CN109664044A - 一种真空钎焊的YG8硬质合金与0Cr13不锈钢钎料 - Google Patents
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Abstract
为了改善钎料的硬度、耐磨性，研发了一种真空钎焊的YG8硬质合金与0Cr13不锈钢钎料。采用OCrl3硬质合金、YG8硬质合金、CuMnCo合金为原料，真空钎焊的YG8硬质合金与0Cr13不锈钢钎料，焊缝间隙对硬质合金的力学性能也有很大影响。焊缝间隙影响着硬质合金及钎料中元素扩散的距离。若焊缝间隙增加，则元素扩散的能力要随之减弱，导致接头难以形成良好的冶金结构。所制得的真空钎焊的YG8硬质合金与0Cr13不锈钢钎料，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。本发明能够为制备高性能钎料提供一种新的生产工艺。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种硬质合金材料，尤其涉及一种真空钎焊的YG8硬质合金与0Cr13不锈钢钎料。
背景技术
硬质合金是以难熔金属碳化物(碳化钨、碳化钛、碳化钽、碳化铌和碳化钒等)为基，铁族金属钴或镍等做粘结金属而制成的具有金属性质的粉末冶金材料。WC-Co硬质合金由于其高硬度、高强度和高耐磨性等一系列优良性能而被广泛地应用在机械加工、矿山开采、军工及冶金等行业。硬质合金属于脆性材料，硬度和强度即耐磨性和韧性之间的矛盾一直是困扰其发展的主要因素。
YG8是钨钴类材料。耐磨性良好，使用强度和冲击韧性优于YG6。应力很大条件下的拉深模，适于拉制直径<50mm的钢，非铁金属丝及其合金线材或棒材，也用于尺寸较小工作载荷不大的冲压模和铆钉顶锻模。YG8高级制模材料。不经热处理，内、外硬度均匀一致。主要用于线材，棒材加工用的拉制模．同时也适合铸铁，有色金属及其合金与非金属材料不平整表面和间断切削时的粗车，精刨精铣，一般孔和深孔的钻孔，扩孔及制作木工刀具等。
发明内容
本发明的目的是为了改善钎料的硬度、耐磨性，设计了一种真空钎焊的YG8硬质合金与0Cr13不锈钢钎料。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
真空钎焊的YG8硬质合金与0Cr13不锈钢钎料的制备原料包括：OCrl3硬质合金，YG8硬质合金，成分为86～88Cu、9.5～10.5Mn、2.5～3.5Co的CuMnCo合金。
真空钎焊的YG8硬质合金与0Cr13不锈钢钎料的制备步骤为：将原始粉末按实验设计方案称重、配料，配好后采用砂纸进行打磨、抛光，然后进行超声波清洗。将经过预处理的硬质合金接头采用对接的形式，装于专用的夹具中，硬质合金置于0Crl3钢上，然后在真空烧结炉中进行钎焊。其中，真空度为7×10-3Pa，钎焊温度为1200℃，钎缝间隙为0.20mm。
真空钎焊的YG8硬质合金与0Cr13不锈钢钎料的检测步骤为：质量用F210型电子天平，密度采用阿基米德排水法，物相分析用D8Advance型X射线衍射仪，微观结构采用NanoSEM430超高分辨率场发射扫描电镜，硬度和断裂韧性通过Vickers压痕法测量。
所述的真空钎焊的YG8硬质合金与0Cr13不锈钢钎料，CuMnCo钎料对硬质合金的力学性能有较大的影响，其对YG8硬质合金和OCrl3不锈钢均具有良好的润湿性，且对于0Crl3钢的润湿性要略好于YG8。
所述的真空钎焊的YG8硬质合金与0Cr13不锈钢钎料，钎焊温度对硬质合金的力学性能影响很大，钎焊温度能够影响硬质合金及钎料中的元素扩散，还影响着焊料与硬质合金基体之间的冶金结合能力。当烧结温度为1300℃时，制得的试样具有最佳的力学性能。
所述的真空钎焊的YG8硬质合金与0Cr13不锈钢钎料，两个钎缝组织间能够形成均匀、塑性良好的固溶体，使其与基体间能够具有良好的冶金结构。
