大，中国每年消耗约500吨，约占硬质合金总消耗量的4％，本研究有助于把Ni代Co硬质合金的应用领域拓展到切削刀其。另一方面，YT5是用于强力切削的粗加工牌号，主要要求合金耐冲击性能，而Ni代Co硬质合金的韧性比传统合金更好，因此用性能要求上看，实现YT5合金中的Ni代co在一定程度上是可行的。I摘要要实现Ni代co硬质合金在切削刀具上的应用，提高硬度和耐磨性是需要解决的关键问题。围绕这一问题，本文采用改变Ni含量，wC粒度和添加金属碳化物添加剂的方法，以达到保证合金抗弯强度的前提下，提高合金的硬度与耐磨性。主要研究。了这些方法对合金性能的影响。本文首

4、先采用传统的粉末冶金方法，用Ni完全取代YT5中的co制得YN5硬质合金，并与YT5硬质合金比较。用SEM观察它们的形貌，检测硬度，和抗弯强度等性能，发现YN5硬质合金合金性能的硬度大幅度降低，而抗弯强度增大；逐渐降低YN5硬质合金中的粘结剂含量到8．4wt％，在抗弯强度下降到与YT5合金相当的情况下，合金硬度得到一定回升。在降低粘结剂含量的基础上，比较了采用不同wC原料粉末制备YN5硬质合金，并研究粒度对合金性能的影响。研究结果表明，合金硬度随粒度的降低而提高，但抗弯强度下降，综合考虑，本文采用粒度为13。45lim的wc原料。针对Ni代co硬质合金中的Ni聚

5、集和Wc晶粒长大的现象，加入过渡族金属碳化物添加剂来抑制晶粒长大，研究了Mo，C和NbC添加量对合金晶粒度，硬度，抗弯强度的影响。研究表明，Mo：C和NbC对晶粒长大有明显的抑制作用，并且随添加量的增加而更明显。硬度和抗弯强度均随添加量的增加而升高。由于Mo。C的改善Ni对WC、TiC的润湿性，对Ni粘结剂的固溶强化、细化晶粒等作用，对性能的改善作用更明显。研究结果表明添加1．2wt％的Mo。c的YN5合金强度为1900N／mm2，硬度90．6HRA，基本达到与YT5相当的水平。最后将制备的Ni代co硬质合金合金YN5与传统的YT5硬质合金作切削性能对比实验。结

6、果表明，YN5合金的切削寿命}=LYT5长，而刀具的切削力更小，切削后的试样表面粗糙度略低。关键词：Ni代Co硬质合金粘结剂含量wc原料粒度Mo。C切削实验Il摘要ResearchonImprovingtheHardnesSandtheAbrasionResistanceofYT5CementedCarbidewithNickelBinderasCurtingToolSMajor：MaterialSprocessingengineeringStudent：GuoZhixingsupervisor：XiongJiCementedcarbidehasbecometh

7、emaincuttingtoolsintheplaceofhighspeedsteels．Sincecementedcarbidewasinvented，cobaltiSthemainbinderallalong．Nickelandcobaltbelongtoironfamilymetalintheperiodictableofelements．Theyhavesimilar．density，meltingpoint，atomicradiusandphysical—chemicalproperties．ResearchonbinderssubstitutingC

8、obeganinthe1