龍堅(jiān)戰(zhàn)，夏艷萍，陳 沖，陸必志，易茂中，武文花

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Al含量對(duì)TiC-Fe鋼結(jié)硬質(zhì)合金組織與性能的影響

龍堅(jiān)戰(zhàn)1, 2, 3，夏艷萍2, 3，陳 沖1，陸必志2, 3，易茂中1，武文花2, 3

(1. 中南大學(xué) 粉末冶金國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410083；2. 硬質(zhì)合金國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，株洲 412000；3. 株洲硬質(zhì)合金集團(tuán)有限公司，株洲 412000)

為開(kāi)發(fā)新型TiC基鋼結(jié)硬質(zhì)合金，采用Fe2Al5預(yù)合金粉末添加方式和普通液相燒結(jié)法制備不同Al含量(占粘結(jié)相含量的0、0.77%、1.54%、2.3%，質(zhì)量分?jǐn)?shù))的TiC-65%(Fe-Cr-Mo-Al-C)鋼結(jié)硬質(zhì)合金。探討Al含量對(duì)TiC-65%(Fe-Cr-Mo-Al-C)鋼結(jié)硬質(zhì)合金的組織與性能的影響規(guī)律；并考察Al含量對(duì)合金的燒結(jié)性、相種類及硬度的影響規(guī)律。結(jié)果表明：隨Al含量的增加，F(xiàn)e-C合金的包晶反應(yīng)溫度點(diǎn)降低，包晶反應(yīng)區(qū)間、BCC鐵素體區(qū)和低溫區(qū)的-碳化物沉淀區(qū)擴(kuò)大；合金的硬質(zhì)相TiC形貌及分布相近，且Al主要是溶解在粘結(jié)相中；合金的鐵磁性與粘結(jié)相中奧氏體數(shù)量有關(guān)，隨Al含量的增加，淬火+回火態(tài)合金的硬度增加；其斷裂韌性、抗彎強(qiáng)度在Al含量為1.54%時(shí)達(dá)到峰值。

TiC；鋼結(jié)硬質(zhì)合金；Fe-Al-C；組織；性能

鋼結(jié)硬質(zhì)合金是在硬質(zhì)合金基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型工模具材料[1?3]。相比硬質(zhì)合金中的鈷粘結(jié)相來(lái)說(shuō)，它是一種以鋼作粘結(jié)相的耐磨合金。因其具有硬質(zhì)合金的高硬度、高耐磨性和高強(qiáng)度，同時(shí)具有鋼的可加工性、可熱處理性、可鍛性和可焊接性[4]，被認(rèn)為是可加工、可熱處理的硬質(zhì)合金[1]，可廣泛地應(yīng)用于耐磨零件、礦山工具等材料中。鋼結(jié)硬質(zhì)合金中最典型材料是以TiC作為硬質(zhì)相的TiC基鋼結(jié)硬質(zhì)合金[5]，因TiC具有高硬度、抗氧化、耐腐蝕、密度小、熱穩(wěn)定性好以及優(yōu)異的物理化學(xué)性能，一直是鋼結(jié)硬質(zhì)合金中性價(jià)比較高的一種鋼結(jié)硬質(zhì)合金。

TiC基鋼結(jié)硬質(zhì)合金是采用粉末冶金的方法制備的一種復(fù)合材料。硬質(zhì)相TiC主要賦予材料高硬度和高耐磨性；而鋼粘結(jié)相的含量一般大于50%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，對(duì)材料的性能影響更大，同時(shí)，鋼粘結(jié)相可以賦予合金一系列獨(dú)特性能，其成分可根據(jù)具體使用工況和使用性能要求進(jìn)行靈活的調(diào)整，有利于滿足合金使用要求。根據(jù)鋼粘結(jié)相的成分的不同，可以延伸出大量的合金牌號(hào)，如碳鋼、工具鋼、不銹鋼、耐熱鋼基粘結(jié)相。高鋁鋼[6]是一種專用氮化鋼，如38CrMoAl，由于在Fe-C鋼基體中添加Al后能形成納米級(jí)的Fe3AlC沉淀強(qiáng)化相[7]可使鋼基體得到強(qiáng)化，合金經(jīng)過(guò)熱處理和精加工后，具有很高的表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度, 并具有良好的耐熱性及腐蝕性，被廣泛應(yīng)用于軍工、航空工業(yè)和機(jī)械制造等行業(yè)。目前，TiC-(Fe-Cr-Mo)鋼結(jié)硬質(zhì)合金是一種以中合金工具鋼為粘結(jié)相的鋼結(jié)硬質(zhì)合金，如GT35牌號(hào)，其具有較高的耐磨性，被廣泛地應(yīng)用于耐磨零件上。隨著特殊行業(yè)對(duì)零部件性能的要求的多樣化，如應(yīng)用于注塑機(jī)套筒和螺桿(注塑機(jī)的關(guān)鍵部件)上，不僅需要好的耐磨性，還需要合金具有較好的抗腐蝕性能、韌性等性能。而普通的鋼結(jié)硬質(zhì)合金牌號(hào)很難很好地滿足使用要求。因此，有必要根據(jù)使用工況對(duì)鋼粘結(jié)相進(jìn)行改性。而以高鋁鋼作為鋼結(jié)硬質(zhì)合金粘結(jié)相有望制備出高強(qiáng)韌鋼結(jié)硬質(zhì)合金。即添加Al可以提高合金的抗氧化性及抗腐蝕性能，如形成金屬間化合物FeAl[8?9]，可以更有效地改善合金的這些性能。

