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《離子注滲碳化鎢耐磨材料》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、離子滲碳化鎢處理----碳化鎢注滲鋼基高級耐磨合金產(chǎn)品（簡稱WCSA）性能WCSA（碳化鎢注滲鋼基合金）是采用高能離子使WC注滲到鋼基體內(nèi)，使表面形成耐磨性很高的碳化鎢(WC)富集層和特殊的組織結(jié)構(gòu)。WC屬高硬陶瓷材料，硬而脆，除了作研磨材料外，WC很少直接使用。20世紀20年代，科學(xué)家發(fā)明了以鈷粘結(jié)的WC基硬質(zhì)合金。作為刀具、模具、量具以及鉆具使用，其耐磨性為高速鋼15-20倍，實現(xiàn)了一次工具革命。當(dāng)其它行業(yè)欲用碳化鎢基硬質(zhì)合金為耐磨材料時，發(fā)現(xiàn)粉末冶金方法制造的硬質(zhì)合金，需要專門的壓機和燒結(jié)爐，不可能制造出工程界期望的大尺寸和復(fù)雜形狀零部件。另外，硬質(zhì)合金耐磨性雖高，但韌性較
2、差，脆性較高，價格較貴。這些因素使硬質(zhì)合金只在刀、量、模、鉆具中得到廣泛應(yīng)用，在其它機械產(chǎn)品中則應(yīng)用較少。為了把硬質(zhì)合金應(yīng)用到其它機械產(chǎn)品中，工程界發(fā)展了碳化鎢堆焊技術(shù)和鑲嵌技術(shù)，解決了部分面積較大或形狀復(fù)雜的零部件的表面抗磨問題。但堆焊碳化鎢工藝復(fù)雜，堆焊層表面粗糙度較高，堆焊層內(nèi)有許多孔隙，使用中易脫落；鑲嵌硬質(zhì)合金在使用中，特別是用在運動狀態(tài)中的耐磨零部件，也經(jīng)常發(fā)生因鑲嵌不牢，而提前脫落失效或損壞其他機械零件的問題。北京永固運通表面合金科技有限公司在國內(nèi)外率先采用高能離子注滲技術(shù)，能在各種復(fù)雜形狀零部件的鋼基體上注滲進碳化鎢，形成高耐磨的碳化鎢注滲鋼基合金（WCSA）。W
3、CSA中碳化鎢富集層達到0.3-0.5mm，碳化鎢硬化層達到1.2-1.5mm。該合金具有高硬﹑高強﹑高韌﹑高耐磨性，是鋼的表面改性技術(shù)，機械零部件表面改性工藝技術(shù)的重要突破，填補了國內(nèi)外硬面耐磨材料的一項空白，具有國際先進水平。WCSA主要性能和性價比如下：1WCSA具有良好的綜合力學(xué)性能和很高的耐磨性碳化鎢注滲進鋼基體內(nèi)，形成冶金結(jié)合，濃度成梯度變化，沒有宏觀界面，形成特殊的組織結(jié)構(gòu)，其微觀組織特征詳見圖一。碳化鎢和鋼基體兩者優(yōu)勢互補，表面具有碳化鎢的高硬度、高耐磨性。而心部則保持了所選鋼基體原來的強度和韌性。由于鋼基體表層外來離子的轟擊和注入，在表層產(chǎn)生壓應(yīng)力；無數(shù)外來離子
4、進入表層內(nèi)，充填和釘扎在表層原存在的位錯、空位等缺陷處，又使普通鋼基體表層合金化和強化，這一切使表層的拉伸強度和抗疲勞性均有很大提高。在表面和心部間還存在一個性能漸變的梯度過渡層，有效地避免了性能突變時可能引起的材料破壞。表面硬度根據(jù)客戶要求以及被選擇的鋼基體性能，可在HRC45-68之間變動。WCSA的硬度不是衡量耐磨性唯一因素，軟鋼基體中WC同樣具有耐磨性，只是比硬鋼基體耐磨性稍差一些。Q235鋼注滲WC后，其顯微硬度由表及里分布情況詳見圖二。在冶金，電力，建材等行業(yè)各種劇烈磨損工況下，WCSA中的碳化鎢硬化層厚度只在1.2-1.5毫米之間，其硬度稍高于鋼基體硬化硬度。但實踐
5、證明，WCSA的耐磨性能是鋼基體材料的幾倍到幾十倍。這是因為WCSA是由顆粒尺寸比納米還小數(shù)十倍的離子冶金而成，外來離子經(jīng)過電子交換后在鋼基體內(nèi)有的以晶體形式出現(xiàn)，有的則在晶體中某一個點陣中存在。WCSA抗磨主要是靠分布在鋼基體內(nèi)眾多微小的WC顆粒來實現(xiàn)，鋼基體表層的強度和硬度只是反映WC顆粒遭受磨擦?xí)r不致被磨損掉的支持能力。離子表面冶金后，在鋼基體表層內(nèi)WC顆粒尺寸微小，數(shù)量眾多，高度彌散，提高了鋼基體表層的強度和硬度，增強了對WC顆粒支持能力，WC本身高的抗磨本領(lǐng)得到了充分發(fā)揮，宏觀表現(xiàn)出來的結(jié)果就是耐磨性很高。也可以說在基體表層形成了特殊組織的WC“盔甲”，有WC“盔甲”把
6、關(guān)，由表及里的磨損則奈何不得！有關(guān)WCSA為什么具有如此高的耐磨性，還有待進一步從理論上加以系統(tǒng)研究。2WCSA具有較高的紅硬性、熱強性和急冷急熱穩(wěn)定性WCSA在800℃以下溫度工作，不但熱強性好，而且硬度也高，耐磨性很好。為了進一步增加耐熱耐磨效果，還可在注滲WC過程中同時滲進耐熱成分，這些成份的含量可根據(jù)需要加以控制以達到增加熱強性，提高防氧化能力。由于WCSA中WC及注滲的其它成分在鋼基體內(nèi)是冶金結(jié)合，彌散分布，強韌結(jié)合。雖然兩者膨脹系數(shù)不同，但有梯度過渡層起緩沖作用，這一切就使WCSA具有在急冷急熱條件下長期服役的本領(lǐng)。WCSA使用在冶金燒結(jié)系統(tǒng)、高爐布料系統(tǒng)、軋鋼導(dǎo)衛(wèi)系
7、統(tǒng)耐熱耐磨零部件，電力和水泥等行業(yè)的燃燒器、沸騰爐爐管、煙道耐熱防磨零部件等方面，都取得了十分滿意的耐熱及抗磨效果。特別是處在急冷急熱工況下使用效果更佳。3WCSA工藝性好WCSA生產(chǎn)工藝是：以鋼鐵為原材料，經(jīng)機械加工制造出各種零部件，通過高能離子注滲技術(shù)，使WC注滲進這些零部件的表層內(nèi)。產(chǎn)品形狀不受限制，工件尺寸范圍較寬，特大型零件可在注滲碳化鎢后進行焊接組裝；注滲工藝與熱噴涂、堆焊等工藝截然不同，在注滲時，工件表面粗糙度不受破壞；注滲在高能離子不斷轟擊下進行，帶能量的離子轟擊
