Fe基胎體中添加Zn粉后的金剛石磨邊輪組織及性能*

孫為云, 孫長(zhǎng)紅, 康 杰, 于 奇, 丁紫陽(yáng), 劉勝新

(1. 鄭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 材料工程系, 鄭州 450121)(2. 鄭州機(jī)械研究所, 新型釬焊材料與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 鄭州 450001)(3. 鄭州大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院, 鄭州 450001)

金剛石磨邊輪是加工陶瓷拋光磚棱邊的重要工具。陶瓷拋光磚是一種多晶復(fù)合材料，種類(lèi)繁雜，具有耐磨性好、硬度高、薄脆、耐熱沖擊性差等特點(diǎn)[1]，對(duì)其加工難度較大，所以對(duì)金剛石磨邊輪的性能要求很高。磨邊輪主要由金剛石、胎體材料、鋼基體3部分組成，胎體材料自身的力學(xué)性能、胎體與金剛石間的界面結(jié)合強(qiáng)度以及胎體與鋼基體的焊接強(qiáng)度等均是影響磨邊輪使用性能和壽命的重要因素[2]。目前，金剛石磨邊輪的胎體主要采用金屬基結(jié)合劑，常用的有加工平板玻璃用的Co基[3]，切割磨削石材、瓷質(zhì)磚用的Cu基[4]、Al基[5]和Fe基[6]等。經(jīng)對(duì)比研究，Co基綜合性能較好，但生產(chǎn)成本高；Fe基價(jià)格實(shí)惠且具有較好的力學(xué)性能；同時(shí)，F(xiàn)e的熱膨脹系數(shù)比Cu、Al都低，因此Fe基結(jié)合劑燒結(jié)和冷卻時(shí)的體積變化要比Cu基、Al基的小。但Fe基結(jié)合劑一般燒結(jié)溫度偏高，通常會(huì)對(duì)金剛石有侵蝕作用[7]。所以，一般通過(guò)添加低熔點(diǎn)組元Sn、Zn等來(lái)改善Fe基結(jié)合劑的粉末燒結(jié)活性，使燒結(jié)進(jìn)程中的不同粉體顆粒間發(fā)生相互擴(kuò)散并使成分逐漸均勻化，依據(jù)的原理是合金熱力學(xué)與擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)[8-9]。

Fe基胎體中添加的Sn、Zn粉不僅起到降低胎體燒結(jié)溫度的作用，且由于Sn、Zn表面張力較小，可與多種金屬形成有限互溶。當(dāng)Sn、Zn粉添加量適當(dāng)時(shí)，可得到比較均勻的合金相組織[10]，以獲得滿(mǎn)足陶瓷拋光磚棱邊加工要求的機(jī)械強(qiáng)度、韌性等。同時(shí)，Zn粉還可以弱化胎體耐磨損性，改善金剛石工具的自銳性，起到調(diào)節(jié)胎體鋒利度的作用，且Zn粉價(jià)格較Sn粉低廉。因此，選用常用的鐵銅鎳錫基磨邊輪胎體進(jìn)行試驗(yàn)，在燒結(jié)工藝條件不變的前提下，用Zn粉代替部分單質(zhì)Sn，研究Zn粉添加量對(duì)Fe基胎體微觀組織及主要力學(xué)性能、金剛石節(jié)塊強(qiáng)度及制成的磨邊輪磨削性能的影響，以期獲得性能較佳的磨邊輪產(chǎn)品并應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。

1 試驗(yàn)材料及方法

1.1 試驗(yàn)原材料及設(shè)備

試驗(yàn)用原材料如表1所示。試驗(yàn)設(shè)備有三維混料機(jī)，熱壓燒結(jié)壓機(jī)，HR-150A型洛氏硬度計(jì)，MTS萬(wàn)能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)，ML100磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)，飛納掃描電子顯微鏡，Bruker D8 FOCUS 型衍射儀，功能瓷磚切割磨邊機(jī)等。

表1 試驗(yàn)用原材料Tab. 1 Raw materials for test

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 Fe基胎體金剛石磨邊輪節(jié)塊配方

結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，采用自制的磨邊輪Fe基胎體配方，成分配比如表2所示。表2中的配方1～配方5中固定Cu、Fe、FeCu30、Ni和FeP的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，Zn和Sn的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.0%，而Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)按0，0.7%，2.1%，3.5%和4.9%的方式遞增，Sn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)則依次遞減。

金剛石磨邊輪節(jié)塊配方是在表2中不添加Zn粉的配方1和添加Zn粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為2.1%，3.5% 的配方3和配方4的基礎(chǔ)上再分別添加濃度為24%的人造金剛石得來(lái)的。金剛石磨邊輪節(jié)塊配方的選定是根據(jù)鐵基胎體的性能確定的。

