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硬质合金是高硬度材料,通常采用洛氏硬度或维氏硬度来表示,反映硬质合金抵抗局部塑性变形的能力。不同成分WC-Co(钨钴)硬质合金的硬度也有所不同。常用WC-Co硬质合金的硬度情况基本如下:
硬度 | YG3X | YG6X | YG6 | YG8 | YG4C | YG8C | YG11C | YG15 | YG20 |
硬度(HRA) | 92.9 | 92.1 | 90.5 | 89.9 | 90.5 | 88.9 | 87.9 | 87.9 | 86.8 |
根据上述数据可知,随着硬质合金中Co(钴)含量的增加或者碳化钨晶粒度的增大,硬质合金的硬度降低。细化碳化钨的晶粒度能有效地提高硬质合金的硬度,如YG6X的硬度比YG6的高,YG8的硬度比YG8C的高。在WC-Co硬质合金中添加少量其他碳化物,如TaC(碳化钽)、Cr3C2、NbC(碳化铌)等,能抑制碳化钨晶粒长大,提高硬质合金的硬度。当硬质合金中出现游离碳时,硬度下降;当硬质合金中出现η相时,硬度提高。随着使用温度的提高,合金的硬度下降。800℃时硬质合金的硬度仅为室温的一般。
对于硬质合金的硬度性能的物理含义的理解依旧有许多不确定性。传统硬度测试的压痕通常有几十个微米,包含了许多个WC颗粒和Co层。纳米压痕是可以测试小尺度的力学行为的有力工具。由于硬质合金是由WC和Co相组成,因此硬质合金的力学性能存在混合规律。
载荷对硬质合金硬度的影响可以用在单相陶瓷和合金中被广泛研究的压痕尺寸效应解释。当然,通过相关实验数据研究结果表明:1.硬质合金的硬度随最大载荷的增加而减小,而弹性模量基本保持不变;2.WC中发现的滑移带同属于一个类型;3.载荷对硬质合金硬度的影响是有压痕尺寸引起的。低载荷时,压痕尺寸效应可以由应变梯度塑性理论解释,而高载荷时,硬度的下降是由于裂纹、WC颗粒的移位和Co相的流动造成的。
硬质合金的硬度性能有许多影响因素,具体情况还跟实际使用密切相关。
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