? 摘要

鎢鉻鈷合金是一種以鈷(Co)為基礎(chǔ)的高溫合金，主要有兩種組合形式:(a)由Co- cr -W- c組成的鎢(W)族。(b)含有Co-Cr-Mo-C的鉬(Mo)基團(tuán)。鎢鉻鈷合金具有優(yōu)異的耐蝕性、抗氧化性、耐磨性、耐熱性和低磁導(dǎo)率。鎢鉻鈷合金制成的組件在高腐蝕性環(huán)境下工作良好，并在高溫下保持這些優(yōu)越的性能。鎢鉻鈷合金制成的組件廣泛應(yīng)用于石油和天然氣汽車、核電、造紙和紙漿、化學(xué)和石化、煉油廠、汽車、航空航天和航空工業(yè)。由于其非磁性、防腐和對(duì)人體體液的不反應(yīng)性。鎢鉻鈷合金用于醫(yī)療外科手術(shù)、外科工具、牙齒和骨骼植入物和替代品、心臟瓣膜和心臟起搏器。鎢鉻鈷合金的硬度范圍為32 ~ 55 HRC，屬于脆性材料，但楊氏模量較低。由于鎢鉻鈷合金硬度高、密度高但不均勻:分子結(jié)構(gòu)和較低的熱導(dǎo)率，對(duì)鎢鉻鈷合金零件的加工操作極其困難，鎢鉻鈷合金被歸類為像鈦合金一樣難以加工的材料。鉻鎳鐵合金、復(fù)合材料和不銹鋼通常，由鎢鉻鈷合金制成的機(jī)器部件是通過(guò)一種沉積方法在鋼基體上生產(chǎn)的，而不是用昂貴的固體鎢鉻鈷合金棒。沉積的鎢鉻鈷合金的粗糙表面是通過(guò)磨削來(lái)完成的，而不是其他一些經(jīng)濟(jì)的加工過(guò)程，這些加工過(guò)程既昂貴又耗時(shí)，使得鎢鉻鈷合金產(chǎn)品非常昂貴。本文概述了工程用鎢鉻鈷合金的基本概況，鎢鉻鈷合金的意義和具體應(yīng)用，以及在加工工藝方面的優(yōu)缺點(diǎn)。本文簡(jiǎn)要回顧了用涂層硬質(zhì)合金刀片切削鎢鉻鈷合金6的經(jīng)濟(jì)合理切削參數(shù)的試驗(yàn)研究。本文揭示并分析了鎢鉻鈷合金6加工過(guò)程中殘余應(yīng)力的有趣現(xiàn)象。研究了鎢鉻鈷合金6在不同幾何形狀下加工表面的微凸度變化。結(jié)果表明，中等機(jī)頭半徑的涂層硬質(zhì)合金刀片在硬度變化和產(chǎn)熱方面表現(xiàn)更好，產(chǎn)生最小的相變或切削表面鎢鉻鈷合金6。

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關(guān)鍵詞:鈷合金;鎢鉻鈷合金;難加工;殘余應(yīng)力;表面粗糙度:表面完整性:制造工藝。

1介紹材料的可加工性很大程度上取決于其物理、化學(xué)和冶金特性。因此，表面完整性(殘余應(yīng)力分布，顯微硬度。相位的變化。塑性變形、微裂紋、撕裂和與堆積邊緣形成相關(guān)的重疊)和被加工零件的表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(表面粗糙度和波紋度)直接由這些特征，以及所選擇的加工制度/參數(shù)、機(jī)床動(dòng)力學(xué)、刀具材料和幾何形狀以及冷卻流體決定。結(jié)果表明，在這些變量中，選擇合適的、最優(yōu)的切削參數(shù)是最重要的。被加工零件的主要質(zhì)量保證是檢查被加工零件的幾何精度、表面粗糙度和殘余應(yīng)力水平。所有這些參數(shù)和與表面完整性相關(guān)的因素在很大程度上取決于在特定的機(jī)床上使用給定的刀具加工給定的材料時(shí)所選擇的切削制度。

