本发明专利技术公开了一种在粗晶硬质合金表面产生裂纹的方法，本发明专利技术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，本发明专利技术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。面进行观测到裂纹的扩展行为。面进行观测到裂纹的扩展行为。
【技术实现步骤摘要】
一种在粗晶硬质合金表面产生裂纹的方法
[0001]本专利技术涉及冶金
，具体涉及一种在粗晶硬质合金表面产生裂纹的方法。
技术介绍
[0002]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。
[0003]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。
技术实现思路
[0004]针对现有技术的不足，本专利技术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。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采取如下技术方案：
[0006]一种在粗晶硬质合金表面产生裂纹的方法，包括如下步骤：
[0007](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；
[0008](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；
[0009](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；
[0010](4)重复步骤(3)直到裂纹链接切口尖端和维氏压痕尖端；
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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％。
[0015]优选的，步骤(3)中，保持时间为4～6min。
[0016]优选的，步骤(3)中，加载速度为0.05～0.5mm/min。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0018]本专利技术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，本专利技术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
[0019]图1为粗晶硬质合金表面裂纹形成装置；
[0020]图2为本专利技术实施例1中裂纹扩展路径图，其中(a)为第一次加载
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保压
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卸载后裂纹形貌图，(b)为第二次加载
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保压
‑
卸载后裂纹形貌图。
具体实施方式
[0021]以下通过具体较佳实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术并不仅限于以下的实施例。
[0022]需要说明的是，无特殊说明外，本专利技术中涉及到的化学试剂均通过商业渠道购买。
[0023]实施例1
[0024]一种在粗晶硬质合金表面产生裂纹的方法，包括如下步骤：
[0025]用线切割在长方体(20mm
×
5mm
×
5mm)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2mm，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，其中维氏压痕沿着切口方向向外延伸，直至无法引入，第一个维氏压痕离切口的距离为180μm，维氏压痕的中心间距为200μm，预处理后的试样采用三点弯曲试验机对其进行加载试验，横向跨距为14.5mm，加载至断裂荷载的75％，保持荷载4min后卸载，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，发现裂纹扩展65μm，如图2(a)中所示；重复加载
‑
保载
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卸载，第二次发现裂纹进一步扩展至130μm，如图2(b)中所示，裂纹链接至维氏压痕尖端。
[0026]实施例2
[0027]一种在粗晶硬质合金表面产生裂纹的方法，包括如下步骤：
[0028]用线切割在长方体(20mm
×
5mm
×
6mm)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3mm，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，其中维氏压痕沿着切口方向向外延伸，直至无法引入，第一个维氏压痕离切口的距离为210μm，维氏压痕的中心间距为240μm，预处理后的试样采用三点弯曲试验机对其进行加载试验，横向跨距为14.5mm，加载至断裂荷载的73％，保持荷载5min后卸载，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，发现裂纹扩展70μm；重复加载
‑
保载
‑
卸载，第二次发现裂纹进一步扩展至140μm；重复加载
‑
保载
‑
卸载，第三次发现裂纹链接至维氏压痕尖端。
[0029]实施例3
[0030]一种在粗晶硬质合金表面产生裂纹的方法，包括如下步骤：
[0031]用线切割在长方体(20mm
×
5mm
×
5mm)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2.5mm，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，其中维氏压痕沿着切口方向向外延伸，直至无法引入，第一个维氏压痕离切口的距离为150μm，维氏压痕的中心间距为220μm，预处理后的试样采用三点弯曲试验机对其进行加载试验，横向跨距为14.5mm，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种在粗晶硬质合金表面产生裂纹的方法，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的在粗晶硬质合金表面产生裂纹的方法，其特征在于，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。3.根据权利要求2所述的在粗晶硬质合金表面产生...
【专利技术属性】
技术研发人员：于淞百，张建峰，闵凡路，姚占虎，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：
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