[发明专利]一种在粗晶硬质合金表面产生裂纹的方法

说明书

本发明公开了一种在粗晶硬质合金表面产生裂纹的方法，本发明通过利用直切口和维氏压痕协同形成裂纹源，并对压痕分布及切口与压痕间的距离进行设计，再通过加载定量荷载使裂纹稳定扩展，在合金表面形成可观测裂纹，本发明通过在硬质合金内部引入稳定扩展的长裂纹，能够维持试样整体不破坏的状态，并能够在试样表面进行观测到裂纹的扩展行为。

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种在粗晶硬质合金表面产生裂纹的方法。

背景技术

硬质合金是硬质相(碳化钨、碳化钛等)和粘结相(钴、镍、铁等)通过粉末冶金法制备而成的一种超硬复合材料，硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度，其广泛用作刀具材料，如车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀等，用于切削铸铁、有色金属、塑料、化纤、石墨、玻璃、石材和普通钢材，也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材料。

硬质合金材料随着碳化钨晶粒的粒度增加，其断裂韧性不断提升，同时抗裂纹扩展能力也不断提升，此时，常规的压痕法难以在硬质合金表面形成足够长的裂纹，以用于探究裂纹在硬质合金内部的扩展行为；目前，通过桥压法及在循环弯曲-压缩的方式可以在硬质合金表面产生稳定的裂纹，然而这些方法对试样尺寸和设备的要求较高，提高了测试成本，因此，有必要寻找一种在硬质合金表面形成裂纹的简易方式。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种在粗晶硬质合金表面产生裂纹的方法，通过简易的方法在硬质合金表面形成可观测裂纹，以方便探究裂纹扩展行为。

为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种在粗晶硬质合金表面产生裂纹的方法，包括如下步骤：

(1)用线切割在长l，宽w，高h的长方体试样的l×h面中心沿着w方向引入直切口，切口垂直于l×h面，切口深度为a；

(2)对试样的一个l×w面进行抛光处理，并在试样抛光表面沿着切口方向等距引入一列维氏压痕；

(3)采用三点弯曲试验机对试样进行加载，横向跨距为s，加载至指定荷载后，保持一段时间再卸载，并用光学显微镜观察切口尖端和维氏压痕尖端之间的裂纹；

(4)重复步骤(3)直到裂纹链接切口尖端和维氏压痕尖端；

其中，l为1.3～1.5s，w为0.3～0.5l，h为0.5～1w，a为0.3～0.5h。

优选的，步骤(2)中，第一个朝向切口尖端的维氏压痕与切口距离为100～250μm；进一步优选的，第一个朝向切口尖端的维氏压痕与切口距离为150～200μm。

优选的，步骤(2)中，维氏压痕的中心间距为200～300μm；进一步优选的，维氏压痕的中心间距为200～250μm。

优选的，步骤(3)中，加载载荷为试样断裂载荷的70～90％；进一步优选的，加载载荷为试样断裂载荷的80～85％。

优选的，步骤(3)中，保持时间为4～6min。

优选的，步骤(3)中，加载速度为0.05～0.5mm/min。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明利用直切口和维氏压痕协同形成裂纹源，并对压痕分布及切口与压痕间的距离进行设计，再通过加载定量荷载使裂纹稳定扩展，在合金表面形成可观测裂纹，本发明通过在硬质合金内部引入稳定扩展的长裂纹，能够维持试样整体不破坏的状态，并能够在试样表面进行观测到裂纹的扩展行为。

附图说明

图1为粗晶硬质合金表面裂纹形成装置；