因此，在機(jī)械加工研究中，對(duì)特定材料的切削條件和切削參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化是最重要的。如果將最優(yōu)切削制度用于所研究的樣品的加工，所有與加工有關(guān)的其他研究將是準(zhǔn)確和有效的。然而，選擇合適的切削方式、合適的切削工具和足夠的機(jī)床是最經(jīng)濟(jì)有效和可持續(xù)制造的適當(dāng)解決方案同時(shí)，了解一種材料的科學(xué)知識(shí)(從化學(xué)方面來(lái)說(shuō))總是更有效的。冶金學(xué)，強(qiáng)度性能，應(yīng)用前景和動(dòng)機(jī))。特別是在其加工或設(shè)計(jì)方面。本文介紹了有關(guān)鎢鉻鈷合金的基本知識(shí)和信息，這些知識(shí)和信息將有助于研究鈷基合金的研究人員、科學(xué)家、工程師和專業(yè)人員，特別是加工這些合金和其他超合金的人員。

鎢鉻鈷合金的歷史鎢鉻鈷合金從一開始就有一段鼓舞人心的歷史。埃爾伍德·p·海恩斯(Elwood P. Haynes)是人類歷史上最早發(fā)明無(wú)馬馬車的兩名發(fā)明家之一，他在自己的實(shí)驗(yàn)室里開發(fā)了許多鈷?；诮饘俸辖?，用于生產(chǎn)內(nèi)燃機(jī)的各種關(guān)鍵部件，以及用于加工無(wú)馬車部件的更堅(jiān)固的車床工具，他在20世紀(jì)將這些合金命名為“鎢鉻鈷合金”[1]。海恩斯的這個(gè)名字來(lái)源于拉丁語(yǔ)“Stella”，意思是“星星”，因?yàn)樗鼈兿裥切且粯拥墓鉂?。與其他金屬和金屬合金相比，這些合金的硬度非常高;最初，海恩斯開發(fā)了鎳鉻(Ni-Cr)合金和鈷鉻(Co-Cr)合金，并在1907年獲得了這兩種高溫合金的專利。根據(jù)他的后續(xù)研究，海恩斯生產(chǎn)了兩組新的鈷基allov，添加了鎢(W)和鉬(Mo)，他添加了這兩組新的allov，組名為“Stellites”，并于1912年獲得專利。海恩斯在實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了鎢鉻鈷合金，用于生產(chǎn)新的耐腐蝕和耐熱金屬，用于汽車零部件、牙科器械和手術(shù)工具。鋒利的工具,餐具。金屬加工工具，和許多其他需要防腐，高耐磨性，高硬度和更長(zhǎng)的時(shí)間耐熱性的應(yīng)用。海恩斯在1913年又獲得了另一項(xiàng)專利，因?yàn)樗_發(fā)了鈷-鉻-鉬-鎢-碳復(fù)合高溫合金(Co-CrMo-w)。C稱為哈夫尼斯合金6E

如今，許多鎢鉻鈷合金是由不同數(shù)量/比例的鈷混合而成的，鉻、鉬、鎢、鈦、鎳、鐵、鋁、碳、硼、錳、磷、硅和硫。由于其低磁導(dǎo)率和優(yōu)異的防腐性能鎢鉻鈷合金非常適用于醫(yī)療外科手術(shù)、牙科植入物、骨置換、人工心臟瓣膜和心臟起搏器。由于其具有較高的硬度和良好的延展性，分子結(jié)構(gòu)致密，較硬碳化物組織較規(guī)則，導(dǎo)熱系數(shù)較低，抗塑性變形的傾向較低

楊氏模量、鎢鉻鈷合金和其他鈷基合金，如鈦合金，被歸類為難以加工材料加工性能差。材料的可加工性是由表面粗糙度決定的獲得的質(zhì)量和表面完整性，刀具壽命，切削區(qū)發(fā)熱，切屑形成困難、材料去除率(MRR)和功耗、機(jī)床動(dòng)力學(xué)等參數(shù)參與金屬加工。難加工材料是指產(chǎn)生過(guò)度刀具磨損的材料，切削力過(guò)大，產(chǎn)生熱量高，切屑形成困難，表面光潔度差

在加工操作。難加工材料加工中的一個(gè)重要現(xiàn)象是切削區(qū)產(chǎn)生的熱量過(guò)多，導(dǎo)致一次和二次切削區(qū)的溫度增長(zhǎng)非常高剪切區(qū)和堆積邊緣(BUE)又導(dǎo)致了加工表面的相變，過(guò)早刀具損壞。

由于鈷合金的切削性能較差，大多數(shù)由這些合金制成的部件是通過(guò)精密鑄造生產(chǎn)的。粉末冶金和燒結(jié)。采用磨削和非常規(guī)加工技術(shù)(電火花加工、LBM等)加工[2。3．4． 5)。這導(dǎo)致了低生產(chǎn)力和高制造成本的鈷合金組件，特別是醫(yī)療植入物，如髖關(guān)節(jié)和牙科植入物。