表2 Fe基胎體配方Tab. 2 Formula of iron-based matrix

1.2.2 試樣制備及試驗(yàn)過(guò)程

試樣制備及檢測(cè)流程為：

(1)Fe基胎體：依據(jù)配方比例配混料→檢查石墨模具→在模具內(nèi)壁涂抹脫模劑(石墨乳)→組裝模具→投、刮、攤料→墊石棉板并帶模裝爐→熱壓燒結(jié)→冷卻卸?！鸁Y(jié)塊打磨→致密度、硬度、抗彎強(qiáng)度、磨損性能測(cè)試→金相試樣制備→觀察形貌組織等。

(2)金剛石磨邊輪：依據(jù)表2的配方1、配方3、配方4及金剛石濃度稱(chēng)量各成分質(zhì)量，再配混料及稱(chēng)量成形料→檢查石墨模具→在模具內(nèi)壁涂抹脫模劑(石墨乳)→組裝模具→投、刮、攤料→墊石棉板并帶模裝爐→熱壓燒結(jié)→冷卻卸?！苽涑鼋饎偸?jié)塊→抗彎強(qiáng)度測(cè)試→磨邊輪制備→磨邊輪磨削性能檢測(cè)等。

試驗(yàn)過(guò)程為：

(1)混料方法：對(duì)于純Fe基胎體，稱(chēng)取粉末后放入專(zhuān)用的混料桶中，在混料機(jī)上混合180 min；針對(duì)磨邊輪節(jié)塊，將配混好的純Fe基胎體粉末放入塑料桶中，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.02%(根據(jù)胎體粉末的質(zhì)量確定)的液態(tài)石蠟混料150 min，再加入人造金剛石后混合30 min備用。

物流企業(yè)十分重視財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)管控，風(fēng)險(xiǎn)管控主要是掌握企業(yè)決策的起點(diǎn)和企業(yè)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的管理和控制。要想做好掌握財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)管控中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，就必須掌握企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理中的各項(xiàng)環(huán)節(jié)，并實(shí)施有效跟蹤審核和科學(xué)決策，企業(yè)管理者從風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)掌握信息后，有利于高效處理信息，有效控制資金流向，潛在的財(cái)務(wù)決策風(fēng)險(xiǎn)處理必須做到及時(shí)和準(zhǔn)確。

(2)熱壓工藝及試樣數(shù)量：根據(jù)Fe基胎體粉末、人造金剛石的理論密度和石墨模具體積計(jì)算理論投料量，F(xiàn)e基胎體粉料的理論密度是8.15 g/cm3，胎體和金剛石節(jié)塊的尺寸為40.0 mm(長(zhǎng))×8.0 mm(寬)×4.6 mm(高)。石墨模具每次可燒結(jié)4個(gè)試樣，鐵基胎體試驗(yàn)的配方1～配方5，每個(gè)配方制備3組共12個(gè)試樣；金剛石節(jié)塊配方共3個(gè)，每個(gè)配方對(duì)應(yīng)試樣共78個(gè)(其中12個(gè)用于抗彎強(qiáng)度測(cè)試，66個(gè)用于制備磨邊輪，每個(gè)配方制備3個(gè)磨邊輪)，以供后續(xù)研究用。不同Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鐵基胎體和金剛石節(jié)塊均采用相同的燒結(jié)工藝參數(shù)，即熱壓燒結(jié)溫度為750 ℃，保溫時(shí)間為3 min，壓力為15.6 MPa。

(3)磨邊輪制作方法：用配方1、配方3和配方4等3種不同的金剛石節(jié)塊配方制備出3種金剛石陶瓷磨邊輪。采用高頻感應(yīng)釬焊將金剛石節(jié)塊焊接到磨邊輪鋼基體上，磨邊輪齒數(shù)共22個(gè)。

(4)磨削試驗(yàn)：采用的磨削設(shè)備是定制的TD-1200瓷磚切割磨邊一體機(jī)，磨削材料是滲花系列E80618陶瓷磚，其規(guī)格為800 mm×800 mm，厚度為10 mm；磨削時(shí)磨邊機(jī)主軸轉(zhuǎn)速為 2 880 r/min，橫向進(jìn)給量為2 m/min，磨邊輪進(jìn)給量為4 mm，采用冷卻水濕磨。

