摘要：試驗(yàn)表明，YW1硬質(zhì)合金車刀經(jīng)深冷處理后慨绳，耐磨損性能得到顯著提高阅爽。研究證明：其耐磨性能提高的主要原因在于硬質(zhì)合金的粘結(jié)相Co發(fā)生了完全的多型性馬氏體轉(zhuǎn)變。

深冷處理作為提高工模具壽命的一種工藝泊窘，近年來國內(nèi)外已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用[1]熄驼。硬質(zhì)合金是當(dāng)今廣泛應(yīng)用的一種刀具材料[2]。作者通過試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)烘豹，YW1硬質(zhì)合金車刀經(jīng)深冷處理后瓜贾，其耐磨性能得到顯著提高。本文對(duì)其耐磨性得以提高的內(nèi)在機(jī)理進(jìn)行試驗(yàn)分析和理論上的探討。

1誊殊、深冷刀片的耐磨性能試驗(yàn)研究

1.1 試驗(yàn)內(nèi)容

用C6132車床切削45鋼跺鬼，刀具為同一批次株洲硬質(zhì)合金工具廠生產(chǎn)的YW1硬質(zhì)合金三角可轉(zhuǎn)位車刀刀片，其中一部分刀片在廣州華南理工大學(xué)機(jī)械學(xué)院自行研制的深冷處理設(shè)備中以每小時(shí)降低700C的速度降溫至-1840C鱼练，保溫18小時(shí)后墩沸，再以每小時(shí)升溫700C的速度升至室溫。另一部分未經(jīng)深冷處理响攘。切削條件相同址嘴，比較二者在相同切削條件下的耐磨性能。

1.2 切削參數(shù)

切削速度vc=110m/min 切削深度ap=0.5mm 進(jìn)給量f=0.1mm/r

1.3 試驗(yàn)結(jié)果

本試驗(yàn)以測(cè)量后刀面平均磨損值VB為磨損指標(biāo)千有，其磨損曲線如圖1蚀弹。

圖1 經(jīng)深冷處理和未深冷處理的YW1刀具的磨損曲線

從試驗(yàn)結(jié)果可知，經(jīng)深冷處理的刀片較未經(jīng)深冷處理的刀片其耐磨性有明顯提高胶向。以下對(duì)深冷刀片耐磨性能提高的機(jī)理進(jìn)行分析减叫。

2、YW1深冷刀片的硬度

硬質(zhì)合金刀片的耐磨性能與其硬度值有密切的關(guān)系裕坊，因此對(duì)上述兩種刀片的顯微硬度HV和洛氏硬度HRA進(jìn)行了測(cè)量包竹，其結(jié)果如表1所示：

表1 深冷與未深冷YW1刀片硬度值

從表1可以看出：深冷刀片的硬度值較未經(jīng)深冷的刀片有一定程度的提高。這就揭示了二者之間的微觀組織結(jié)構(gòu)存在一定的差別籍凝。

3周瞎、 深冷刀片的微觀組織結(jié)構(gòu)分析

硬質(zhì)合金YW1的主要成分為WC（84%），粘結(jié)相Co（6%）以及少量的TiC和TaC静浴，其主要的性能取決于WC和粘結(jié)相Co性能堰氓，WC和粘結(jié)相Co的主要性能如表2所示。

表2 YW1主要成分特性

用X射線衍射儀對(duì)WC和粘結(jié)相Co的晶格常數(shù)進(jìn)行測(cè)量苹享，其結(jié)果如表3

表3 YW1中WC和粘結(jié)相Co的晶格常數(shù)

從表3可知双絮，WC晶格常數(shù)在深冷和未深冷刀具中的差別是不明顯的，因此深冷處理改善YW1耐磨性能的主要原因不是由于深冷改變了WC的微觀結(jié)構(gòu)得问。

X射線分析的結(jié)果表明囤攀，深冷處理過的刀片中只發(fā)現(xiàn)了密排六方的Co（ε-Co）在（102）晶向的衍射峰值1.476，而在未深冷的刀片中既有密排六方Co（ε-Co）在（102）晶向的衍射峰值1.48宫纬，也有面心立方Co（α-Co）在（222）晶向的衍射峰值1.0233焚挠，據(jù)此說明經(jīng)過深冷處理后，YW1中的金屬Co發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變并且轉(zhuǎn)化較為完全漓骚。