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鋼柱的化學(xué)成分和機(jī)械性能鎢鉻鈷合金是鈷基高溫合金。鈷是一種堅(jiān)韌的銀灰色低磁導(dǎo)率金屬，帶淡藍(lán)色調(diào)。鈷在4210℃以下以CPH結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，高于此溫度則以FCC晶格結(jié)構(gòu)出現(xiàn)。鈷具有高放射性居里點(diǎn)/溫度(1121C)，由于其延展性，它具有高阻尼特性。這些特性使鈷成為振動(dòng)和高溫合金中有用的成分/內(nèi)含物[2]。3, 61。鈷存在于Co-50 ~ Co-75的26種同位素中。Co-59是其中唯一穩(wěn)定的同位素。鈷的磁導(dǎo)率約為鐵的2/3。使鈷合金成為僅次于ti合金的非磁性生物材料。鈷的密度為8.90克/立方厘米，原子質(zhì)量為58.9332 amu。鈷的熔點(diǎn)為1495°C 16]。所有這些特性都有利于提高鎢鉻鈷合金(Co-allovs)的性能，在金屬刀具材料中添加鈷有助于降低切削區(qū)(刀具和工件材料的相互作用)的摩擦系數(shù)，并有助于保持紅色硬度。鈷基合金適用于要求更高的耐蝕性、耐磨性、高溫下的高強(qiáng)度和良好的抗侵蝕性能的應(yīng)用化學(xué)環(huán)境。鎢鉻鈷合金也適用于需要高蠕變抗力、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、耐熱蠕變抗力和耐熱腐蝕抗力的領(lǐng)域[2]。4. 7. 8]。如前所述，目前有兩種鎢鉻鈷合金的主要組合。含w的Co-Cr-W-C組合:如鎢鉻鈷合金6. 鎢鉻鈷合金12。鎢鉻鈷礦1和鎢鉻鈷礦190，以及含mo的Co-Cr-Mo-C組合:如鎢鉻鈷礦706。鎢鉻鈷合金712. 鎢鉻鈷合金701和鎢鉻鈷合金790 16。91.

較高的鉻(Cr)含量提供了鎢鉻鈷合金，在高溫下具有較高的耐腐蝕和耐磨性和良好的磁性能。鉻作為碳化物形成劑，是合金基體中最重要的強(qiáng)化元素。鉻還提供了優(yōu)異的耐腐蝕和抗氧化合金。鎢(w)和鉬(Mo)是鎢鉻鈷合金的主要元素，它們能提高合金基體的強(qiáng)度。鉬有助于提高硬度，在合金中形成堅(jiān)硬而穩(wěn)定的碳化物。鉬本身在已知材料中具有第六高的熔點(diǎn)(2623°C)。鎢(W)作為一種合金元素，具有足夠的韌性和硬度。密度高，紅硬度高。碳提供了導(dǎo)電性較低但導(dǎo)熱性最高的合金。鎢鉻鈷合金中的碳化物為合金提供高硬度和紅色硬度。

鋼晶合金中硬質(zhì)碳化物的形成提供了滑動(dòng)磨損和耐磨性，碳化鉻(Cr-C)基體提供了耐磨性。空蝕和腐蝕。鎢鉻鈷合金具有優(yōu)良的金屬對(duì)金屬抗磨損性能[31。下面的表1顯示了不同等級(jí)的鎢鉻鈷合金的化學(xué)成分，而表2顯示了一些可用鎢鉻鈷合金的力學(xué)性能(61。如表2所示。鎢鉻鈷合金的延伸系數(shù)。6和12是非常低的，而鎢鉻鈷合金6B和21是高的，足以適應(yīng)各種應(yīng)用。因此，鎢鉻鈷合金6B和21具有相對(duì)較低的硬度和較高的伸長(zhǎng)率，具有較高的延展性。使它們適合于要求更低的脆性的目的，而這些鎢鉻鈷合金被用作優(yōu)秀的生物材料。硬鎢鉻鈷合金，如鎢鉻鈷合金6。用于磨損和腐蝕速率非常高的氧化鋁精煉廠的硬面泥漿閥[8]。9. 10. 11)。這些閥門需要精確加工，以提供更好的功能表面匹配，以防止流體泄漏，并防止閥門的過(guò)度磨損和腐蝕。較好的加工表面光潔度也能降低腐蝕和腐蝕疲勞裂紋的發(fā)生。unutumau鈷合金的優(yōu)異性能歸因于鈷的晶體性質(zhì)、鉻(Cr)和鉬(Mo)的固溶強(qiáng)化作用、極硬的碳化物的形成以及鉻的耐腐蝕和耐磨性。鎢(W)在鈷合金中提供高密度，創(chuàng)造高硬度和紅色硬度，具有很大的延展性和高耐熱性。鈷合金中的鉬促進(jìn)合金中硬質(zhì)和穩(wěn)定的碳化物。如前所述，鉬本身的熔點(diǎn)在已知金屬中排名第六(2.623°C)

