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顶锤用YL20.3硬质合金深冷处理研究

作　者: 樊恋
导　师: 陈振华
学　校: 湖南大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 硬质合金深冷处理力学性能疲劳性能马氏体相变残余应力
分类号: TG135.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

YL20.3硬质合金系钨钴类硬质合金,为制造合成人造金刚石的硬质合金顶锤材料。深冷处理作为一种冷处理工艺能有效改变材料的组织结构,改善合金的性能,从而提高顶锤的质量和正常使用寿命。因此,将深冷处理工艺应用于顶锤用硬质合金材料是一个有实际应用价值的课题。本文通过改变深冷处理时间(0-72h)对YL20.3硬质合金烧结成品在-150℃下进行深冷处理,测试了深冷前后材料的维氏硬度、抗压强度、抗弯强度和冲击韧性等力学性能,结果表明深冷处理提高了硬质合金的硬度和抗压强度,并探索出一次2h深冷后显微硬度和抗压强度达到最大值。深冷后试样的抗弯强度均有较低程度的下降,不同深冷时间的冲击韧性值与深冷前相比较小范围内上下波动。随后,论文选择2h深冷试样进行多次循环深冷的探索性研究,结果表明深冷后试样的抗压强度值随循环次数的增加有所降低。采用X射线衍射对深冷处理前后的硬质合金相结构和表面宏观残余应力的变化情况进行了分析。结合材料力学性能和磁性能的检测结果发现,经过深冷处理,YL20.3硬质合金发生马氏体转变,Co粘结相发生α-Co向ε-Co的转变,合金表面残余压应力有较大程度的提高,相变和应力变化同时作用提高了硬质合金的硬度和抗压强度,相变使得材料饱和磁化强度下降,矫顽磁力升高。本文还对深冷处理前后硬质合金的断裂与常规机械疲劳性能进行了研究。疲劳实验结果表明,深冷处理2h有效的提高了合金的疲劳寿命。运用立式双筒显微镜观察了合金抗弯试样断口的宏观形貌,分析了材料的断裂行为,利用扫描电子显微镜研究了硬质合金的断裂方式,发现抗弯、冲击和低周疲劳试样断裂以沿晶断裂为主,同时存在Co相撕裂,而高周疲劳断口上有较多WC颗粒劈裂现象。疲劳断裂的断裂行为是材料在往复的受力作用下,相界面脱离产生空隙,从而产生裂纹,裂纹扩展汇集,直至产生疲劳条带,当达到材料疲劳极限时,瞬间断裂失效。

顶锤用YL20.3硬质合金深冷处理研究

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