硬质合金热损伤及新型钎焊工艺研究

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采煤截齿在煤炭开采领域中得到非常广泛的应用,然而截齿在截割煤炭时承受高的压应力、剪切应力和冲击负荷,会导致截齿的失效。采煤截齿的失效形式有:刀头脱落、刀头碎裂、截齿磨损、齿身弯曲、齿身折断、截齿丢失。在钎焊或者实际使用过程中,截齿齿体、焊缝组织、硬质合金其中任何一个部分强度不够或者性能不佳都可能造成截齿以上形式的失效。为此,我们通过对截齿不同的失效形式进行改进、优化钎焊工艺,从而提高截齿的使用寿命。  本文以截齿钎焊用硬质合金YG11C为材料,研究了其在高温下的氧化行为,并得到了如下结论:硬质合金在900℃以上温度下短时间内被氧化为WO3和CoWO4;氧化后硬质合金发生变形及增重,温度越高,变形增重越明显;高温钎焊后的硬质合金刀头显微组织发生变化,硬度及耐磨性降低;热力学分析表明,当温度高于900℃时,粘结相将先于硬质相氧化。  针对硬质合金在高温钎焊中的氧化行为,对低熔点的银基钎焊料钎焊后的截齿的组织及性能进行了研究。银基焊料焊缝组织是Ag-Cu共晶组织,齿体组织除回火屈氏体外,还有大量的铁素体和残余奥氏体;焊缝组织断口形貌呈韧窝状,为韧性断裂;齿体组织断口形貌有部分韧窝及花瓣状撕裂棱,为准解理断裂;银基钎焊料钎焊的截齿抗剪切强度非常低。  本文对两种不同的淬火方式进行了比较。喷淋淬火工艺由于冷却速度较快,能得到较多的马氏体,硬度较整体淬火高;焊缝较宽时,淬火后焊缝组织呈明显的树枝状晶,回火后由于元素偏聚容易形成脆性带,焊缝较窄时焊缝组织则呈块状,且喷淋淬火比整体淬火焊缝中的元素偏聚更明显;淬火处理后在基体与焊缝的界面结合处有明显的元素扩散,而硬质合金与焊缝的结合处元素扩散不明显;喷淋淬火处理后的截齿,基体和硬质合金的显微硬度都要高于整体淬火工艺,耐磨性、抗剪切强度则相反。整体而言,整体淬火优于喷淋淬火工艺。
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