本文作者結(jié)合熱力學(xué)相圖計(jì)算，在鋼結(jié)硬質(zhì)合金GT35牌號(hào)基礎(chǔ)上，開(kāi)展了添加不同Al含量對(duì)合金性能與組織的影響規(guī)律。研究結(jié)果對(duì)拓寬鋼結(jié)硬質(zhì)合金粘結(jié)相的品種和應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。

1 實(shí)驗(yàn)

以TiC-(Fe-Cr-Mo-C)鋼結(jié)硬質(zhì)合金為研究對(duì)象，其中硬質(zhì)相TiC為35%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)；粘結(jié)相為Fe-Cr-Mo-C，成分為3%Cr、3%Mo、0.5%C，余量Fe；本實(shí)驗(yàn)中Al的添加量為粘結(jié)相的0、0.77%、1.54%、2.3%。試樣成分如表1所列。

表1 實(shí)驗(yàn)合金的化學(xué)成分

本實(shí)驗(yàn)中采用還原Fe粉，費(fèi)氏粒度為30 μm，粉末形貌如圖1(a)所示；Cr以Cr-Fe的形式添加，費(fèi)氏粒度為10 μm；Mo采用Mo粉形式添加，費(fèi)氏粒度為2 μm；為避免Al與Fe發(fā)生劇烈化合放熱反應(yīng)及柯肯達(dá)爾效應(yīng)[10]引起的膨脹，本實(shí)驗(yàn)中Al是采用Fe-Al的中間化合物Fe2Al5[11]預(yù)合金粉末的形式添加，費(fèi)氏粒度為10 μm，粉末形貌如圖1(b)所示。

圖1 原料粉末的顯微形貌

采用粉末冶金制備工藝，經(jīng)配料、混合、干燥、過(guò)篩、壓制、真空燒結(jié)后獲得合金。燒結(jié)溫度為1425 ℃，保溫時(shí)間60 min后隨爐冷卻到室溫。燒結(jié)后，分別對(duì)合金進(jìn)行退火(860 ℃)、油淬(1000 ℃)、回火(200 ℃)等熱處理。

將相應(yīng)的合金制備成金相樣品，在光學(xué)顯微鏡下對(duì)TiC硬質(zhì)相的形貌及分布進(jìn)行檢測(cè)分析；經(jīng)硝酸腐蝕后，檢測(cè)分析粘結(jié)相組織結(jié)構(gòu)；利用差熱分析儀對(duì)不同Al加量的混合粉末進(jìn)行熱效應(yīng)分析；采用X衍射分別對(duì)燒結(jié)態(tài)、退火態(tài)、淬火+回火態(tài)合金進(jìn)行物相檢測(cè)分析，檢測(cè)條件如下：Cu 靶 K、40 kV、40 mA 、2.3 (°)/min；采用阿基米德排水法測(cè)試了合金的密度；采用鈷磁儀測(cè)定合金粘結(jié)相的磁飽和強(qiáng)度即“鐵磁”；采用JSM?6701F型掃描電鏡(Jeol，日本)和能譜儀分析檢測(cè)粘結(jié)相的成分含量；用三點(diǎn)彎曲法測(cè)定試樣(尺寸為5.25 mm×6.5 mm×20 mm)的抗彎強(qiáng)度；用維氏硬度計(jì)(30 kg)測(cè)定合金的硬度及壓痕法測(cè)定合金的斷裂韌性。

