鈦合金滲碳在表面上生成TiC相,具有非常髙的硬度。但是TiC層與基體的結(jié)合力很差,妨礙實(shí)際使用。溫度過高會(huì)使碳化鈦晶粒長(zhǎng)大速度加快:
1.燒結(jié)溫度。碳化鈦高錳鋼結(jié)硬質(zhì)合金的最終燒結(jié)溫度一般取1420℃較合適。燒結(jié)溫度不宜過高。甚至使粘結(jié)相變成液相金屬流失,從而使硬質(zhì)相發(fā)生鄰接、聚集并長(zhǎng)大,形成碎裂源。這就是前面分析的硬質(zhì)相晶粒之間的粘結(jié)相變少的原因。當(dāng)然燒結(jié)溫度也不能過低,否則會(huì)使合金欠燒。特別是脫膠、還原和液相燒結(jié)的3個(gè)階段中。
2.燒結(jié)時(shí)的升溫速度。此類合金燒結(jié)時(shí)升溫加熱速度不宜快。要嚴(yán)格控制升溫速度和保溫時(shí)間。因?yàn)樵诘蜏孛撃z階段,壓坯釋放壓制應(yīng)力和成形劑揮發(fā)的過程,若升溫速度快,則因成形劑來(lái)不及揮發(fā)而液化后變成蒸汽,使壓坯發(fā)生爆裂或微裂現(xiàn)象;900℃以上的還原階段,要讓壓坯有足夠的時(shí)間脫去所用原料粉末(如Mn2Fe中間合金)中的揮發(fā)物和氧;進(jìn)入液相燒結(jié)階段時(shí),也要放慢升溫速度才干使壓坯充分合金化。
鈦在高溫下會(huì)與氧,氮等氣體發(fā)生反應(yīng),引起硬化,高溫下(800-900度)進(jìn)行氮化處理,使其表面維氏硬度高達(dá)700以上;通過堆焊,在氬氣中同入適量的氮?dú)饣蛘哐鯕猓蛊浔砻嬗捕瓤梢蕴岣?—3倍;通過離子電鍍,使其表面生成一層氮化鈦,厚度在5微米左右,表面維氏硬度竟然高達(dá)16000—20000;鍍鉻等。在滲氮時(shí)可能形成各種不同的區(qū),如果氧含量不髙,形成由氮化鈦組成的外區(qū),具有金黃色并且硬度為14000-17000MPa,可是這種氮化鈦層很傅因較低的氮化溫度時(shí)或者繼而進(jìn)行髙溫加熱(退火)時(shí),氮就完全溶解到金屬表面的鈦固溶體里去了,激化鈦層不再增加或者在某個(gè)熱處理工序中消失因此,在發(fā)現(xiàn)氮化鈦層時(shí)鈦固溶體層巳經(jīng)溶解到氮中去了這層也具有高的硬度,但是芯部硬度降低。在采用氨氣進(jìn)行滲氮時(shí),由于滲透氫的作用而出現(xiàn)附加的組織變化。氮化鈦堅(jiān)硬而導(dǎo)電氮化鈦的生成熱超過所有的氧化鈦。因此也必須注意,要在完全脫除氧的條件下進(jìn)行滲氮處理。鈦同氮隨著時(shí)間按照拋物線規(guī)律進(jìn)行表面反應(yīng)。因此,滲氮速度隨著滲氮時(shí)間的增加而減低。因?yàn)榈谕獾亴又械臄U(kuò)散速度小于下面的鈦固溶液體區(qū)的擴(kuò)散速度,而不可能形成厚氮化層,氮或氨必須具有較髙的純度。因?yàn)檠醪粌H妨礙氮化層的形成,而且還能在較髙溫度條件下引起表面層除去氧化皮,水分的含量(濕度)必須最少達(dá)到這樣的程度,即使之達(dá)到的熔點(diǎn)。
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