硬質合金球熱-機械疲勞

硬質合金球具有高強度、高耐磨、高精度、耐高溫、耐腐蝕等特點，在石油行業軸承等方面得到廣泛應用。由於硬質合金球材料硬度高達HRA87以上，是鋼球洛式硬度的兩倍以上，是難加工材料。與室溫疲勞相比，在熱-機械疲勞中，在相同應力幅下硬質合金球的壽命會大大降低，其原因主要如下：

1. 在高溫作用下試樣表面形成一層疏鬆的氧化層，氧化層的脫落導致試樣受力面積減小；2.  合金在高溫下的力學性能會下降。這種降低在低應力水準水準下愈發明顯，因為此時疲勞壽命較長，試樣承受熱迴圈的次數增多造成的熱損傷也越大。在合金中添加一定比例的 Ni 和 Cr 能顯著提高合金的熱-機械疲勞性能。粘結劑中的 Ni 與 Cr 是以固溶於Co 的形式存在的，提高了堆垛層錯能，阻礙了層錯的擴展，使層錯寬度變窄，抑制和減少了面心立方→密排六方鈷的晶型轉變，具有較高堆垛層錯能的粘結相將有利於提高硬質合金的疲勞壽命。同時粘結相 Co 中析出的大量第二相粒子，這些粒子在基質材料受到拉伸作用時將阻止橫向截面收縮，而要達到與基質相同的橫向收縮，就要增大縱向拉應力，這樣就使材料消耗更多能量，起到增韌效果。同時，這些彌散顆粒對裂紋可起到釘紮作用，使裂紋發生偏轉、繞道，從而消耗裂紋前進的動力，起到彌散增韌的效果。




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