填充金属对YG30与钢TIG焊接头组织和性能的影响

论文摘要

WC-Co系硬质合金具有高硬度、高耐磨性及良好的红硬性等优异的性能,因而广泛的应用于机械加工、地质勘探、矿山开采等工业领域。由于硬质合金制品存在尺寸有限、形状简单、成本高、韧性差等不足,将硬质合金与加工性好、成本低的钢复合起来使用,将具有重要的实用价值,进一步扩大硬质合金的应用范围。 本文对YG30硬质合金与45钢TIG焊连接新技术进行了研究。自行设计了6种不同成分的Co-Fe-C合金和工业纯Fe填充金属,借助显微硬度测试、弯曲力学性能测试、X射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）等手段系统地研究了TIG焊接头的组织形态、物相及显微硬度、抗弯强度等力学性能,着重分析了焊接过程中η相的类型、形成机理以及填充金属成分对组织和性能的影响。结果表明:YG30/焊缝界面区域形成的η相为M6C型的复合化合物Fe3W3C或Co3W3C。焊后退火时新η相成核于WC-γ相界,出现在WC颗粒的整个边界。沿着γ相（消耗Fe）和溶解（“吞并”）WC晶粒同步扩展均匀长大。界面处有大块η相聚集分布的试样,强度显著降低且断口处有粗大的η相。通过优化填充金属成分可以完全抑制η相的生成,并最终提高接头的弯曲强度,可达到1.04GPa。Co-Fe-C合金和Ni-Fe-C合金中,主要成分为0.6wt.%C、55wt.%Ni和40wt.%Fe的填充金属,所获得的YG30与45钢TIG焊接头具有最佳的性能。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 硬质合金概述
• 1.2 硬质合金与钢的连接方法
• 1.3 关于WC-Co系硬质合金中的η相
• 1.4 本课题的意义与研究内容
• 第二章 试验材料与试验方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 YG30与45钢的TIG焊接试验
• 2.2.2 显微组织观察和断口形貌分析
• 2.2.3 X射线衍射试验（XRD）
• 2.2.4 差热分析试验
• 2.2.5 退火试验
• 2.2.6 显微硬度试验
• 2.2.7 拉伸试验
• 2.2.8 弯曲试验
• 第三章 试验结果与讨论
• 3.1 被焊材料原始组织
• 3.2 焊接接头组织观察
• 3.3 YG30／焊缝界面处的元素扩散
• 3.4 填充金属的差热分析试验
• 3.5 η相的X-ray衍射分析（XRD）
• 3.6 η相的成分分析（EDAX）
• 3.7 焊接接头的η相
• 3.7.1 η相的形成
• 3.7.2 η相在YG30／焊缝界面区域的分布
• 3.7.3 填充金属中的C含量对η相形成的影响
• 3.7.4 填充金属中的金属元素对η相形成的影响
• 3.8 η相形成机理的探讨
• 3.8.1 退火后YG30／焊缝界面的元素扩散
• 3.8.2 退火工艺对YG30／焊缝界面处η相形成的影响
• 3.8.3 η相的形成机理
• 3.9 填充金属的成分对焊接接头性能的影响
• 3.9.1 填充金属的成分对焊接接头显微硬度的影响
• 3.9.2 填充金属的成分对焊接接头抗拉强度的影响
• 3.9.3 填充金属的成分对焊接接头抗弯强度的影响
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