由于TiC性能穩(wěn)定，同時(shí) Mo、Cr加量較少而對(duì)Fe基粘結(jié)相的影響較小。為了簡(jiǎn)化，本文作者重點(diǎn)研究C、Al對(duì)Fe基粘結(jié)相即Fe-Al-C粘結(jié)相的影響?；贑ALPHAD方法，利用文獻(xiàn)報(bào)道的熱力學(xué)參數(shù)[12]，采用ThermoCalc軟件對(duì)Fe-Al-C三元系粘結(jié)相系統(tǒng)進(jìn)行熱力學(xué)計(jì)算。

2 結(jié)果與討論

2.1 熱力學(xué)計(jì)算及相圖

根據(jù)文獻(xiàn)[13]，不同Al含量的Fe-Al-C粘結(jié)相的平衡相圖如圖2所示。相圖上的包晶反應(yīng)區(qū)間對(duì)應(yīng)兩個(gè)重要的碳平衡點(diǎn)(如圖中兩條藍(lán)色線標(biāo)識(shí)位置)，在這兩個(gè)碳含量成分區(qū)間合金發(fā)生包晶反應(yīng)，即液相+ BCC→FCC。在高鋁鋼的連鑄過(guò)程中，在該成分區(qū)間的鋼容易出現(xiàn)熱裂紋等缺陷[14]。為避免包晶反應(yīng)易產(chǎn)生缺陷的影響，本實(shí)驗(yàn)中粘結(jié)相中的C含量設(shè)定為0.5%，在包晶反應(yīng)區(qū)右方。根據(jù)平衡相圖，有以下規(guī)律，隨Al含量的增加，包晶反應(yīng)溫度點(diǎn)降低；包晶反應(yīng)區(qū)間擴(kuò)大；FCC奧氏體區(qū)縮小，BCC鐵素體區(qū)擴(kuò)大；且在低溫區(qū)開(kāi)始出現(xiàn)-碳化物沉淀。

圖2 不同Al含量Fe-Al-C合金的計(jì)算相圖[13]

為了精確預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)Al含量重新計(jì)算的Fe-Al-C三元系垂直截面圖如圖3所示。本實(shí)驗(yàn)中成分如圖中虛線標(biāo)識(shí)(C含量0.5%)。Al為鐵素體穩(wěn)定化元素，同樣地，從圖3可以看出，隨Al含量的增加，BCC鐵素體區(qū)擴(kuò)大，相圖整體右移。同時(shí)包晶溫度點(diǎn)降低。

圖3 不同Al含量Fe-Al-C計(jì)算相圖

2.2 燒結(jié)過(guò)程中的熱效應(yīng)

對(duì)添加不同Al含量的混合料進(jìn)行了差熱分析檢測(cè)，在600~1450 ℃溫度區(qū)間的結(jié)果如圖4所示。隨著Al含量的增加，出現(xiàn)液相的溫度略有降低，如(Al)=0、(Al)=0.77%、(Al)=1.54%、(Al)=2.3%合金的液相溫度分別為1427、1422、1418和1420 ℃。從圖3可知，隨Al含量的增加，合金的包晶反應(yīng)溫度點(diǎn)下降，使合金出現(xiàn)液相的溫度點(diǎn)降低；同時(shí)，實(shí)驗(yàn)點(diǎn)所在位置的奧氏體相區(qū)右移，又使得開(kāi)始出現(xiàn)液相溫度點(diǎn)增高。這兩種影響因素同時(shí)作用于開(kāi)始出現(xiàn)液相溫度點(diǎn)，相互抵消，導(dǎo)致出現(xiàn)液相的溫度相差不大。

圖4 不同Al含量合金混合料的差熱分析曲線

盡管隨著Al含量的增加，出現(xiàn)液相溫度點(diǎn)受兩種相反的作用而相互抵消，使得出現(xiàn)液相溫度點(diǎn)相差不大。但是，合金燒結(jié)時(shí)出現(xiàn)的液相量存在差異。如(Al)=1.54%和(Al)=2.3%合金在燒結(jié)1425 ℃可能超過(guò)包晶溫度點(diǎn)。由相圖杠桿定律可知，其液相量比例會(huì)出現(xiàn)大幅度提高。如合金(Al)=0和(Al)=1.54%經(jīng)1425 ℃真空燒結(jié)后的實(shí)物照片如圖5所示。燒結(jié)后，合金(Al)=1.54%出現(xiàn)了明顯的變形，且其底部有明顯的液相流動(dòng)痕跡。而合金(Al)=0燒結(jié)后的表面狀況屬于正常范圍?？傊SAl含量的增加，合金出現(xiàn)液相的溫度點(diǎn)接近，但燒結(jié)過(guò)程中出現(xiàn)的液相量增加。

