硬質(zhì)合金球齒的耐磨性能分析

2021-01-28

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昨天，我們介紹了硬質(zhì)合金球齒的類別和用途，對硬質(zhì)合金球齒有了大概的了解。硬質(zhì)合金球齒的用途如此廣泛，和它擁有的超強(qiáng)耐磨性能是分不開的。今天，西迪小編繼續(xù)給大家分享硬質(zhì)合金球齒的耐磨性能相關(guān)知識。

現(xiàn)代科技不斷在進(jìn)步，人們的探索領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)展和深入，而對工具的要求也越來越高，因為人類探索的環(huán)境嚴(yán)苛惡劣，很多工具零部件要在這樣的環(huán)境下工作，就必須具備各種綜合性強(qiáng)的性能。比如需要面臨高壓密封、酸堿腐蝕等挑戰(zhàn)。而硬質(zhì)合金球齒的高硬度、高密度和較高的熔點以及良好的化學(xué)穩(wěn)定性，讓它具備了絕對優(yōu)勢，在礦山開采、油田鉆井，隧道挖掘、巖層掘進(jìn)等方面有著較為廣泛的應(yīng)用。

硬質(zhì)合金球齒的耐磨性能強(qiáng)大是經(jīng)過國內(nèi)學(xué)者做過大量研究證明的。采用硬質(zhì)合金球齒對花崗巖進(jìn)行磨削實驗。選擇立式車床作為儀器，試驗固定球齒的侵入深度，從而檢測硬質(zhì)合金球齒的耐磨性。硬質(zhì)合金球齒具有較高硬度，但其屬于脆性材料，韌性并不怎么好。單位摩擦功磨損量越小，硬質(zhì)合金球齒的耐磨性越大。

從研究實驗不難看出硬質(zhì)合金球齒磨削花崗巖的磨耗比大約都在一千多左右，磨耗比越低與潛孔鉆頭球齒現(xiàn)場工作情況越相吻合。在潛孔鉆頭工作時，絕大部分的硬質(zhì)合金球齒都是因為發(fā)生磨損而失效，只有少部分的球齒是因沖擊斷裂而失效。在一些高風(fēng)壓潛孔鉆頭作業(yè)中對其制作工藝要求也更加嚴(yán)格，如果球齒磨損失效需要頻繁更換，就會使得人力以及物力成本大大增加。因此相關(guān)研究人員分別從碳化鎢（WC）晶粒尺寸、微量元素、粘結(jié)劑、化學(xué)熱處理等幾個方面研究對硬質(zhì)合金球齒耐磨性能的影響。這里我們著重探討微量元素添加對硬質(zhì)合金球齒耐磨性能的影響。

通常情況下為了細(xì)化碳化鎢類硬質(zhì)合金球齒的晶粒，常常通過添加晶粒長大抑制劑的方法；而提高硬質(zhì)合金球齒的耐腐蝕性能則通過添加耐腐蝕的成分；對于改變合金性能則可以通過添加稀土元素或者高熔點金屬等方法實現(xiàn)。經(jīng)過大量的實驗以及統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，最為有效的對于WC-20Co晶粒長大的抑制劑為碳化釩以及鈮、鉭、鈦、鋯等元素，這些元素的加入有助于晶粒細(xì)化并提高耐磨性。而稀土元素的加入可以與氧O、鈣Ca、硫S等雜質(zhì)發(fā)生球狀的復(fù)雜化合物，即改變了原有界面雜質(zhì)的分布狀態(tài)。此外鈷Co元素在碳化鎢WC上的潤濕性也得到了一定的改善，界面的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度得到了提高，因而耐磨性也有所提升。