论文部分内容阅读
高速钢是一种高碳高合金莱氏体钢,硬度高达63~67 HRC,并且在550~600℃时仍可保持60 HRC以上的硬度、耐磨性和耐热性,因此被广泛地应用于机械加工行业的刀具、加工成型的模具以及一些要求高耐磨或耐高温的零部件上。但是,传统的铸锻高速钢存在严重的成分偏析、组织偏析、碳化物不均等缺陷。粉末冶金高速钢组织均匀细小,没有碳化物偏析,性能十分优越,是一种介于硬质合金和高速钢之间的新材料。目前粉末冶金法生产高速钢的缺点是设备要求高,工艺复杂,致使粉末高速钢生产成本高,价格昂贵,阻碍了其在实际生活中的大规模应用。本研究以WC、Mo2C、Cr3C2、VC粉末和Fe粉、Co粉为原材料,采用真空固相烧结的方法成功地制备出了成分为Co7W6Mo5Cr4V2的粉末冶金高速钢,在一定程度上降低了生产成本。重点对固相烧结工艺和热处理工艺进行了探索,分别研究了烧结温度和热处理温度对高速钢组织和性能的影响。利用金相显微镜和扫描电子显微镜观察显微组织,用能谱仪和X射线衍射仪进行成分及物相分析。测量了烧结后粉末冶金高速钢的致密度和热处理的洛氏硬度和抗弯强度,并用扫描电镜观察分析了断口形貌。另外,还分析了微量元素Si和硬质颗粒TaC和NbC的加入对粉末冶金高速钢组织和力学性能的影响。主要研究结果如下:本研究制备粉末高速钢的合适固相烧结温度范围为1190-1210℃,最优烧结温度为1200℃,此温度下高速钢几乎可达全密度。粉末高速钢的合适的淬火温度区间为1200-1240℃,回火工艺为560℃下保温1小时,回火三次。淬火后的组织为马氏体基体上均匀地分布着MC和M6C型碳化物(平均碳化物尺寸小于1μm)。粉末冶金高速钢在经1240℃淬火+560℃三次回火处理后的硬度可达68.5 HRC,抗弯强度可达3580 MPa,添加NbC后的硬度和强度最高可达71 HRC和4400 MPa。Si元素的添加可以降低烧结温度,促进烧结过程。TaC和NbC的加入能在一定程度上改善粉末冶金高速钢的组织,提高其硬度和抗弯强度。