所述的真空钎焊的YG8硬质合金与0Cr13不锈钢钎料，焊缝间隙对硬质合金的力学性能也有很大影响。焊缝间隙影响着硬质合金及钎料中元素扩散的距离。若焊缝间隙增加，则元素扩散的能力要随之减弱，导致接头难以形成良好的冶金结构。
本发明的有益效果是：
采用OCrl3硬质合金、YG8硬质合金、CuMnCo合金为原料，经过配料、打磨、抛光、超声波清洗、钎焊工艺成功制备了具有优异力学性能的真空钎焊的YG8硬质合金与0Cr13不锈钢钎料。其中，CuMnCo钎料对硬质合金具有良好的润湿性，钎焊温度、焊缝间隙对钎料的力学性能影响较大。所制得的真空钎焊的YG8硬质合金与0Cr13不锈钢钎料，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。本发明能够为制备高性能钎料提供一种新的生产工艺。
具体实施方式
实施案例1：
真空钎焊的YG8硬质合金与0Cr13不锈钢钎料的制备原料包括：OCrl3硬质合金，YG8硬质合金，成分为87～90Cu、9.45～10.45Mn、2.45～3.45Co的CuMnCo合金。真空钎焊的YG8硬质合金与0Cr13不锈钢钎料的制备步骤为：将原始粉末按实验设计方案称重、配料，配好后采用砂纸进行打磨、抛光，随后进行超声波清洗。将经过预处理的硬质合金接头采用对接的形式，装于专用的夹具中，硬质合金置于0Crl3钢上，随后在真空烧结炉中进行钎焊。其中，真空度为7×10-3Pa，钎焊温度为1200℃，钎缝间隙为0.20mm。真空钎焊的YG8硬质合金与0Cr13不锈钢钎料的检测步骤为：质量用F210型电子天平，密度采用阿基米德排水法，物相分析用D8Advance型X射线衍射仪，微观结构采用NanoSEM430超高分辨率场发射扫描电镜，硬度和断裂韧性通过Vickers压痕法测量。
实施案例2：
铺展试验结果显示CuMnCo钎料在各钎焊温度下对母材的润湿角均小于22o，润湿性良好。三点弯曲试验结果表明：在1080℃钎焊的接头抗弯强度最高。在较高的钎焊温度下，硬质合金侧界面区内的反应产物数量有明显的变化。与1080℃钎焊温度下得到的钎缝组织相比，1125℃钎焊温度下在硬质合金侧界面区内的产物明显增多。
实施案例3：
在两个钎缝界面区有明显的Fe、Co元素富集。进一步对界面区内鹅卵石状产物扫描，其中富集Fe、Co元素。各钎焊温度下钢侧反应产物中Fe、Co元素的含量之和约为85%，而硬质合金侧约为77%。因此鹅卵石状的反应物实际上是Fe-Co基的多元素固溶体。由于Fe-Co基固溶体中还溶入了Cu、Cr、Mn等元素，具有较高的硬度，但塑性较差。较多的Cr元素溶入了Fe-Co基固溶体。使钎缝组织中避免形成化合物相，有利于降低接头的脆性。钎焊温度直接影响着元素的扩散、冶金结合能力。在钎焊温度较低时母材及钎料中元素的扩散、反应能力较弱，接头难以形成良好的冶金结合：在钎焊温度较高时，母材及钎料中元素的扩散、反应能力较强，形成了过多的Fe-Co基固溶体，降低了钎缝组织的塑性，使钎缝组织释放残余应力的能力减弱，导致接头的综合力学性能恶化。所以，在适当的钎焊温度下才能使钎焊接头得到良好的冶金结合及适量的界面区反应产物。
实施案例4：
钎缝中心区主要元素是含量88%左右的Cu，合金元素主要为4.5%左右的Mn，形成均匀的Cu-Mn基固溶体组织，具有良好的塑性，能有效释放硬质合金侧的钎焊残余应力。因为Mn的饱和蒸气压较高.在高温真空钎焊条件下大量挥发，使得其含量与钎料原始成分相比下降很多。由于钎料原始成分中的Co与母材中扩散而来的Fe在钎缝组织界面区形成Fe-Co基固溶体，使得钎缝中心区中Co含量较低。一定量的Mn溶人了Fe-Co基固溶体中，使得Mn含量有一定程度的减少。Mn、Co等元素在钎缝中心区的总含量随钎焊的温度升高而下降。所以，钎料中元素的扩散程度随温度变化而增强，钎料中元素的扩散及其与母材中元素问的相互作用是形成钎焊接头冶金结合的重要因素。
