硬质合金球热-机械疲劳

硬质合金球具有高强度、高耐磨、高精度、耐高温、耐腐蚀等特点，在石油行业轴承等方面得到广泛应用。由于硬质合金球材料硬度高达HRA87以上，是钢球洛式硬度的两倍以上，是难加工材料。与室温疲劳相比，在热-机械疲劳中，在相同应力幅下硬质合金球的寿命会大大降低，其原因主要如下：

1. 在高温作用下试样表面形成一层疏松的氧化层，氧化层的脱落导致试样受力面积减小；2.  合金在高温下的力学性能会下降。这种降低在低应力水平水平下愈发明显，因为此时疲劳寿命较长，试样承受热循环的次数增多造成的热损伤也越大。在合金中添加一定比例的 Ni 和 Cr 能显著提高合金的热-机械疲劳性能。粘结剂中的 Ni 与 Cr 是以固溶于Co 的形式存在的，提高了堆垛层错能，阻碍了层错的扩展，使层错宽度变窄，抑制和减少了面心立方→密排六方钴的晶型转变，具有较高堆垛层错能的粘结相将有利于提高硬质合金的疲劳寿命。同时粘结相 Co 中析出的大量第二相粒子，这些粒子在基质材料受到拉伸作用时将阻止横向截面收缩，而要达到与基质相同的横向收缩，就要增大纵向拉应力，这样就使材料消耗更多能量，起到增韧效果。同时，这些弥散颗粒对裂纹可起到钉扎作用，使裂纹发生偏转、绕道，从而消耗裂纹前进的动力，起到弥散增韧的效果。




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