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F10超粗晶粒凿岩硬质合金的应用

  
发布时间:2014年10月16日 来源:F10钨钢 点击:
    
F10超粗晶粒凿岩硬质合金的应用

凿岩用硬质合金的工作环境恶劣,工作对象岩层的状况复杂多变,因此其损坏和失效的方式也不一样,研究发现凿岩时合金发生失效有下述几种主要形式:冲击疲劳、磨粒磨损和热疲劳。对于硬岩层来说,磨粒磨损程度相对低一些,比如花岗岩(采用冲击式或旋转冲击式钻机),合金失效主要由冲击和冲击疲劳导致。合金的抗压强度和抗弯强度可直接与合金抗冲击疲劳性能相关;此外,还与合金纯净度、WC晶粒度和Co相平均自由程相关。进一步讲,合金的抗冲击疲劳性能直接与冲击能量相关。 

对于中硬岩层,比如石英岩(采用冲击式钻机),磨粒磨损占主导地位。磨粒磨损一般由两方面组成:磨粒和合金接触点上的微裂纹、Co相的提前损耗。前者主要发生在硬脆合金上,而且磨粒有高的断裂强度时;后者主要发生在更多Co含量的较软合金上,且此时的磨粒非常易碎。是厦门金鹭特种合金有限公司生产的GF20D牌号钻齿镶在潜孔钻上打石英岩约500米深后磨损面的扫描电镜照片。GF20D牌号是由含94%的晶粒尺寸为2-3um WC和6%的Co组成,其硬度为HV30:1430。可以看到Co相的提前磨损和WC相的破裂与剥落,是一种典型的磨粒磨损。 

对于软岩层来说,比如砂岩,合金失效主要热疲劳失效占主导,同时伴随有磨粒磨损。而对于超软岩层来说,比如方解石岩层和石灰石岩层,合金失效主要由热疲劳导致。裂纹的扩展和Co相的提前损耗将会直接影响钻齿的寿命。尤其在凿进磁铁矿时,合金齿上的热疲劳裂纹或称为爬行裂纹占了主导性位置。是硬质合金钻齿钻磁铁矿时形成的典型的高低起伏的龟裂形貌 。是硬质合金钻齿在磁铁矿上钻了约5m的传统抛光横截面扫描电镜照片,硬质合金钻齿牌号由含94%的晶粒尺寸为5um WC和6%的Co组成,其硬度为1230HV 。从照片上可以看出合金表面产生的热疲劳裂纹已向合金内部扩展。

F10超粗晶粒凿岩硬质合金的应用