梯度硬质合金与45钢的TIG焊研究

作者:张一鸣;潘金芝;夏爽;赵秀娟;陈春焕; 刊名:机械制造文摘(焊接分册) 上传者:冯春莉

【摘要】选取YG8,YG15和YG20商用硬质合金与WC-5Co-25Ni硬质合金通过扩散烧结的方法制备梯度硬质合金,采用NiFe-C焊丝对梯度硬质合金与45钢进行TIG连接,通过扫描电镜观察、抗弯强度试验,对焊接接头的组织和力学性能进行了分析。结果表明:YG8/YG15/YG20/WC-5Co-25Ni四层结构梯度合金可以缓解焊接应力,与45钢TIG焊可以获得无开裂接头;垂直堆叠烧制的梯度合金焊接时易在焊缝底部界面位置形成η碳化物层,60°倾角倾斜堆叠烧制的梯度合金焊接时,界面位置不再形成有害碳化物层;由于η碳化物层的存在,垂直堆叠梯度合金的焊接接头抗弯强度仅为0. 74 GPa,倾斜堆叠梯度合金的焊接接头的抗弯强度提高到1. 29 GPa。

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0前言硬质合金制品一般具有很高的硬度和耐磨损性 能,有很高的使用价值,但同时伴随着尺寸有限、形状简单、成本高、韧性差等缺陷,因此将硬质合金与钢连接具有重要意义。但硬质合金与钢连接时,由于二者 线膨胀系数差别较大,在接头中形成较大的残余应力梯度硬质合金与45钢进行TIG焊连接,通过对焊接接会使接头开裂,且在硬质合金侧焊缝界面处易生成脆头的组织和力学性能的分析,研究了梯度硬质合金用性的η相碳化物,会导致接头性能变差[1-3]。于与45钢TIG焊的可行性。赵秀娟等人[4-8]选用不同成份纯Ni,Ni-Fe合金、1试验材料及方法Ni-Fe-C合金焊丝对YG30硬质合金与45钢进行了TIG焊试验,徐明冉[9]研究了WC-Co-Ni系硬质合金与试验所用母材为梯度硬质合金以及热轧态的4545钢的TIG焊,结果表明,粘结相含量为30%的硬质钢(Fe-0. 45C,质量分数)。梯度硬质合金是由WC-合金可以实现硬质合金侧不开裂的电弧冷焊接头,控5Co-25Ni硬质合金与商用YG8,YG15,YG20分别以垂制好填充材料的Ni含量和C含量可以使界面区不能直和倾斜两种形式按一定尺寸进行精确堆叠,通过扩形成有害的η碳化物层。但粘结相含量到达和超过散烧结的方法制备而成的三明治结构(图1),梯度硬30%的硬质合金硬度显著降低,此类硬质合金与钢的质合金各母材和Fe-55Ni-C合金焊丝成分见表1。电弧连接实用价值并不高。针对以上问题,如果把不WC鄄5Co鄄25Ni YG20 YG15同粘结相含量的硬质合金制成梯度硬质合金,低粘结45钢YG86相侧保持高硬度,高粘结相侧具有优良的焊接性,能实45°20现与钢电弧焊连接,不仅对扩大硬质合金的使用范围253221.5具有重要意义,同时能为国内的高性能硬质合金的制(a)垂直堆叠备和焊接提供科学的参考依据。文中选取由牌号WC鄄5Co鄄25NiYG20 YG15YG8,YG15和YG20的商用硬质合金与WC-5Co-25Ni45钢YG860°60°6硬质合金以扩散烧结的方式制备梯度硬质合金,其中20硬度最高的YG8作为工作硬质合金,25焊接性最好的3221.5WC-5Co-25Ni作为焊接端与45钢连接,YG15和YG20(b)倾斜堆叠作为过渡层夹在中间缓冲应力。采用Ni-Fe-C焊丝对图1母材尺寸及装配示意图表1梯度硬质合金母材成分(质量分数,%)材料C W Co Ni Cr Mn Si Ti FeYG8 5. 64 86. 36 8. 00——————YG15 5. 21 79. 79 15. 00——————YG20 4. 90 75. 10 20. 00——————WC-5Co-25Ni 8. 78 60. 22 5. 00 25. 00 1. 00————Fe-55Ni-C 0. 68——54. 7—2. 71 0. 50 1. 71余量试验选用的焊接方式为TIG焊,使用Fronius TPS察,采用WE-10A型液压式万能试验机对试件进行室4 000型多功能焊机。焊接参数为:直流电流100 A,纯温弯曲试验。为方便区分,文中用试样A1,A2分别代Ar气保护,气体流量为10 L/min,采用对接方式,焊接表垂直堆叠和倾斜堆叠两种梯度硬质合金的焊件。间隙为1 mm,焊前不预热,焊后空冷。梯度硬质合金2试验结果与分析和45钢制成厚度6 mm长方形板材,由于梯度硬质合金不便于加工坡口,对于垂直堆叠的梯度硬质合金仅2. 1焊接接头的组织在45钢端开45°坡口,倾斜堆叠的梯度硬质合金由于由于45钢的TIG焊接已较为成熟,且通过微观观自

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