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1、16工具技术硬质合金抗弯强度及其分散性的研究11,221易 勇 熊 继 李 懿 沈保罗12四川大学 自贡硬质合金股份有限责任公司摘 要:用三点弯曲法测定了硬质合金的抗弯强度σm,用两参数Weibull统计法分析了σm的分散性。试验和分析结果表明:硬质合金的抗弯强度与材料中WC的粒度和粒度均匀性有关,σm的平均值随材料中WC颗粒平均尺寸d的增大而减小,随WC粒度均匀性变好而增大。关键词:硬质合金, 抗弯强度,WC粒度,WC粒度均匀性,Weibull模量StudyonBendingStrengthandItsDispersivityofCemen
2、tedCarbideYiYongXiongJiLiYietalAbstract:Thebendingstrength(σm)ofthecementedcarbideisdeterminedbythethree2pointsbendingtestanditsdisper2sivityisanalyzedwiththetwo2parametersWeibullstatistics.Theresultsofexperimentsandanalysisshowthatthemeanbendingstrength(σm)ofthecementedcar
3、bideisrelatedtotheparticlesizeanduniformityofWCparticles.Themeanbendingstrength(σm)ofthecementedcarbidedecreaseswiththeincreaseofmeansize(d)ofWCparticlesandincreaseswithbettermentoftheuniformityofWCparticles.Keywords:cementedcarbide,bendingstrength,particlesizeofWC,uniformi
4、tyofWCparticles,Weibullmodulus1 引言3 试验结果与分析硬质合金具有硬度高、耐磨性好等特点,是机311WC颗粒平均尺寸对硬质合金抗弯强度械、冶金、矿山开采、石油钻探、化工、纺织、军工等行的影响业不可缺少的工具材料。由于硬质合金材料脆性较通过试验得到该硬质合金的平均抗弯强度σm大,因此开发应用时对其抗弯强度的研究非常重要。与WC颗粒平均尺寸d的关系见图1。由图可见,大量研究表明,硬质合金的抗弯强度与材料中碳化该硬质合金的平均抗弯强度随WC颗粒平均尺寸的物和粘结相的种类、含量和粒度、合金的含碳量、烧减小而升高。结工艺
5、、热处理工艺、组织缺陷(如空洞、粗大碳化物、粘结相池、夹杂物等)以及试样的表面状态和残[1～14]余应力等因素密切相关。有关研究发现,脆性较大的材料具有较大的强度分散性,但关于硬质合金抗弯强度分散性的研究尚未见报道。笔者通过抗弯强度试验,对WC的粒度和粒度均匀性对硬质合金抗弯强度及其分散性的影响进行了研究。2 抗弯强度试验(1)试验材料图1硬质合金平均抗弯强度与材料成分:基体为WC,粘结相为Co(8wt%)。WC颗粒平均尺寸的关系试样尺寸:5.25mm×6.5mm×20mm。312WC颗粒均匀性对硬质合金抗弯强度的(2)试验参数影响在WB21
6、00型万能试验机上测定硬质合金的抗通过试验得到硬质合金中WC颗粒均匀性对硬弯强度,测试跨距为14.5±0.5mm,十字头加力速度质合金抗弯强度的影响见图2。由图可见,该硬质合为200N/min。金的平均抗弯强度随WC颗粒均匀性变好(WC颗粒收稿日期:2002年3月欠均匀→存在个别大颗粒→WC颗粒均匀)而升高。313Weibull统计分析2002年第36卷№1017图4不同WC颗粒均匀性的硬质图2硬质合金平均抗弯强度与合金抗弯强度Weibull曲线WC颗粒均匀性的关系式(2)重新处理后的Weibull曲线;该硬质合金抗弯为了分析脆性材料强度的分
7、散性,ASTM标准强度的Weibull模量m见表1。推荐使用Weibull统计方法来分析先进陶瓷材料的由表1可知,该硬质合金抗弯强度的Weibull模[15～26]单轴强度以及复合材料强度。因此,我们引量随WC颗粒平均尺寸的增大而增大,随WC颗粒入两参数Weibull分布函数对本试验中硬质合金抗均匀性变好而增大。说明WC颗粒的尺寸越大,其弯强度的分散性进行分析。抗弯强度的分散性越小;WC颗粒越均匀,其抗弯强Weibull分布函数为度的分散性也越小。mσP(σ)=1-exp-(1)日本学者铃木寿[8]曾导出WC2Co硬质合金的σ0式中,P(σ)
8、为材料在所施加弯曲应力σ下的失效概抗弯强度σm满足公式σ(1+2a/815×10-3)][t/(t-2Δt)]率;σ0为尺度参数;m为Weibull模量(m值越大,
