硬質(zhì)合金球齒的耐磨性能分析

2021-01-28

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昨天，我們介紹了硬質(zhì)合金球齒的類別和用途，對(duì)硬質(zhì)合金球齒有了大概的了解。硬質(zhì)合金球齒的用途如此廣泛，和它擁有的超強(qiáng)耐磨性能是分不開(kāi)的。今天，西迪小編繼續(xù)給大家分享硬質(zhì)合金球齒的耐磨性能相關(guān)知識(shí)。

現(xiàn)代科技不斷在進(jìn)步，人們的探索領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)展和深入，而對(duì)工具的要求也越來(lái)越高，因?yàn)槿祟愄剿鞯沫h(huán)境嚴(yán)苛惡劣，很多工具零部件要在這樣的環(huán)境下工作，就必須具備各種綜合性強(qiáng)的性能。比如需要面臨高壓密封、酸堿腐蝕等挑戰(zhàn)。而硬質(zhì)合金球齒的高硬度、高密度和較高的熔點(diǎn)以及良好的化學(xué)穩(wěn)定性，讓它具備了絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，在礦山開(kāi)采、油田鉆井，隧道挖掘、巖層掘進(jìn)等方面有著較為廣泛的應(yīng)用。

硬質(zhì)合金球齒的耐磨性能強(qiáng)大是經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)學(xué)者做過(guò)大量研究證明的。采用硬質(zhì)合金球齒對(duì)花崗巖進(jìn)行磨削實(shí)驗(yàn)。選擇立式車床作為儀器，試驗(yàn)固定球齒的侵入深度，從而檢測(cè)硬質(zhì)合金球齒的耐磨性。硬質(zhì)合金球齒具有較高硬度，但其屬于脆性材料，韌性并不怎么好。單位摩擦功磨損量越小，硬質(zhì)合金球齒的耐磨性越大。

從研究實(shí)驗(yàn)不難看出硬質(zhì)合金球齒磨削花崗巖的磨耗比大約都在一千多左右，磨耗比越低與潛孔鉆頭球齒現(xiàn)場(chǎng)工作情況越相吻合。在潛孔鉆頭工作時(shí)，絕大部分的硬質(zhì)合金球齒都是因?yàn)榘l(fā)生磨損而失效，只有少部分的球齒是因沖擊斷裂而失效。在一些高風(fēng)壓潛孔鉆頭作業(yè)中對(duì)其制作工藝要求也更加嚴(yán)格，如果球齒磨損失效需要頻繁更換，就會(huì)使得人力以及物力成本大大增加。因此相關(guān)研究人員分別從碳化鎢（WC）晶粒尺寸、微量元素、粘結(jié)劑、化學(xué)熱處理等幾個(gè)方面研究對(duì)硬質(zhì)合金球齒耐磨性能的影響。這里我們著重探討微量元素添加對(duì)硬質(zhì)合金球齒耐磨性能的影響。

通常情況下為了細(xì)化碳化鎢類硬質(zhì)合金球齒的晶粒，常常通過(guò)添加晶粒長(zhǎng)大抑制劑的方法；而提高硬質(zhì)合金球齒的耐腐蝕性能則通過(guò)添加耐腐蝕的成分；對(duì)于改變合金性能則可以通過(guò)添加稀土元素或者高熔點(diǎn)金屬等方法實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)以及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，最為有效的對(duì)于WC-20Co晶粒長(zhǎng)大的抑制劑為碳化釩以及鈮、鉭、鈦、鋯等元素，這些元素的加入有助于晶粒細(xì)化并提高耐磨性。而稀土元素的加入可以與氧O、鈣Ca、硫S等雜質(zhì)發(fā)生球狀的復(fù)雜化合物，即改變了原有界面雜質(zhì)的分布狀態(tài)。此外鈷Co元素在碳化鎢WC上的潤(rùn)濕性也得到了一定的改善，界面的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度得到了提高，因而耐磨性也有所提升。