鎢鉻鈷合金的工業(yè)應(yīng)用在工程工業(yè)中使用鎢鉻鈷合金的理由是提供耐腐蝕和耐磨的表面，這將有助于對(duì)抗機(jī)械部件的磨損和腐蝕。然而，耐磨材料具有均勻分布的特點(diǎn)。致密碳化物基體由于其碳化物含量高，自然難以加工。在某些情況下硬質(zhì)合金分布不均勻。較低的熱導(dǎo)率和較高的硬度導(dǎo)致這些材料的切削性能較差。

鈷基合金有時(shí)是非磁性材料，但強(qiáng)度高。這些合金以其高磨損、耐腐蝕和耐熱性能而聞名，具有高硬度但足夠延展性的材料。這些合金即使在高溫下很長(zhǎng)一段時(shí)間也能很好地保持其強(qiáng)度，并且在腐蝕性和酸性環(huán)境中表現(xiàn)良好。如前所述，鈷基合金在體液環(huán)境中表現(xiàn)出優(yōu)異的抗降解性能，這使其成功地應(yīng)用于內(nèi)科手術(shù)和外科植入物。幾項(xiàng)醫(yī)學(xué)測(cè)試已證實(shí)[1。3.鈷基合金具有生物相容性，適合用作外科植入物和骨置換物。根據(jù)其應(yīng)用的常規(guī)他可以將171分為以下幾種:

l?耐磨合金，

l?高溫合金，

l?耐腐蝕合金。

鎢鉻鈷合金(Stellite 6B)和鎢鉻鈷合金(Stellite 6K)屬于高比例(約30%)Cr和約65% Co的耐磨合金。高比例Cr是合金凝固過(guò)程中主要的碳化物形成劑，具有較高的強(qiáng)度。這些合金優(yōu)異的耐磨性歸因于形成的碳化物晶粒的最均勻的富鈷基體。鎢鉻鈷合金6由于其優(yōu)異的耐磨性和韌性，已廣泛應(yīng)用于制造用于采礦、巖石等深部鉆探設(shè)備的切削鉆頭。破碎輥、水泥和鋼鐵設(shè)備、輸送系統(tǒng)、蒸汽渦輪機(jī)防蝕罩、無(wú)法潤(rùn)滑或無(wú)法有效潤(rùn)滑的半套管和襯套。鎢鉻鈷合金6 k。其成分中沒有鉬(Mo)，只有Cr的30%，具有很高的硬度(47 HRC)。是否高度適合生產(chǎn)用于切割軟的有機(jī)材料和植物材料，如煙草

另一種合金，司太立 3，其鎢 (W) 是司太來(lái) 6、6B 和 6K 的 3 倍，并且不含鉬，在腐蝕性環(huán)境中不如司太立 6、6B 和 6K，因此不建議在這種情況下使用。 但由于碳 (C) 含量較高，碳化物的體積分?jǐn)?shù)增加，司太來(lái) 3 的耐磨性是司太來(lái) 6 的 3 到 4 倍，是司太來(lái) 12 的兩倍。司太來(lái) 3 具有更高的紅硬性和抗腐蝕性 像所有司太立合金一樣磨損。 因此，建議使用司太立 3 制造軸承滾珠和滾針、套筒和襯套、非腐蝕環(huán)境中的閥座嵌件、手術(shù)剪式嵌件、燃燒器噴嘴、鋼廠導(dǎo)輥和封合輥。

司太立是鈷基合金組的非常有用和流行的代表。 如前所述，由于上述優(yōu)異的機(jī)械性能，司太立已在許多行業(yè)中得到應(yīng)用，例如石油和天然氣、汽車、航空航天、紙漿和造紙、食品加工、木材和木材、核工業(yè)以及用于生產(chǎn)的醫(yī)療手術(shù)。 手術(shù)工具和人體骨骼/部件更換。 司太立在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用總結(jié)如下。

石油、天然氣和采礦業(yè)