圖5 1425 ℃液相燒結(jié)后的實(shí)物照片

2.3 顯微結(jié)構(gòu)特征

經(jīng)1425 ℃燒結(jié)后的合金的顯微組織如圖6所示。由圖6可以看出，隨著Al含量的增加，合金的硬質(zhì)相TiC形貌及分布相近。一方面是由于TiC在燒結(jié)過(guò)程中性能穩(wěn)定，TiC晶粒不易發(fā)生較大的轉(zhuǎn)變；另一方面，粘結(jié)相的基本成分和結(jié)構(gòu)接近。Al的變化幅度相對(duì)較小，如圖3所示，燒結(jié)后，其粘結(jié)相成分點(diǎn)仍然位于奧氏體區(qū)。因此，粘結(jié)相對(duì)硬質(zhì)相TiC的形貌影響不大。

圖6 不同鋁含量合金的顯微組織

2.4 粘結(jié)相相種類及成分

2.4.1 相種類

Al是擴(kuò)大鐵素體區(qū)元素，隨著Al含量的增加，相圖整體向右偏移，相當(dāng)于碳含量減小。也就是說(shuō)隨Al含量的增加相當(dāng)于降低合金中C含量。而一般來(lái)說(shuō)，冷卻轉(zhuǎn)變曲線即C曲線隨C含量多少而發(fā)生變 化。即碳含量越低，一般來(lái)說(shuō)s和f越高，碳濃度低的區(qū)域先轉(zhuǎn)化成為馬氏體后(馬氏體相變屬于無(wú)擴(kuò)散型切變，相變后發(fā)生體積膨脹)，碳濃度高區(qū)域的奧氏體由于體積膨脹而受空間的限制不能相變，導(dǎo)致該部分只能以殘余奧氏體存在。

不同Al含量燒結(jié)態(tài)合金的XRD譜如圖7(a)所示。由圖7(a)可以看出，合金中都存在一定含量的奧氏體(43°處)。但由于鐵素體與馬氏體(45°)的X衍射峰重疊，很難區(qū)分。但馬氏體與鐵素體的硬度相差大。結(jié)合合金的硬度(見(jiàn)圖10(a))來(lái)分析，可以看出燒結(jié)態(tài)合金的硬度隨Al含量的增加略有降低。說(shuō)明合金粘結(jié)相中存在馬氏體相，且其數(shù)量是逐漸減少的。這與Al提高s和f的作用效果是一致的?？傊瑹Y(jié)態(tài)合金的粘結(jié)相的相種類與隨爐冷卻的速度有關(guān)，其冷卻速度在3~10 ℃/min，冷卻速度較慢，除了大部分的鐵素體外，還會(huì)形成少量的奧氏體和馬氏體。

對(duì)于1000 ℃淬火+200 ℃回火態(tài)合金來(lái)說(shuō)，其冷卻快，合金粘結(jié)相主要發(fā)生馬氏體相變。如圖7(c)所示，隨Al含量的增加，合金粘結(jié)相除了大部分的馬氏體組織外，奧氏體組織逐漸增加。其中(Al)=0合金只有馬氏體組織；(Al)=1.54%合金的粘結(jié)相由馬氏體和奧氏體組成，其金相組織如圖8(a)所示。(Al)=2.3%合金粘結(jié)相中的殘余奧氏體(43°)最多。同樣地，結(jié)合圖10(b)中的硬度變化可以看出，其整體硬度值大大高于燒結(jié)態(tài)合金的，進(jìn)一步證明了合金粘結(jié)相中大部分是馬氏體組織。另外，盡管Al含量的增加使得合金粘結(jié)相中的殘余奧氏體數(shù)量增加，但淬火+回火態(tài)合金的硬度并沒(méi)有隨Al含量的增加而降低。這可能是由于合金的硬度除了受粘結(jié)相馬氏體數(shù)量影響外，還可能與低溫區(qū)(高Al含量)析出的納米-碳化物沉淀有 關(guān)[15?16]，如圖2(c)和(d)所示。

