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在制品中作為最基本組分的鑄鋼丸是切削元件

發布時間:2015-2-5      閱讀人次:549次

鑄鋼丸工具絕大多數采用粉末冶金工藝制造。國外優質鑄鋼丸工具大多采用超細鈷粉作為鑄鋼丸顆粒的粘結劑(胎體)。在上世紀90年代中期,國外首次提出了鑄鋼丸工具中使用超細預合金粉末的新概念,并于1998年預合金粉末作為鈷基胎體的替代品真正應用在鑄鋼丸工具中。預合金粉末是由多于一種金屬元素,經過濕法冶金工藝制成的成分均勻的合金粉。粉末粒徑小于10μm,屬超細粉末。微小固體顆粒構成的集合體屬于微觀粒子與宏觀物體之間的過渡區域,具有一系列特殊的物理化學性能。目前,世界上大多數鑄鋼丸鋸片、取芯巖鉆頭和其他鑄鋼丸工具生產商除了用純鈷粉以外,都已經開始應用相當比例的預合金粉末。在最近幾年中,預合金粉末應用一直在增長,2001年約占用于鑄鋼丸工具工業中的鈷粉消耗量的15%。發展趨勢表明,超細預合金粉末會越來越廣泛地應用于鑄鋼丸工具行業。由于鑄鋼丸都是細小顆粒狀,一般都要使用胎體材料將其制成一定的形狀且具有一定機械力學性能的制品后才能得以使用。在制品中,作為最基本組分的鑄鋼丸是切削元件,但胎體是不可缺的組成部分,其對鑄鋼丸能否充分、有效地發揮作用起決定性的作用。
  由于鈷對鑄鋼丸具有優良的包鑲性能,所以在傳統的鑄鋼丸鋸片制造業中鈷一直作為刀頭胎體的重要材料。根據鑄鋼丸鋸片的不同用途,即鋸切不同的材料,胎體中還加入其它金屬來調適其硬度,或者說調適其磨耗性能。例如,切割大理石和石灰巖的鑄鋼丸鋸片,在刀頭的胎體中往往加入高比率的青銅;而鋸切花崗石等較硬石材的鑄鋼丸鋸片,在刀頭胎體中則加入低量青銅。有時為了提高鑄鋼丸鋸片的使用壽命,則在刀頭胎體中加大鈷的含量,其作用是提高胎體的硬度。
  金屬胎體包括粘結劑、添加劑及微量活性元素,其中粘結劑主要是指Cu、Sn、Zn等熔點低、硬度低的金屬。添加劑通常是指胎體中硬度高、熔點高的添加成分。它可以提高胎體的強度、硬度、耐磨性以及調節胎體的韌性。微量活性元素主要是改善鑄鋼丸與胎體界面的結合狀態,進而提高兩者的界面結合強度。直到現在常用的胎體體系有青銅基、鈷基、鐵基和WC-Co基。青銅基有較低的液相溫度,能在較低溫度下實現液相燒結,能較好地保護鑄鋼丸,降低鑄鋼丸的熱損失。主要用作鑄鋼丸砂輪、大理石鋸片。鈷基是目前高品質鑄鋼丸制品中應用最多的體系。鈷是所有金屬元素中對鑄鋼丸潤濕性相對較好的元素,而且有高于其它金屬所沒有的低溫粘卻特性,在比其熔點低得多的溫度下,高鈷基體就可獲得很好的合金化程度,使其對鑄鋼丸形成很高的機械鑲嵌力,同時鈷對鑄鋼丸的侵蝕作用小,能夠有效地保護鑄鋼丸。由于鈷的價格昂貴且資源匱乏,嚴重妨礙其大量推廣應用,目前主要限于高檔鑄鋼丸制品中使用。因此,許多研究者積極研究在胎體中取代鈷元素。
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