D0I:10.13374/i.i8sm1001t153.2010.01.017 第32卷第1期 北京科技大学学报 Vol 32 No 1 2010年1月 Journal of Un iversity of Science and Techno lgy Beijing Jan 2010 热力交变作用下WC-12Co硬质合金变形机理 黄道远)易丹青)李荐)周明哲)贾延林)陈响明) 1)中南大学材料科学与工程学院，长沙4100832)株洲钻石切削刀具股份有限公司，株洲412007 摘要采用Gebe1500对WC-12Co硬质合金进行不同温度和应力场的压缩疲劳实验，测量疲劳前后合金硬度的变化，通 过扫描电镜(SM)、透射电镜(TEM)等手段观察其组织结构的变化并分析其变形失效机理.结果表明：随着实验温度与加载 载荷的升高，WC-12Co合金硬度呈下降趋势，WC晶粒发生圆化，WC晶粒骨架的完整程度下降.WC-12Co合金的疲劳变形失 效机理为：在较低变形温度和变形载荷下，塑性变形由WC相中的位错滑移和黏结相马氏体转变所提供，随着变形温度和变形 载荷的升高，塑性变形则通过硬质相的层错运动和WCWC的界面滑动形成黏结相条带来实现. 关键词硬质合金；变形机理；层错：硬度 分类号TG135+.5TG146.4+11 Defom ation m echan is ofW C-12Co alloy under them om echan ical alternation HUANG Dao yuan,YI Dan'qing,LI Jian,ZHOU Ming he),JIA Yan-lin),CHEN Xiangm ing) 1)School ofMaterials Science and Engineerng Centmal South University Changsha 410083 China 2)Zhuzhou Cemented Cadbie Cutting Tools Co Ld,Zhuzhou 412007.China ABSTRACT Camnpression fatigue experiments ofW C-12Co cemented cabide were carried out on G leeble 1500 under different ther momechan ical conditions The V ickers hardness of the alloy was tested the m icmostnuctures were observed by SEM and TEM.and the defom mechanis was discussed It is shown that w ith increasing experinental temperature and load the continuity ofWC skelectons is broken down leading to the decreasing in hardness ofW C-12Co alboy The defom mechan im ofW C-12Co alloy is that the alloy's plastic ability is offered by the slipping of dislcations in WC phase and the binder's martensitic transfomation at low defomation tem- perature and stress W ith the defomation temperature and stress ncreasing the further defomation ability is offered by the movement of stack ing faults in WC and the slipping ofW C AC interfaces KEY W ORDS cemented cabide defom mechan is:stacking faults hardness 硬质合金由于具有高的耐磨性、红硬性，在机械 硬质合金抗弯强度的影响，发现在700℃静载荷加 加工、矿山开采领域应用广泛，硬质合金工具在进 载后抗弯强度比室温下降20%，而700℃交变载荷 行切削加工、凿岩的时候，将受到交变载荷的反复作 10次循环后抗弯强度降低40%以上，Sarm和Jo- 用；同时还由于冲击、摩擦的作用，合金材料的温度 hannesson研究了WC-Co硬质合金变形过程中的 将急剧变化，其局部温度可达1000℃以上，这种复 黏结相fcc~hcp相变，并对两者的取向关系进行了 杂的工况条件将对合金的性能、使用寿命产生巨大 分析.国内黄新等对WC室温下的变形机制进行 影响，因此，开展实际工况条件下硬质合金组织性 了研究，他们认为WC的塑性变形主要以滑移为主， 能变化的研究具有重大现实意义， 李生系统运动作补充·刘武等采用X射线衍射 M im an等对亚微米晶WC-Co硬质合金在 (XRD)等手段分析了WC-2OCo合金压缩疲劳前后 20~1000℃的载荷挠度曲线进行分析，发现在 黏结相的变化，结果表明，硬质合金经热力复合循环 300~700℃时合金发生延脆转变，并有明显的应 后，面心钴含量较单独热循环或力循环后的要低 变硬化，K indemann等2研究了温度和加载条件对 60%~70%. 收稿日期：2009-04-29 作者简介：黄道远(1978)男，博士研究生：易丹青(1953)男，教授，博士生导师，Email danqing9 mail esu edu cn第 32卷 第 1期 2010年 1月 北 京 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ Ｖｏｌ．32Ｎｏ．1 Ｊａｎ．2010 热力交变作用下 ＷＣ--12Ｃｏ硬质合金变形机理 黄道远 1） 易丹青 1） 李 荐 1） 周明哲 1） 贾延林 1） 陈响明 1‚2） 1） 中南大学材料科学与工程学院‚长沙 410083 2） 株洲钻石切削刀具股份有限公司‚株洲 412007 摘 要 采用 Ｇｌｅｅｂｌｅ1500对 ＷＣ--12Ｃｏ硬质合金进行不同温度和应力场的压缩疲劳实验‚测量疲劳前后合金硬度的变化‚通 过扫描电镜 （ＳＥＭ）、透射电镜 （ＴＥＭ）等手段观察其组织结构的变化并分析其变形失效机理．结果表明：随着实验温度与加载 载荷的升高‚ＷＣ--12Ｃｏ合金硬度呈下降趋势‚ＷＣ晶粒发生圆化‚ＷＣ晶粒骨架的完整程度下降．ＷＣ--12Ｃｏ合金的疲劳变形失 效机理为：在较低变形温度和变形载荷下‚塑性变形由 ＷＣ相中的位错滑移和黏结相马氏体转变所提供‚随着变形温度和变形 载荷的升高‚塑性变形则通过硬质相的层错运动和 ＷＣ／ＷＣ的界面滑动形成黏结相条带来实现． 