對(duì)于860 ℃退火態(tài)合金來(lái)說(shuō)，粘結(jié)相相成分主要由鐵素體和Fe3C構(gòu)成，如圖7(b)所示。退火態(tài)的(Al)=1.54%合金的粘結(jié)相金相組織如圖8(b)所示，可以發(fā)現(xiàn)粘結(jié)相組織除了大部分的鐵素體外，還存在少量的Fe3C相。如表3所列的退火態(tài)合金硬度在450HV左右，遠(yuǎn)低于燒結(jié)態(tài)(600HV左右)和淬火+回火態(tài)合金(900HV左右)的硬度。這與合金粘結(jié)相中的相種類和數(shù)量是一致。

圖7 不同狀態(tài)合金的XRD譜

圖8 腐蝕后Al含量1.54%合金的粘結(jié)相組織

表3 合金的物理力學(xué)性能

2.4.2 粘結(jié)相成分

燒結(jié)后，對(duì)(Al)=1.54%合金的粘結(jié)相的成分進(jìn)行了能譜分析，如圖9所示。能譜成分結(jié)果如表2所列?？梢钥闯?，粘結(jié)相中的Al含量為1.33%，與理論含量1.54%接近。說(shuō)明Al主要是溶解于粘結(jié)相中。從而也進(jìn)一步說(shuō)明Al主要是通過(guò)影響粘結(jié)相而影響合金的組織與性能。

表2 Al含量1.54%合金粘結(jié)相的能譜分析結(jié)果

圖9 Al含量1.54%合金粘結(jié)相的顯微形貌及相應(yīng)區(qū)域的EDS譜

2.5 物理力學(xué)性能

不同Al含量合金的物理力學(xué)性能如表3所列，可以看出不同狀態(tài)合金的密度相差不大。但由于Al的密度小(2.7 g/cm3)，燒結(jié)后合金的密度隨Al含量增加而降低。

2.5.1 鐵磁及硬度

不同熱處理狀態(tài)合金的磁性能及硬度如圖10所示。由于奧氏體不顯磁性或弱磁性，因此鐵磁值在一定程度上可以代表鐵素體或馬氏體的含量。通過(guò)測(cè)量合金中磁性物質(zhì)的含量即“鐵磁”(粘結(jié)相的磁飽和強(qiáng)度)對(duì)奧氏體含量可以做定性的分析。如對(duì)燒結(jié)態(tài)(隨爐冷卻3~10 ℃/min)合金來(lái)說(shuō)，如圖7(a)所示，43°處的奧氏體峰較低，奧氏體含量幾乎沒(méi)有變化。但從“鐵磁”值來(lái)說(shuō)，如圖10(a)所示，隨Al含量的增加，“鐵磁”值略有減小，說(shuō)明奧氏體數(shù)量略有增加；同樣，對(duì)于1000 ℃淬火態(tài)+200 ℃回火態(tài)的合金來(lái)說(shuō)，如圖7(c)所示，隨Al的增加，奧氏體峰出現(xiàn)明顯的增加，相應(yīng)的對(duì)應(yīng)于“鐵磁”值來(lái)說(shuō)，其隨Al的增加，“鐵磁”值也出現(xiàn)了明顯地減小，如圖10(b)所示。而對(duì)于860℃退火態(tài)合金來(lái)說(shuō)，如表3所列，“鐵磁”值幾乎相等，且合金都具有較低的硬度值，說(shuō)明退火態(tài)合金組織大部分轉(zhuǎn)變成鐵素體組織。

圖10 不同熱處理狀態(tài)合金的硬度和粘結(jié)相磁飽和強(qiáng)度

對(duì)于硬度來(lái)說(shuō)(見(jiàn)圖10(a))，燒結(jié)態(tài)合金在隨爐冷卻過(guò)程中，合金粘結(jié)相存在多種組織，以鐵素體為主，含有少量的馬氏體和奧氏體。隨Al含量的增加，粘結(jié)相中馬氏體數(shù)量減小，合金的硬度值也是略有下降。同樣，對(duì)于1000 ℃淬火態(tài)+200 ℃回火態(tài)的合金來(lái)說(shuō)，粘結(jié)相組織主要是馬氏體，且隨合金中的Al含量的增加，奧氏體組織逐漸增加。同時(shí)納米級(jí)的-碳化物(Fe3AlC)沉淀析出強(qiáng)化的作用，使得合金的硬度隨Al含量的增加而提高。

