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金刚石工具企业在热压烧结金属基金刚石工具的实际生产中,采用各种不同的降温处理方式,不同的降温处理方式会导致降温速率不同,进而可能对金刚石工具胎体本身的力学性能、耐磨性以及显微组织产生影响。关于不同的降温速率对金刚石工具胎体性能影响的定量分析研究未见报道。本文以 Cu基和Co基胎体试样块为研究对象,通过热压烧结后设置不同工艺参数获得不同降温速率,研究试样块热压烧结后在不同降温速率条件下其显微组织和力学性能及耐磨性之间的关系。 分别设计了四种热压烧结后降温速率工艺:2℃/s降温后出炉风冷、2℃/s降温后出炉空冷、0.2℃/s降温后出炉风冷和0.2℃/s降温后出炉空冷。对四种降温处理工艺得到的试样块分别进行三点抗弯实验、硬度测量和胎体耐磨性实验,并对其微观形貌进行观察。主要研究结果如下: (1)对于Cu基胎体试样块,2℃/s降温速率试样块的抗弯强度比0.2℃/s降温速率试样块的抗弯强度高5%~7%,2℃/s降温速率试样块的硬度比0.2℃/s降温速率试样块的硬度大2%,2℃/s降温速率试样块的耐磨损性能比0.2℃/s降温速率试样块的耐磨性好。磨损形式主要是耕犁和划擦,随着降温速率的降低其耐磨性变差。0.2℃/s降温速率试样块出现层片剥落现象,其磨损情况严重。 (2)对于Co基胎体试样块,2℃/s降温速率试样块的抗弯强度比0.2℃/s降温速率试样块的抗弯强度高3%~5%,2℃/s降温速率试样块的硬度比0.2℃/s降温速率试样块的硬度大3%,2℃/s降温速率试样块的耐磨损性能比0.2℃/s降温速率试样块的耐磨性差,2℃/s降温速率试样块的磨损表面划擦更明显。 (3)由于Cu基胎体中的Cu合金的晶粒变细以及Cu-Sn合金和Cu-Ni固溶体的析出,使得2℃/s降温速率试样块比0.2℃/s降温速率的试样块的抗弯强度高、硬度高、耐磨性好。 (4) Cu基和Co基胎体在420℃后的风冷或空冷对胎体的力学性能、耐磨性和显微组织的影响很小。