关键词 硬质合金；变形机理；层错；硬度 分类号 ＴＧ135 ＋∙5；ＴＧ146∙4 ＋11 Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆＷＣ-12Ｃｏａｌｌｏｙｕｎｄｅｒｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｌｔｅｒｎａｔｉｏｎ ＨＵＡＮＧＤａｏ-ｙｕａｎ 1）‚ＹＩＤａｎ-ｑｉｎｇ 1）‚ＬＩＪｉａｎ 1）‚ＺＨＯＵＭｉｎｇ-ｚｈｅ 1）‚ＪＩＡＹａｎ-ｌｉｎ 1）‚ＣＨＥＮＸｉａｎｇ-ｍｉｎｇ 1‚2） 1） ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ‚ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ‚Ｃｈａｎｇｓｈａ410083‚Ｃｈｉｎａ 2） ＺｈｕｚｈｏｕＣｅｍｅｎｔｅｄＣａｒｂｉｄｅＣｕｔｔｉｎｇＴｏｏｌｓＣｏ．Ｌｔｄ．‚Ｚｈｕｚｈｏｕ412007‚Ｃｈｉｎａ ＡＢＳＴＲＡＣＴ ＣｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｆａｔｉｇｕｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｏｆＷＣ-12ＣｏｃｅｍｅｎｔｅｄｃａｒｂｉｄｅｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｏｎＧｌｅｅｂｌｅ1500ｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｈｅｒ- ｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．ＴｈｅＶｉｃｋｅｒｓｈａｒｄｎｅｓｓｏｆｔｈｅａｌｌｏｙｗａｓｔｅｓｔｅｄ‚ｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｗｅｒｅｏｂｓｅｒｖｅｄｂｙＳＥＭａｎｄＴＥＭ‚ａｎｄｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍｍｅｃｈａｎｉｓｍｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｉｔｉｓｓｈｏｗｎｔｈａｔｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｌｏａｄ‚ｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙｏｆＷＣｓｋｅｌｅｃｔｏｎｓ ｉｓｂｒｏｋｅｎｄｏｗｎ‚ｌｅａｄｉｎｇｔｏｔｈｅｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｉｎｈａｒｄｎｅｓｓｏｆＷＣ-12Ｃｏａｌｌｏｙ．ＴｈｅｄｅｆｏｒｍｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＷＣ-12Ｃｏａｌｌｏｙｉｓｔｈａｔｔｈｅａｌｌｏｙʾｓ ｐｌａｓｔｉｃａｂｉｌｉｔｙｉｓｏｆｆｅｒｅｄｂｙｔｈｅｓｌｉｐｐｉｎｇｏｆｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｓｉｎＷＣｐｈａｓｅａｎｄｔｈｅｂｉｎｄｅｒʾｓｍａｒｔｅｎｓｉｔｉｃｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎａｔｌｏｗｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｅｍ- ｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｓｔｒｅｓｓ．Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｓｔｒｅｓｓｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ‚ｔｈｅｆｕｒｔｈｅｒｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｂｉｌｉｔｙｉｓｏｆｆｅｒｅｄｂｙｔｈｅｍｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆｓｔａｃｋｉｎｇｆａｕｌｔｓｉｎＷＣａｎｄｔｈｅｓｌｉｐｐｉｎｇｏｆＷＣ／ＷＣｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｃｅｍｅｎｔｅｄｃａｒｂｉｄｅ；ｄｅｆｏｒｍｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ｓｔａｃｋｉｎｇｆａｕｌｔｓ；ｈａｒｄｎｅｓｓ 收稿日期：2009--04--29 作者简介：黄道远 （1978— ）‚男‚博士研究生；易丹青 （1953— ）‚男‚教授‚博士生导师‚Ｅ-ｍａｉｌ：ｄａｎｑｉｎｇ＠ｍａｉｌ．ｃｓｕ．ｅｄｕ．ｃｎ 硬质合金由于具有高的耐磨性、红硬性‚在机械 加工、矿山开采领域应用广泛．硬质合金工具在进 行切削加工、凿岩的时候‚将受到交变载荷的反复作 用；同时还由于冲击、摩擦的作用‚合金材料的温度 将急剧变化‚其局部温度可达 1000℃以上‚这种复 杂的工况条件将对合金的性能、使用寿命产生巨大 影响．因此‚开展实际工况条件下硬质合金组织性 能变化的研究具有重大现实意义． Ｍｉｌｍａｎ等 ［1］对亚微米晶 ＷＣ--Ｃｏ硬质合金在 20～1000℃的载荷挠度曲线进行分析‚发现在 300～700℃时合金发生延--脆转变‚并有明显的应 变硬化．Ｋｉｎｄｅｒｍａｎｎ等 ［2］研究了温度和加载条件对 硬质合金抗弯强度的影响‚发现在 700℃静载荷加 载后抗弯强度比室温下降 20％‚而 700℃交变载荷 10次循环后抗弯强度降低 40％以上．Ｓａｒｉｎ和 Ｊｏ- ｈａｎｎｅｓｓｏｎ ［3］研究了 ＷＣ--Ｃｏ硬质合金变形过程中的 黏结相 ｆｃｃ--ｈｃｐ相变‚并对两者的取向关系进行了 分析．国内黄新等 ［4］对 ＷＣ室温下的变形机制进行 了研究‚他们认为 ＷＣ的塑性变形主要以滑移为主‚ 孪生系统运动作补充．刘武等 ［5］采用 Ｘ射线衍射 （ＸＲＤ）等手段分析了 ＷＣ--20Ｃｏ合金压缩疲劳前后 黏结相的变化‚结果表明‚硬质合金经热力复合循环 后‚面心钴含量较单独热循环或力循环后的要低 60％ ～70％． DOI :10．13374／j．issn1001—053x．2010．01．017