石油、采礦和天然氣工業(yè)中的大多數(shù)機(jī)械部件都受到腐蝕、磨損、高壓、磨損和高溫。 鈷基合金，如司太立 6、12、21 和 6B，提供卓越的耐磨性和耐腐蝕性，從而延長(zhǎng)部件壽命。 耐磨司太立據(jù)說(shuō)，讓石油、天然氣和采礦勘探設(shè)備制造商以及該領(lǐng)域的礦物勘探者[9]。 機(jī)油中常用的司太立6、12、21和6B制成的機(jī)器部件和氣體工業(yè)如下：

l?MWD（隨鉆測(cè)量）和 LWD（隨鉆測(cè)井）內(nèi)部磨損工具，例如轉(zhuǎn)子，定子、葉輪、扶正器、腐蝕嵌件、著陸、磨損和渦輪套筒、釣魚頭；

l?過(guò)濾網(wǎng)；

l?凱利閥內(nèi)件；

l?籠子；

l?抽油桿聯(lián)軸器；

l?環(huán)形防噴器；

l?球和座椅；

l?地下安全閥（擋板、飛鏢）；

l?鉆頭。

如表1和表2所示，鎢鉻鈷合金6、12和6B是富含鎢(W)的合金，其伸長(zhǎng)率非常低(金屬接近1%)，硬度在40-50HRC范圍內(nèi)較高。鎢鉻鈷合金6和鎢鉻鈷合金12含有高比例的鉻(Cr)，使它們具有很高的耐磨性和耐腐蝕性，并提高硬度。所有這些特性使得機(jī)械部件在陸上和海上油氣工廠以及深海鉆井現(xiàn)場(chǎng)具有很高的生存能力。

磨損和腐蝕問(wèn)題據(jù)說(shuō)是煉油工業(yè)的大問(wèn)題。鎢鉻鈷合金可以解決這個(gè)問(wèn)題。延長(zhǎng)使用壽命，減少計(jì)劃外停機(jī)時(shí)間，減少維護(hù)費(fèi)用。用于煉油廠和石化行業(yè)的鎢鉻鈷合金6和12的主要產(chǎn)品有各種噴嘴、溫度計(jì)套管、閥門、閥座、閥滑塊和球、閥塞、閥內(nèi)件、流化催化裂化裝置組件和泵組件。鑄造鎢鉻鈷合金泵殼和葉輪具有最長(zhǎng)的使用壽命，各種尺寸和形狀的噴嘴用于煉油和石化加工廠，用于注入和引入高壓蒸汽、壓縮空氣、碳?xì)浠衔锖推渌瘜W(xué)品?？諝鈻艊娮?，反應(yīng)器進(jìn)料及其他進(jìn)料噴嘴，再生室空氣柵噴嘴，汽提噴嘴，孔板室噴嘴均采用鎢鉻鈷合金[9]制成

噴嘴的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)能夠在一段計(jì)劃時(shí)間內(nèi)保持其結(jié)構(gòu)和尺寸的完整性。鎢鉻鈷合金6和12制成的噴嘴壽命最長(zhǎng)。這兩個(gè)鈷基合金,如表2和圖3顯示,包含在他們的作文大約30%的鈷(Co),而鉻(Cr)內(nèi)容的比例高達(dá)30%,一個(gè)好的鎢(w)。高公司的比例和Cr在鎢鉻鈷合金6和12為噴嘴的長(zhǎng)壽命煉油廠。

受到高溫影響的發(fā)電廠的各種部件，如燃油噴嘴、襯套、密封件和保持器、隔膜、防護(hù)罩、葉片和其他關(guān)鍵部件，都是由鈷基和鎳基合金制成的，因?yàn)榘l(fā)電廠的部分部件需要高溫、磨損、腐蝕和疲勞保護(hù)。鎢鉻鈷合金6和鎢鉻鈷合金12的伸長(zhǎng)率很低(接近1%)，楊氏模量也很高，顯微組織致密，具有很高的防腐和耐磨性能，提供了所需的物理性能。適用于電力、石油化工和煉油廠中許多部件的機(jī)械性能。

紙漿及造紙工業(yè)

鎢鉻鈷合金允許像鎢鉻鈷合金6。6 b。6K和鎢鉻鈷合金12。Delcrome 90解決了一些紙漿和造紙工業(yè)最棘手的磨損問(wèn)題。這些鈷合金用于紙漿和造紙工業(yè)的組件的例子是塞螺桿給料器，黑液噴霧噴嘴，掌心導(dǎo)向器，蒸汽噴嘴，給料輥點(diǎn)，底部分切器品牌，套筒和襯套。

