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預熱處理的時間長短對硬質合金刀具的性能有何影響？
1. **硬度方面**
- **短時間預熱（小于30分鐘）**
- **原理**：在短時間預熱時，刀具材料內(nèi)部成分的擴散和組織結構的調(diào)整不充分。對于硬質合金刀具，如WC - Co合金，Co粘結相來不及充分流動并填充WC顆粒間的間隙，導致在后續(xù)燒結過程中，WC顆粒間的結合不夠緊密。
- **影響**：這樣會使刀具的硬度提升有限，甚至可能因為組織結構不夠致密而使硬度略低于經(jīng)過適當時間預熱的刀具。一般來說，硬度可能會比經(jīng)過合適預熱時間（如1 - 2小時）的刀具低3% - 5%。
- **中等時間預熱（30 - 90分鐘）**
- **原理**：這個時間段內(nèi)，隨著預熱時間的增加，刀具材料中的成分開始充分擴散。例如，在WC - Co硬質合金中，Co粘結相能夠更好地在WC顆粒間擴散，使WC - Co的結合更加緊密。同時，材料內(nèi)部的殘余應力也得到了較好的釋放，為后續(xù)的燒結過程創(chuàng)造了有利條件。
- **影響**：刀具的硬度會有所提高。在合適的預熱溫度下（如400 - 600℃），經(jīng)過60 - 90分鐘預熱后，刀具的硬度相比未預熱或短時間預熱的刀具可提高5% - 8%。這是因為組織結構更加致密，硬質相和粘結相之間的結合力增強。
- **長時間預熱（大于90分鐘）**
- **原理**：如果預熱時間過長，在較高的預熱溫度下，可能會出現(xiàn)一些不利的組織變化。例如，在WC - TiC - Co硬質合金中，長時間預熱可能會導致TiC硬質相的聚集或長大，使硬質相的分布不再均勻。同時，對于一些含有易擴散成分的合金，過度預熱可能會使成分過度擴散，改變材料原有的理想配比。
- **影響**：刀具的硬度可能會下降。例如，當WC - TiC - Co硬質合金在500 - 600℃預熱時間超過120分鐘后，硬度可能會比比較好預熱時間下的刀具降低3% - 6%，這是因為硬質相分布變化和成分比例改變影響了刀具的微觀結構和性能。
2. **韌性方面**
- **短時間預熱（小于30分鐘）**
- **原理**：由于短時間預熱不能充分釋放材料內(nèi)部的殘余應力，在后續(xù)燒結過程中，這些殘余應力可能會在刀具內(nèi)部積累。而且，成分擴散不充分也會導致刀具內(nèi)部組織結構不夠均勻，存在局部應力集中的情況。
- **影響**：刀具的韌性較差。在實際使用中，這種刀具在受到切削力沖擊時，更容易產(chǎn)生裂紋或崩刃。例如，與經(jīng)過適當預熱時間（如1 - 2小時）的刀具相比，短時間預熱的刀具在沖擊韌性測試中，吸收的能量可能會低10% - 15%。
- **中等時間預熱（30 - 90分鐘）**
- **原理**：中等時間預熱可以有效地釋放材料內(nèi)部的殘余應力，并且使成分均勻化。這使得刀具在后續(xù)燒結后，內(nèi)部組織結構更加均勻，應力分布更加合理。例如，在WC - Co硬質合金刀具中，Co粘結相均勻分布可以更好地緩沖切削過程中的沖擊力。
- **影響**：刀具的韌性會顯著提高。在合適的預熱溫度下，經(jīng)過60 - 90分鐘預熱后，刀具的韌性相比未預熱或短時間預熱的刀具可提高15% - 20%。這是因為內(nèi)部應力得到釋放，組織結構更加合理，能夠更好地抵抗裂紋的產(chǎn)生和擴展。
- **長時間預熱（大于90分鐘）**
- **原理**：長時間預熱雖然能進一步釋放應力，但可能會導致組織結構的劣化。如前所述，長時間預熱可能會引起硬質相的聚集或成分的過度擴散，破壞了原本良好的組織結構，產(chǎn)生新的應力集中點。
- **影響**：刀具的韌性會下降。例如，當WC - TiC - Co硬質合金在500 - 600℃預熱時間超過120分鐘后，韌性可能會比比較好預熱時間下的刀具降低5% - 10%，因為組織結構的變化使得刀具在承受沖擊力時更容易出現(xiàn)裂紋。
3. **耐磨性方面**
- **短時間預熱（小于30分鐘）**
- **原理**：短時間預熱使得刀具材料的組織結構不夠致密，WC顆粒間的結合不夠緊密，表面平整度也可能較差。在切削過程中，刀具表面更容易受到磨損，而且由于內(nèi)部結構疏松，硬質相容易脫落。
- **影響**：刀具的耐磨性較低。例如，在模擬切削試驗中，與經(jīng)過適當預熱時間（如1 - 2小時）的刀具相比，短時間預熱的刀具在相同切削條件下，刀具后刀面的磨損量可能會增加10% - 15%。
- **中等時間預熱（30 - 90分鐘）**
- **原理**：中等時間預熱后，刀具的組織結構致密，硬質相和粘結相結合良好，表面質量也得到改善。在切削過程中，刀具能夠更好地抵抗工件材料的摩擦和磨損，而且內(nèi)部結構穩(wěn)定，硬質相不易脫落。
- **影響**：刀具的耐磨性會提高。在合適的預熱溫度下，經(jīng)過60 - 90分鐘預熱后，刀具的耐磨性相比未預熱或短時間預熱的刀具可提高15% - 20%。這是因為刀具的微觀結構更加有利于抵抗磨損。
- **長時間預熱（大于90分鐘）**
- **原理**：長時間預熱導致的硬質相聚集和組織結構變化會影響刀具的耐磨性。刀具表面可能會因為硬質相分布變化而出現(xiàn)局部硬度差異，在切削過程中，這些區(qū)域更容易磨損，而且硬質相的脫落風險也會增加。
- **影響**：刀具的耐磨性會下降。例如，當WC - TiC - Co硬質合金在500 - 600℃預熱時間超過120分鐘后，耐磨性可能會比比較好預熱時間下的刀具降低8% - 12%。
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