用于钢材切削加工的fe、ni代co硬质合金刀具材料的研究

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1、摘要用于钢材切削加工的Fe、Ni代co硬质合金刀具材料的研究研究生：毕泗庆材料加工工程专业指导教师：熊计自德国人KarlSchroter于1923年用粉末冶金方法研制成wC—Co硬质合金以来，传统的硬质合金一直是以Co为主要粘结剂。但是Co是一种昂贵而稀缺的金属，世界储量极其有限。Fe、Ni与Co同属铁族金属，很多物理、化学性能相近，但Nj资源只是相对co而言比较丰富，世界储量也很有限。Fe资源非常丰富，因此实现以Fe或部分Fe作硬质合金的粘结剂，具有重大的战略意义和经济意义。硬质合金按用途分为四个

2、类别，分别以字母K，P，M和G表示。纯Fe代Co硬质合金应用很少，Fe部分代Co硬质合金一般都用于属于G类的矿山工具、石油钻探、地质勘探等，但在切削钢材等要求高硬度高耐磨性的场合研究很少。Fe基粘结剂硬质合金用于切削刀具时主要存在几个问题：①wC十Fe硬质合金的两相区太窄，控碳困难；②Fe基粘结剂硬质合金刀具易生锈③切削加：[钢材时易与钢材粘结。本文通过添加Ni和TiC、优化控碳范围、优化烧结工艺和采用涂层技术来改善Fe代co硬质合金的性能，并研究了这些因素对合金组织和性能的影响。首先通过配制5个不

3、同碳含量的4种合金：WC+Fe、WC+TiC+Fe、WC+Ni+Fe和WC+TiC+Ni+Fe，来研究添加Ni和TiC对组织和性能的影响及最佳控碳范围。实验表明，添加Ni和TiC可以较明显地增大合金控碳范围，降低工艺的难度，而且添加Ni还可以明显提高合金的抗弯强度，添加TiC对硬度的提高也有一定的帮助。通过比较各种合金的组织和性能，得出WC+TiC+Ni+Fe系合金具有最佳的综合性能，其粉料的最佳控碳点在5．91％左右。然后针对WC+TiC+Ni+Fe合金，采用4种不同的烧结温度：1360℃、140

4、0℃、1440℃和1480

5、。C，研究烧结温度对合金组织和性能的影响。结果表明合金I摘受在1440℃达到“双高”，硬度为91．6HRA，强度为1720MPa，虽组织正常，因此，烧结温度在1440℃左右适合此合金烧结。为了进一步考察WC+TiC+Ni+Fe合金的性能，制备了纯Fe和纯co粘结剂合金：WC+TiC+Fe和WC+TiC+Co，以作对照。研究了它们涂层后的性能，包括切削性能。试验表明：Fe基粘结剂硬质合金的涂层结合强度良好，WC+TiC+Ni+Fe合盒涂层前后的抗弯强度与传统的WC+TiC+

6、Co合金相当，涂层技术有助于克服铁基粘结剂硬质合金刀具的锈蚀的问题。涂层前，W+TiC州i+Fe和WC+’FiC+Co合金刀片耐磨损和耐冲击性能相当。涂层后，在连续车削的初步试验中WC+TiC+Ni+Fe显示了较好的切削性能。涂层对于易与钢铁件粘结的Fe基粘结剂硬质合金刀具有较大的防护作用。关键词：铁、镍代钴粘结剂涂层硬质合金碳含量碳化钛烧结湿度切削II摘要StudyontheCementedCarbideTooIswithFeandNiBinderPhaseforSteeICuttingEngin

7、eeringofmateriaIprocessingGraduate：BISi—qingSupervisor：XIONGjiSinceKarlSchroterinventedWC—Cocementedcarbidebythepowdermetallurgytechnologyin1923，cobaltisthemainbinderphaseallalong，butCoisexpensiveandrareandits’reservesa11overtheworldisveryfinite．Fe，Nia

8、ndCoa11belongstoironfamilymetalsintheperiodictableofelements．Theirphysicalandchemicalpropertiesarequitesimilar．TheNiresourcesarealsonotrich，buttheFeresourcesareveryabundant．Therefore，FesubstituteforCoasthebinderphaseofcementedcarbidehasanimportantstrat

9、egicandeconomicsignificance．Accordingtotheusageclassification．thecementedcarbidecanbeclassifiedasfourtypes：K，P，MandG．FereplaceentirelyCoasbinderphaseisnotoftenused，butFesubstituteforCopartlyinGsortcementedcarbideisgenerallyusedformining