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食品加工行業(yè)

鎢鉻鈷合金用于食品加工工業(yè)中主要要求具有高耐磨性和優(yōu)異的耐腐蝕性的部件。這些產(chǎn)品的一些例子是各種類型的旋鈕。別針。灌木叢中?；钊?、餐具。炊具、食品加工機(jī)械零件及起子螺絲。

木材及木材工業(yè)

鎢鉻鈷合金尖端圓盤鋸齒具有更好的表面光潔度和相當(dāng)長(zhǎng)的操作時(shí)間。盡管鎢鉻鈷合金的硬度低于硬質(zhì)合金，但它具有更強(qiáng)的耐磨性，而且韌性和韌性足以承受沖擊。與自動(dòng)、長(zhǎng)壽命鋸片傾卸設(shè)備配套使用的產(chǎn)品有三角形和矩形鋸片、圓球、三角形和梯形鋸片。??????????

Automotve行業(yè)

鎢鉻鈷合金的歷史與汽車工業(yè)有著直接的聯(lián)系。正如本文開頭所提到的，1900年，埃爾伍德·p·海恩斯(Elwood P. Haynes)在印第安納州一個(gè)叫科科莫(Kokomo)的小鎮(zhèn)首次開發(fā)了鎢鉻鈷合金，用于生產(chǎn)他發(fā)明的無(wú)馬車的各種關(guān)鍵部件。他使用他新獲得專利的鈷鉻合金來(lái)制造內(nèi)燃機(jī)零件。海恩斯還發(fā)現(xiàn)，這些新的鈷合金中的一些比他早些時(shí)候發(fā)明的不銹鋼更耐用[11]。通常鎢鉻鈷合金6。鎢鉻鈷合金6 b。鎢鉻鈷合金12和鎢鉻鈷合金F從20世紀(jì)初開始就用于汽車零部件制造。這些汽車零部件有銷、襯套、墊片、軸、耐磨件、墊圈、凸輪軸、凸輪凸緣、閥門、閥桿尖端、閥座等，通過(guò)鑄造、熔模鑄件等各種工藝生產(chǎn)。采用粉末冶金和等離子轉(zhuǎn)移電弧(PTA)工藝，并采用熱粉末噴涂工藝有些部分[11,12,13,14]。

航空航天工業(yè)

由于金屬間磨損、微動(dòng)、熱腐蝕、顆粒侵蝕等原因，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)存在各種退化問(wèn)題。由于涉及的高溫，這種降解會(huì)加速。一些鎢鉻鈷合金，如鎢鉻鈷合金31。鎢鉻鈷合金6。鎢鉻鈷合金6 b。鎢鉻鈷合金3和鎢鉻鈷合金19被用于提高某些飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)部件的壽命[111]。使用上述鎢鉻鈷合金生產(chǎn)的零件有閃光鑄件、間隔套、桿端軸承、球軸承。軸承圈、燃油噴嘴、旋流器、墊圈、發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、軸承支架等靜態(tài)結(jié)構(gòu)件。鎢鉻鈷合金21和鎢鉻鈷合金31用于鑄造渦輪葉片，用于許多飛機(jī)上的軍用活塞發(fā)動(dòng)機(jī)

醫(yī)療植入物，器械和器械

鎢鉻鈷合金因其耐磨性和耐腐蝕性而廣泛應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備。由海恩斯發(fā)明的粉石的另一個(gè)輔助用途是制造刀具，外科和牙科器械鋒利的工具，這些工具必須具有防腐性，便于清洗，并能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持其鋒利，這對(duì)外科手術(shù)來(lái)說(shuō)是必不可少的。鎢鉻鈷合金用于外科工具的剪刀刀片，針架刀片和其他外科工具。鎢鉻鈷合金，以及在更大程度上的鈦合金，在工業(yè)和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著巨大的，在某些情況下是獨(dú)特的應(yīng)用，總結(jié)如下。目前，鈷和鎳基合金被用于生產(chǎn)牙科修復(fù)體，經(jīng)濟(jì)上比金和銀基合金便宜，但提供足夠的質(zhì)量鎢鉻鈷合金生產(chǎn)各種牙科鎢鉻鈷合金，用于制造牙冠，橋和假牙[3]。如上所述，這些是他們?yōu)檠揽乒I(yè)生產(chǎn)的CoCr和NiCr合金