2.5.2 抗彎強(qiáng)度及斷裂韌性

1000 ℃淬火態(tài)+200 ℃回火態(tài)合金的抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性如圖11所示?？梢钥闯觯S著Al含量的增加，合金的斷裂韌性和抗彎強(qiáng)度在(Al)=1.54%成分處都存在一個(gè)峰值。斷裂韌性和抗彎強(qiáng)度都不同程度地受粘結(jié)相的相種類和顯微組織結(jié)構(gòu)的影響。一方面，隨Al含量的增加，合金淬火態(tài)+回火態(tài)合金粘結(jié)相中的奧氏體數(shù)量增加，合金的韌性提高，但強(qiáng)度降低；另一方面，納米級(jí)的-碳化物(Fe3AlC)[7]強(qiáng)化相的含量隨Al含量的增加而增加，對(duì)粘結(jié)相起增強(qiáng)作用，但提高合金強(qiáng)度的同時(shí)，也降低了合金的塑韌性。因此，兩個(gè)因素的影響，使得(Al)=1.54%合金在斷裂韌性和抗彎強(qiáng)度上達(dá)到了峰值。

圖11 不同Al含量合金的斷裂韌性和抗彎強(qiáng)度

3 結(jié)論

1) 根據(jù)Fe-Al-C三元計(jì)算相圖，隨Al含量的增加，包晶反應(yīng)溫度點(diǎn)降低；包晶反應(yīng)區(qū)間、BCC鐵素體區(qū)和低溫區(qū)的-碳化物沉淀區(qū)擴(kuò)大。

2) 隨Al含量的增加，合金燒結(jié)時(shí)出現(xiàn)液相溫度點(diǎn)略有降低，但液相量增大。

3) 隨著Al含量的增加，合金硬質(zhì)相TiC基本保持不變。Al主要是溶解在粘結(jié)相中。

4) 合金不同熱處理狀態(tài)的鐵磁與粘結(jié)相中奧氏體數(shù)量有關(guān)。

5) 隨Al含量的增加，合金淬火+回火態(tài)的硬度增加；其斷裂韌性、抗彎強(qiáng)度在Al含量為1.54%時(shí)達(dá)到峰值。

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(編輯 龍懷中)

Effects of Al content on microstructure andmechanical properties of TiC-Fe alloys

LONG Jian-zhan1, 2, 3, XIA Yan-ping2, 3, CHEN Chong1, LU Bi-zhi2, 3, YI Mao-zhong1, WU Wen-hua2, 3

(1. State Key Laboratory of Powder Metallurgy, Central South University, Changsha 410083, China;2. State Key Laboratory of Cemented Carbide, Zhuzhou 412000, China;3. Zhuzhou Cemented Carbide Group Co., Ltd., Zhuzhou 412000, China)

In order to develop new TiC based steel bonded carbide，TiC-65%(Fe-Cr-Mo-Al-C) (mass fraction) hard alloys with different Al contents (with respect to binder phase contents of 0, 0.77%, 1.54%, 2.3%, mass fraction) were prepared by common liquid phase sintering method with addition of Fe2Al5prealloyed powder. The effects of Al contents on the microstructure and mechanical properties of TiC-65%(Fe-Cr-Mo-Al-C) alloys were explored. The effects of Al contents on the sinterability, phase species and hardness of alloys were investigated. The results show that, according to the calculated phase diagrams of the Fe-Al-C alloys, with the increase of Al content, the peritectic reaction temperature decreases and the intervals of peritectic reaction, BCC ferrite and low temperature region-carbide precipitation zone expand. With the increase of Al contents, the morphology and distribution of hard phase TiC are similar. Al dissolves into the binder phase. The ferromagnetic is connected with the amount of austenite of binder phase. With the increase of Al content, the hardness of quenched and tempered alloys increases with the increase of Al content. And their fracture toughness and bending strength reach the peak values.

TiC; steel bonded carbide; Fe-Al-C; microstructure; property

Fund Project: Project (2012CB723906) supported by the National Key Basic Research Program of China

2015-06-29; Accepted date: 2015-10-29

YI Mao-zhong; Tel: +86-731-88877700; E-mail: yimaozhong@126.com

1004-0609(2016)-02-0383-09

TF125.3

A

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目(2012CB723906)

2015-06-29；

2015-10-29

易茂中，教授，博士；電話：0731-88877700；E-mail：yimaozhong@126.com