深冷处理对硬质合金刀具机械及耐磨性能影响的研究
深冷处理硬质合金刀具以提高其耐磨能力及寿命，较涂层等传统表面改性技术，操作更简便且更环保，但由于工艺的稳定性和作用机制研究方面还存在许多不足，制约了其在工业上的大规模应用。本研究选用成都西顿硬质合金公司生产的YT5(85％WC-5％Co-15％TiC)硬质合金，试样随机分为3组，分别采取未深冷、深冷和深冷后再低温回火处理工艺(成都凯恩斯公司完成深冷处理)。利用金相技术、扫描电镜(SEM)及能量色散谱(EDX)、X射线衍射分析(XRD)分析不同处理工艺的刀具材料的金相组织微观结构、形貌、元素成分分布和结构，分别比较研究不同处理工艺的刀具材料的洛氏硬度(HRA)、维氏硬度(HV)等机械性能，采用美国CETRUMT-2型多功能摩擦磨损试验机，在室温干摩擦条件，用Si3N4陶瓷球配副，通过电子天平称取磨损量、轮廓仪测磨痕宽度及深度表征磨斑情况。金相分析表明，深冷及深冷后回火的刀具中主要相仅相(WC)略有增加，γ相(TiC、Co)减少，即固溶于γ相中的α相析出，且经过深冷处理的α相与γ相之间有黑色颗粒弥散分布。XRD分析表明，深冷前后硬质合金主要相结构无明显变化，但出现单质碳峰，结合金相和扫描电镜观察推测其中黑色颗粒为析出的单质碳。硬度测试结果表明，深冷前后刀具材料的HRA无变化，而深冷后刀具HV较处理前略有降低，在显微镜下观察发现经过深冷处理的HV菱形斑更完整且标准，显示深冷后硬质合金刀具材料的韧性有一定提高。磨损研究显示，经过深冷的硬质合金力具磨损程度皆低于未深冷刀具，而深冷处理后再低温回火的刀具最耐磨，处理前后刀具的磨损机理都主要为磨粒磨损。根据XRD结果计算硬质合金表面残余应力发现，深冷后硬质合金刀具表面压应力较未处理有所降低，但深冷又低温回火后刀具表面压应力却略高于未处理刀具。根据上述研究结果，深冷处理或深冷再回火处理工艺可提高硬质合金的耐磨能力，可能与硬质合金刀具材料中微小单质碳析出、韧性提高及有利于刀具工作的表面压应力变化有关。
硬质合金刀具 深冷处理 机械性能 耐磨性能
肖长玉 董立新 王绍钢 彭绍雨 朱旻昊 屈树新
西南交通大学 材料先进技术教育部重点实验室 材料科学与工程学院， 四川 成都 610031 成都凯恩斯环保科技有限公司，四川 成都 成都西顿硬质合金集团有限公司，四川 成都
国内会议
武汉
中文
86
2008-05-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）