在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，金屬生物材料用于制造70-80%的植入物。在植入物的制造中，鈷基合金(co -alloy)是對(duì)鈦合金生物相容性的改進(jìn)141. 在特定情況下，co合金的延展性優(yōu)于ti合金。與不銹鋼和鈦合金相比，鈷鉻合金(CoCr)具有最高的耐磨性和更高的強(qiáng)度。但不銹鋼的延展性和循環(huán)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度優(yōu)于鈦合金和鈷合金。另一方面，鈦合金含有鎳(Ni)，最近已被證明對(duì)人體有毒，這使得這些合金比鈷合金的生物相容性更低。鎢鉻鈷合金在人骨置換和外科工業(yè)中的其他應(yīng)用包括單室脛骨假體、間隔脛骨假體。用于膝關(guān)節(jié)假體的旋轉(zhuǎn)脛骨假體和用于髖關(guān)節(jié)假體的壓合ace平板杯

其他應(yīng)用領(lǐng)域

鎢鉻鈷合金應(yīng)用于核工業(yè)。一些由鈷基合金制成的產(chǎn)品是電線。板和焊條。鎢鉻鈷合金用于為海軍制造探照燈反射鏡，在少數(shù)情況下也用于制造車床切削工具。

5 . stelitte生產(chǎn)工藝流程

如前所述，除了一些關(guān)于精密鑄造、燒結(jié)粉末技術(shù)和鎢鉻鈷合金涂層技術(shù)的出版物外，關(guān)于鎢鉻鈷合金加工的出版物并不多。鎢鉻鈷合金耐磨且耐腐蝕，但生產(chǎn)鎢鉻鈷合金產(chǎn)品非常昂貴。適當(dāng)?shù)募庸み^(guò)程。鎢鉻鈷合金的研磨方法尚未發(fā)展起來(lái)。文獻(xiàn)調(diào)查表明，在沉積、覆層、焊接和修整方面做了一些工作。16. 17. 181. 鎢鉻鈷合金在大多數(shù)情況下以涂層的形式使用。粉末和澆鑄在不銹鋼或低碳鋼基體上。也可以修復(fù)磨損表面。通過(guò)鎢鉻鈷合金涂層來(lái)改變結(jié)構(gòu)和機(jī)械部件的原有特征。粉末冶金工藝被有利地用于從鎢鉻鈷合金生產(chǎn)獨(dú)特的機(jī)器部件。下面簡(jiǎn)要介紹鎢鉻鈷合金沉積技術(shù)的各種過(guò)程。

激光熔覆

激光熔覆沉積法是將粉末顆粒沉積在鋼板上，粉末在到達(dá)表面之前被激光束熔化。一層、兩層或五層連續(xù)產(chǎn)生;示例如下圖1所示[15,181]。表面處理增加產(chǎn)品價(jià)值。該工藝可用于舊表面和新表面，以修復(fù)磨損或損壞的表面，并提高新產(chǎn)品的表面質(zhì)量。該方法獲得的尺寸精度較低。因此，有必要鋪設(shè)比實(shí)際需要更多的填充材料，然后對(duì)表面進(jìn)行研磨，必要時(shí)拋光。這使得生產(chǎn)非常昂貴

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等離子體轉(zhuǎn)移電弧(PTA)

如圖2所示，將試件置于等離子槍下，等離子射流均勻穿過(guò)預(yù)先放置層的上方。被該系統(tǒng)包覆后，試件必須緩慢冷卻，以避免在冷卻階段開裂[151。在這個(gè)過(guò)程中，鈉水玻璃被用作預(yù)先放置紫菜的粘合劑。作為鎢鉻鈷合金6切削參數(shù)優(yōu)化研究項(xiàng)目的一部分。Hasan等人[19,20,21,221]使用等離子轉(zhuǎn)移電弧(PTA)系統(tǒng)在鋼基體上采用粉末沉積方法生產(chǎn)鎢鉻鈷合金6樣品:如圖3和4所示。采用氧乙炔炬將AISI 4140鋼基體預(yù)熱至260C，并在沉積前浸泡至平均預(yù)熱溫度150℃，如圖3所示。鎢鉻鈷合金6粉沉積的速度11.5通用使用PTA系統(tǒng)在120 /分鐘和26.2 v .吧臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)在1.5 rpm和PTA珠沿著吧臺(tái)約8毫米的間距提供連續(xù)的鎢鉻鈷合金6層的酒吧大約250毫米的長(zhǎng)度。四根鎢鉻鈷合金6。加工實(shí)驗(yàn)用這種方法制作，三根棒材上有一層鎢鉻鈷合金，一根棒材上有兩層鎢鉻鈷合金。單層鎢鉻鈷合金的問(wèn)題之一是，鎢鉻鈷合金被主要的鐵基板稀釋后，往往會(huì)改變材料的性質(zhì)，而兩層體系的外層的稀釋程度要低得多。