圖2.1 未經(jīng)深冷的YW1衍射頻譜 圖2.2 深冷YW1衍射頻譜

硬質(zhì)合金的性能受粘結(jié)相影響很大挖毅。金屬Co在417℃存在同素異性結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，高溫時(shí)以面心立方結(jié)構(gòu)（α-Co）存在衬咐，低溫時(shí)以密排六方（ε-Co）存在倡搞，α→ε多型性轉(zhuǎn)變是一種馬氏體型轉(zhuǎn)變弓匪，馬氏體可在液氮溫度下形成。在室溫條件下哥峡，Co就發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變盲拣，粘結(jié)相與WC界面部分有相應(yīng)量的α-Co向ε-Co轉(zhuǎn)變而馬氏體化，但這種室溫條件下的轉(zhuǎn)變是不完全的[3]惋蛉。

密排六方金屬一般都具有較低的摩擦系數(shù)[4]摘裕。摩擦系數(shù)低有利于減小刀具在切削過程中的摩擦力，降低切削溫度鹅但，從而減小刀具在切削過程中的磨料磨損和擴(kuò)散磨損拥耍，使得刀具耐磨性能提高。在YW1成分中协熙，ε-Co的摩擦系數(shù)很低甸胃，大約為0.36，所以α-Co相變?yōu)棣?Co后跪另，使得YW1的耐磨性能提高。

另外煤搜，一般密排六方金屬具有比體心和面心金屬都要低的粘著磨損特性[5]免绿，α-Co相變?yōu)棣?Co后，將使得切削過程中的粘著磨損減小擦盾。

因此嘲驾，深冷處理工藝之所以能夠提高硬質(zhì)合金的耐磨性能，關(guān)鍵在于其能夠促進(jìn)α-Co向ε-Co的馬氏體型轉(zhuǎn)變迹卢，并使這種轉(zhuǎn)變完全化辽故。

有資料認(rèn)為[6]：Co熱膨脹系數(shù)比WC大兩倍，粘結(jié)相是硬質(zhì)合金的主要破壞相腐碱，存在與Co相中的很大熱應(yīng)力是不利因素誊垢。深冷處理能夠使得WC-Co系硬質(zhì)合金獲得較理想的表面殘余壓應(yīng)力值，從而提高硬質(zhì)合金的耐磨性症见。為了檢驗(yàn)上述論點(diǎn)的正確與否喂走，作者測(cè)量了深冷和未深冷YW1的表面殘余應(yīng)力值，結(jié)果如表4谋作。

表4 深冷與未深冷YW1表面殘余應(yīng)力分析

從表4的結(jié)果可見：經(jīng)過深冷處理的YW1的表面壓應(yīng)力值并不比未深冷的大（壓應(yīng)力值越大兵故，對(duì)刀具的抗磨損性能越有利）。因此缩棉，對(duì)YW1而言折甸，深冷處理提高其耐磨性能的主要原因并不在于改善了其表面殘余壓應(yīng)力值，而是因?yàn)榇龠M(jìn)了α-Co→ε-Co的馬氏體相變并使這一過程得以完全化颂梆。

4闷邑、 結(jié)論

（1）．YW1硬質(zhì)合金刀片經(jīng)過合理工藝的深冷處理之后弹梁，可顯著提高其刀具耐磨損性。

（2）． 深冷后YW1刀片的顯微硬度HV和洛氏硬度HRA有較顯著提高姆已，這就揭示了深冷處理使YW1硬質(zhì)合金的微觀組織發(fā)生了改變畴文。

（3）． X射線衍射結(jié)果表明在深冷處理之后發(fā)生了比較完全的粘結(jié)相Co的α→ε轉(zhuǎn)變，這是一種多型性的馬氏體轉(zhuǎn)變急响，這是使得YW1硬質(zhì)合金耐磨性能提高的主要原因删猿。

參 考 文 獻(xiàn)
[1] 齊讓效譯. 低溫回火技術(shù)可以改善刀具性能. 工具技術(shù), 1993: (11)
[2] 周澤華. 金屬切削原理. 上海科學(xué)技術(shù)出版社. 1993
[3] (蘇) T.H.洛拉得澤. 切削刀具的強(qiáng)度和耐磨性. 機(jī)械工業(yè)出版社. 1980
[4] 李智超. WC-Co硬質(zhì)合金掃熱處理強(qiáng)化. 新技術(shù)新工藝, 1986(1)
[5] 美國金屬學(xué)會(huì)編. 硬質(zhì)合金工具的破損及其斷裂韌性. 冶金工業(yè)出版社. 1989
[6] (蘇) B.M.庫德利耶夫采娃等. 硬質(zhì)合金. 1988年5月

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