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硬質合金和鋼連接技術畢設論文

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更新時間：2017-05-18
發布人：趙大哥

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畢設論文1. 2硬質合金和鋼連接技術
槍鉆釬焊是建立在硬質合金和鋼連接技術之上，是硬質合金和鋼連接技術在刀具行業中的具體應用，對硬質合金和鋼連接技術充分的了解無疑有助我們對槍鉆釬焊技術的認識。硬質合金是一種以難熔金屬化合物(WC、TaC、TiC、NbC 等)為基體，以過渡族金屬(Co，Fe，Ni)為粘結相，通過粉末冶金方法制備的金屬陶瓷工具材料，其中 WC-Co 系硬質合金具有和陶瓷材料相近的硬度，相對陶瓷材料耐磨性、韌性、耐蝕性和耐熱性優良中國有色網。中國有色網。。它綜合了碳化物相的高硬度、耐磨性和金屬粘結相足夠的力學性能和抗熱震性能，使其在很多方面得到應用，特別是在切削、剪斷、耐腐、耐沖擊等工具方面有著廣泛的應用[1-9] 。盡管 WC-Co 系硬質合金具有十分優異的性能，但由于 Co 是戰略物質，資源短缺，價格昂貴（600 萬元/噸），傳統的 WC-Co 系列硬質合金由于需要大量的 Co，使成本大大提高，另外由于絕大多數 WC-Co 硬質合金都是用粉末冶金方法生產的，其生產工藝的限制也使得生產較大尺寸的硬質合金刀具變的困難，加上硬質合金難于加工，從而造成其應用范圍也受到限制，因此，國內外都在研制硬質合金和鋼的連接技術[1-8] 。
1. 2. 1硬質合金和鋼連接方法
硬質合金焊接工件在工作時受到相當大的應力作用,特別是壓縮彎曲、沖擊或交變載荷，要求接頭強度高、質量可靠。雖然硬質合金具有高硬度和耐磨性好的特點，但也存在脆性高、韌性差等缺點。大部分硬質合金是采用焊接的辦法鑲嵌在中碳鋼或低合金鋼基體上使用，焊接工藝與硬質合金的使用性能密切相關。硬質合金與鋼常見的連接方法有：機械夾固法、鑲嵌粘結法和焊接法等[9-13] 。機械夾固法是合金不經過焊接而是采用各種機械手段使硬質合金和鋼連接起來的方法，優點是刀具不需焊接，完全避免了產生內應力和裂紋的可能性，合金的性能也不會因此而下降，從而使刀具壽命顯著提高。雖然浪費了大量的材料是其缺點，但使用簡單方便，斷屑性能好，很多情況下用于專用機床。粘結法是用非金屬粘結劑在室溫或稍高溫度下使硬質合金與鋼實現連接。優點是可以解決熱應力問題，可避免晶粒長大，但粘結強度比焊接強度低，一般地，粘結法只適合小的硬質合金制品，或在使用時不產生過大應力的工件。近年來，WC 硬質合金激光熔覆涂層和堆焊復合方面的研究不斷興起，激光焊和電弧焊連接方法也有少量文獻報道。日本北海道工業研究所、日本室蘭工業大學近年來在硬質合金與鋼連接方面進行了大量的關于擴散焊[14-15] 及 TIG 焊 [16-17] 等方面的研究，燒結擴散焊（硬質合金粉末燒結并與鋼發生擴散焊接）是他們研究的一種新興的接合方法。從熱應力緩和效果和變形以及硬質合金和鋼的接合性能等考慮，中間層粉末一般選擇 Co多的硬質合金或者添加 WC-Fe 系、Fe-Ni 系合金。這種方法的突出特點是不太受接合面形狀和光潔度的限制，中間層本身的硬度、強度、耐磨性優良。為此接合部材料的設計范圍寬，接合部的強度和耐磨性良好，能廣泛應用于各個領域。但在研究中發現，采用該方法使硬質合金與鋼接合層界面上析出有害的 η 相[18] ，導致結合部位抗彎強度降低是這種連接方法存在的主要問題之一，另外燒結結合還存在成本高、時間長、組織易粗化等缺點。由于硬質合金熔點高、硬度大，其熱導率和熱膨脹系數與普通鋼來比相差較大，加上熔化焊容易發生硬質合金中 WC 的溶蝕熔化以及危害焊接質量的 η 相，所以實際生產中，一般不用熔焊焊接硬質合金，釬焊是把硬質合金連接到鋼上或其他金屬上最成功的方法，也是最常用的方法[19-21] 。釬焊技術具有對母材影響小，工藝簡單、連接強度高、結果重復性好、接頭尺寸及形狀適應性高、生產成本較低，適合規模生產等諸多特點，實際生產中，釬焊作為成熟的硬質合金連接方法在硬質合金焊接刀具生產上得到了廣泛的應用[22-30] 。雖然釬焊接頭表面光潔，氣密性好，形狀和尺寸穩定，焊件的組織和性能變化不大，可連接相同的或不相同的金屬及部分非金屬，可采用對工件整體加熱，一次焊完很多條焊縫，提高了生產率。但是，釬焊也有他本身的缺點，針焊接頭強度比較低，耐熱能力比較差，由于母材與釬料成分相差較大而引起的電化學腐蝕致使耐蝕力較差及裝配要求比較高等。...

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