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燒結(jié)

這是一種用粉末材料在模具中壓實(shí)粉末，然后在燒結(jié)爐中加熱壓縮后的零件，從而生產(chǎn)機(jī)器零件的方法。燒結(jié)加強(qiáng)了粉末金屬顆粒之間的結(jié)合。燒結(jié)過(guò)程有兩種方式進(jìn)行。在一種情況下，致密的一種成分熔化了，而在另一種情況下，致密的一種成分不熔化。例如，硬質(zhì)合金的燒結(jié)是在鈷成分的熔點(diǎn)以上進(jìn)行的。碳原子似乎在高能量點(diǎn)溶解到鈷中，在晶粒之間建立橋梁。例如，對(duì)于不熔化的成分，鐵、銅或鎢粉的燒結(jié)是在熔化溫度的60%到80%進(jìn)行的。在接觸點(diǎn)的原子混合在一起并轉(zhuǎn)移火花燒結(jié)是另一種方法，將松散的粉末放在模具中，通過(guò)大電流，同時(shí)施加壓力

Figure 1:?Schematic representation of powder-coated products?

Figure 2:?Schematic diagram of plasma arc cladding process?

Figure 3:?Plasma Arc Cladding Unit

Figure 4:?Steel Bar Heating Process?

鎢鉻鈷合金加工的6個(gè)難點(diǎn)由于鎢鉻鈷合金非常堅(jiān)硬和堅(jiān)韌，很難加工它們，因此用鎢鉻鈷合金制造的零件變得非常昂貴。一般。鎢鉻鈷合金的材料是精確鑄造的，因此需要最少的機(jī)械加工。在大多數(shù)情況下，加工是通過(guò)磨削而不是斜切，這是另一個(gè)昂貴的操作。由于鎢鉻鈷合金的沉積特性，鎢鉻鈷合金很難加工。鎢鉻鈷合金切削性能差的主要原因歸納如下:

l?由于不均勻分布，極硬的碳化物和沿表面的不均勻硬度碳化物；

l?非均質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)； 鈷在 421qC 后變?yōu)?FCC，但在 421qC 以下時(shí)它表現(xiàn)為CPH結(jié)晶結(jié)構(gòu)；

l?高溫加工區(qū)結(jié)構(gòu)中的硬質(zhì)碳化鈷生長(zhǎng)；

l?沉積后冷卻過(guò)程中可能產(chǎn)生高水平殘余應(yīng)力；

l?較高的碳含量導(dǎo)致形成致密的碳化物，使司太立具有相對(duì)較低的熱導(dǎo)電性在切削區(qū)產(chǎn)生相對(duì)較高的溫度；

l?司太立沉積過(guò)程中可能在塊狀材料中生長(zhǎng)氣孔（微米和納米級(jí)）。

如前所述，本研究使用等離子體轉(zhuǎn)移電弧(PTA)方法生產(chǎn)了一些鎢鉻鈷合金6棒材。這些鎢鉻鈷合金棒材被用作可加工性研究的試樣。21日,221年。目前的研究主要集中在鎢鉻鈷合金6的最佳或合理的切削制度(速度、進(jìn)給速度和切削深度)的發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)鎢鉻鈷合金6加工時(shí)盡可能少的表面粗糙度。使用涂層和未涂層硬質(zhì)合金刀具，但不影響幾何和表面質(zhì)量和表面完整性。為了證明新開發(fā)的最優(yōu)/合理切削制度是值得的，我們進(jìn)行了進(jìn)一步的研究，以研究最優(yōu)切削制度在表面完整性方面的性能，特別是在采用鎢鉻鈷合金6開發(fā)的最佳切削制度的加工過(guò)程中，在已加工的子層中開發(fā)的殘余應(yīng)力水平。

本文還對(duì)鎢鉻鈷合金加工層不同深度處的顯微硬度進(jìn)行了分析。該研究給出了在切削力和切削區(qū)產(chǎn)生的熱量的影響下，沿著和穿過(guò)試樣的不同深度的硬度變化的理解。在切割區(qū)產(chǎn)生的熱量能夠改變金相，以及硬度。的加工表面。殘余應(yīng)力水平與金屬硬度之間存在明顯的相關(guān)性omponents。