实施案例5：
钎缝间隙为0.18mm时钎焊接头的抗弯强度最高。从断口特征来说，0.045~0.18mm钎缝间隙时，三点弯曲试样断在硬质合金侧；而0.25~0.35mm钎缝间隙时，那么断在钎缝上。钎缝间隙对钎缝组织有着明显的影响。在较小的0.045mm钎缝间隙条件下，钎缝组织中出现大量的反应产物，并贯穿整个钎缝组织。随钎缝间隙的增加，钎缝组织中的反应产物有所减少。由于母材较多地溶入钎料中使得实际的钎缝间隙增加。0.25mm钎缝间隙下在钎缝组织的两个界面区形成了适量的反应产物，钎缝中心区为均匀的Cu-Mn基固溶体。
实施案例6：
小间隙的钎缝不能有效释放钎焊残余应力。以及较小的钎缝间隙使母材中的Fe能与钎料中的Co充分反应，促进了硬质合金侧的Co元素向钎缝中的溶解而形成了大量的反应产物。过多的反应产物则会明显降低钎缝组织的塑性，使钎焊接头的性能变差。在炉冷条件下得到的金相组织硬质合金侧因为过大的钎焊残余应力使得接头产生了裂纹。足够宽的钎缝才可以有效释放硬质合金侧的钎焊残余应力，但是过宽的钎缝使得原子的长程扩散能力减弱，难以形成良好的冶金结合。所以，适当的钎缝间隙是形成良好冶金结合及钎缝组织的必要条件。
Claims (4)
1.一种真空钎焊的YG8硬质合金与0Cr13不锈钢钎料的制备原料包括：OCrl3硬质合金，YG8硬质合金，成分为86～88Cu、9.5～10.5Mn、2.5～3.5Co的CuMnCo合金。
2.根据权利要求1所述的真空钎焊的YG8硬质合金与0Cr13不锈钢钎料，其特征是真空钎焊的YG8硬质合金与0Cr13不锈钢钎料的制备步骤为：将原始粉末按实验设计方案称重、配料，配好后采用砂纸进行打磨、抛光，然后进行超声波清洗，将经过预处理的硬质合金接头采用对接的形式，装于专用的夹具中，硬质合金置于0Crl3钢上，然后在真空烧结炉中进行钎焊，其中，真空度为7×10-3Pa，钎焊温度为1200℃，钎缝间隙为0.20mm。
3.根据权利要求1所述的真空钎焊的YG8硬质合金与0Cr13不锈钢钎料，其特征是真空钎焊的YG8硬质合金与0Cr13不锈钢钎料的检测步骤为：质量用F210型电子天平，密度采用阿基米德排水法，物相分析用D8Advance型X射线衍射仪，微观结构采用NanoSEM430超高分辨率场发射扫描电镜，硬度和断裂韧性通过Vickers压痕法测量。
4.根据权利要求1所述的真空钎焊的YG8硬质合金与0Cr13不锈钢钎料，其特征是所述的真空钎焊的YG8硬质合金与0Cr13不锈钢钎料，CuMnCo钎料对硬质合金的力学性能有较大的影响，其对YG8硬质合金和OCrl3不锈钢均具有良好的润湿性，且对于0Crl3钢的润湿性要略好于YG8，所述的真空钎焊的YG8硬质合金与0Cr13不锈钢钎料，钎焊温度对硬质合金的力学性能影响很大，钎焊温度能够影响硬质合金及钎料中的元素扩散，还影响着焊料与硬质合金基体之间的冶金结合能力，当烧结温度为1300℃时，制得的试样具有最佳的力学性能，所述的真空钎焊的YG8硬质合金与0Cr13不锈钢钎料，两个钎缝组织间能够形成均匀、塑性良好的固溶体，使其与基体间能够具有良好的冶金结构，所述的真空钎焊的YG8硬质合金与0Cr13不锈钢钎料，焊缝间隙对硬质合金的力学性能也有很大影响，焊缝间隙影响着硬质合金及钎料中元素扩散的距离，若焊缝间隙增加，则元素扩散的能力要随之减弱，导致接头难以形成良好的冶金结构。
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| CN114749754A (zh) * | 2022-05-31 | 2022-07-15 | 核工业西南物理研究院 | 一种用于真空钎焊工艺评定的真空钎焊评定试件 |
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