YG6C硬质合金与5CrMnMo钢真空钎焊及真空热处理一体化工艺研究

论文摘要

本文采用CuMnCo钎料,对YG6C硬质合金和5CrMnMo钢进行了真空钎焊及真空热处理一体化工艺研究。通过润湿性试验、三点弯曲试验、扫描电镜（SEM）以及能谱分析（EDS）等分析手段,研究了钎焊温度、钎焊间隙、Ni中间层厚度及焊后热处理对钎焊接头显微组织和力学性能的影响,从而优化钎焊工艺参数。湿润性试验表明:CuMnCo钎料在母材YG6C硬质合金和5CrMnMo钢均表现出良好的润湿性。随着钎焊温度的升高,润湿角越来越小,说明钎料在两母材上的润湿性均得到改善,且钎料对钢的润湿性要比对硬质合金的好。钎焊温度对接头的组织和力学性能有着显著地影响。在所研究的钎焊温度范围内,钎缝组织由钎缝中心区和两侧界面反应区组成,钎缝中心区为硬度较低、塑性良好的Cu-Mn基固溶体,两侧界面反应区为硬度较高、塑性较差的Fe-Co基固溶体。若钎焊温度较低,钎料流动性差,润湿性不佳,元素扩散不充分,在界面反应区只能形成较少的反应产物,接头冶金结合作用不强,故接头性能较差;当温度过高时,则钎料和母材间元素的扩散和反应能力加强,界面反应区产生了过多的Fe-Co基固溶体,使得钎缝组织塑性降低,接头残余应力得不到有效地释放,也使接头强度下降。本实验得出最佳钎焊温度为1080℃,接头抗弯强度可达到418MPa。当钎焊间隙过小时,元素通过长程扩散易于越过钎缝,界面冶金作用强烈,界面区反应产物Fe-Co基固溶体过多,钎缝组织塑性较差,接头残余应力得不到充分释放,导致接头性能较差。而间隙过大时,Fe、Co元素长程扩散越过钎缝困难,接头界面处难以形成良好的冶金结合,也使得接头强度降低。实验表明在钎焊温度1080℃,最佳钎焊间隙为0.2mm。加Ni中间层试验结果表明:无论中间层较薄或较厚,得到的接头强度都比未加中间层时的强度低,这主要是由于Ni层阻碍了Fe、Co等元素的长程扩散,使得接头硬质合金侧界面处不能够形成良好的冶金结合,故接头性能较差。经过淬火处理后,接头抗弯强度有所提高,主要是由于奥氏体转变为马氏体,钢体积膨胀抵消了部分残余应力。而回火处理后,改善了钢的综合性能,接头性能也得到进一步地提高。实验表明:YG6C硬质合金与5CrMnMo钢采用真空钎焊及真空热处理一体化工艺,既提高了接头性能,又节约能源,因此具有合理性和可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 硬质合金概述
• 1.2.1 硬质合金的分类
• 1.2.2 硬质合金的性能特点
• 1.2.3 硬质合金的钎焊特点
• 1.3 WC 粗晶粒硬质合金
• 1.3.1 WC 粗晶粒硬质合金的特点
• 1.3.2 粗晶硬质合金的增韧机理
• 1.4 热作模具钢概述
• 1.5 钢与硬质合金之间的连接
• 1.5.1 常用连接方法
• 1.5.2 真空钎焊
• 1.5.3 相关课题研究现状
• 1.6 本课题研究意义及内容
• 第2章 试验条件及方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 实验母材
• 2.1.2 钎料的选择
• 2.1.3 中间缓冲层
• 2.2 实验设备
• 2.3 钎焊实验方案
• 2.3.1 工艺参数的确定
• 2.3.2 钎焊接头设计
• 2.3.3 焊前准备处理
• 2.4 其他实验方法
• 2.4.1 润湿性实验
• 2.4.2 金相组织分析
• 2.4.3 三点弯曲实验
• 第3章 钎焊温度试验结果及分析
• 3.1 钎焊温度试验结果
• 3.1.1 钎焊温度对钎料润湿性的影响
• 3.1.2 钎焊温度对接头力学性能的影响
• 3.1.3 钎焊温度对钎缝显微组织的影响
• 3.1.4 钎焊接头元素扩散分布情况
• 3.1.5 钎缝各区域成分分析
• 3.2 试验结果分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 钎缝间隙与中间层试验结果及分析
• 4.1 钎缝间隙试验结果
• 4.1.1 钎缝间隙对接头力学性能的影响
• 4.1.2 钎缝间隙对接头显微组织的影响
• 4.1.3 钎缝间隙对元素扩散的影响
• 4.1.4 钎缝各区域成分分析
• 4.1.5 试验结果分析
• 4.2 不同中间层厚度试验结果
• 4.2.1 中间层厚度对接头力学性能的影响
• 4.2.2 中间层厚度对接头显微组织的影响
• 4.2.3 钎焊接头元素扩散分布情况
• 4.2.4 试验结果分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 焊后热处理试验结果及分析
• 5.1 真空钎焊与真空热处理一体化试验
• 5.1.1 不同处理工艺后对接头力学性能影响
• 5.1.2 不同处理工艺后对接头组织的影响
• 5.2 试验结果分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 大摘要