1.3 試樣組織分析與性能測(cè)試

經(jīng)過(guò)鑲樣、磨光、拋光、侵蝕等制得Fe基胎體的金相試樣，其侵蝕劑是FeCl3、HCl和H2O按1.0∶2.9∶26.1的體積比配得的溶液。利用飛納掃描電子顯微鏡觀察Fe基胎體試樣的顯微組織，并借助其能譜儀分析樣品成分；采用Bruker D8 FOCUS 型衍射儀分析試樣物相組成；利用排水法測(cè)得Fe基胎體試樣的實(shí)際密度并根據(jù)其理論密度計(jì)算出其相對(duì)密度；采用洛氏硬度計(jì)測(cè)量Fe基胎體樣品的硬度；利用微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)量試樣的抗彎強(qiáng)度；用磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)量試樣磨削時(shí)的磨損量，并用其間接表征Fe基胎體的耐磨性。同時(shí)，利用電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試金剛石節(jié)塊的抗彎強(qiáng)度；測(cè)量磨邊輪磨削時(shí)的磨削電流均值及金剛石節(jié)塊的尺寸磨損率。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 Zn粉對(duì)Fe基胎體組織的影響

圖1為添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)Zn粉后Fe基胎體的顯微組織形貌。

(a)0(b)0.7%(c)2.1%(d)3.5%(e)4.9%圖1 添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)Zn粉后Fe基胎體的顯微形貌Fig. 1 Microstructures of iron-based matrix after adding different mass fraction of Zn powder

從圖1a中可以看出：不添加Zn粉時(shí)，F(xiàn)e基胎體中主要存在白色、深灰色和灰色3種組織且均呈不規(guī)則分布；且白色組織面積較少，深灰色組織面積大小不一，灰色組織面積較大。由圖1b可知：加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.7%的Zn粉后，深灰色組織形態(tài)變多，部分深灰色組織表面呈凹凸不平狀(圖1b中橢圓區(qū)域)，部分深灰色組織表面平整(圖1b中長(zhǎng)方形區(qū)域)，還有一部分深灰色組織內(nèi)部夾雜著其他顏色(圖1b中三角形區(qū)域)。同時(shí)，圖1c～圖1e中也有類(lèi)似的顏色區(qū)域變化。對(duì)圖1中的顏色區(qū)域進(jìn)行綜合分析，可以發(fā)現(xiàn)：隨著Zn粉的加入及質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，胎體中白色、深灰色組織面積明顯減少，灰色組織面積明顯增多，且在Zn粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.1%時(shí)，分布于胎體中每一處的深灰色組織較之其他圖中的更分散，面積大小更均勻?？梢?jiàn)，加入適量的Zn粉有助于胎體中部分物質(zhì)擴(kuò)散。

為進(jìn)一步確定Fe基胎體中各組織的成分，對(duì)不添加與添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.1% Zn粉的胎體組織進(jìn)行如圖1a、圖1c所示的點(diǎn)掃描分析，所選各點(diǎn)的能譜分析結(jié)果如表3所示。

表3 所選各點(diǎn)的能譜分析結(jié)果Tab. 3 Energy spectrum analysis results of selected points

B點(diǎn)主要成分為Cu元素，還有少量其他元素。C點(diǎn)主要成分為Fe元素，并有一定量的Cu和Ni擴(kuò)散其中。由于Fe原子在燒結(jié)過(guò)程中會(huì)發(fā)生自擴(kuò)散，從而使得Fe顆粒形成了連續(xù)相[20]。D點(diǎn)測(cè)的是深灰色組織中夾雜點(diǎn)的成分，主要是Cu、Fe及少量的Sn、Ni，這可能是燒結(jié)過(guò)程中Sn、Ni粉擴(kuò)散進(jìn)入FeCu30預(yù)合金粉中形成了固溶體或金屬間化合物。E點(diǎn)主要成分為Fe、Ni、Cu和少量P，根據(jù)Fe-Ni二元合金相圖[16]，燒結(jié)進(jìn)程中Ni和Fe可形成(γ-Fe,Ni)固溶體，少量P的存在是由于配方中加入了FeP粉。在Fe基材料中加入P可顯著提高材料的力學(xué)性能，前人對(duì)此已進(jìn)行過(guò)研究[21-22]。細(xì)小的FeP粉顆粒形成固溶體分散于胎體中其他組元之間，可加速原子擴(kuò)散，促進(jìn)胎體的致密化[23]、合金化進(jìn)程[24]。

由表3可知：加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Zn粉后，F(xiàn)點(diǎn)與A點(diǎn)成分接近；G點(diǎn)與B點(diǎn)成分接近，推測(cè)主要形成的是銅基的固溶體；H點(diǎn)與C點(diǎn)成分接近，主要是Fe，推測(cè)是燒結(jié)過(guò)程中由配方中的單質(zhì)Fe粉經(jīng)自擴(kuò)散直接形成的組織；I點(diǎn)與D點(diǎn)成分相比，除了Cu、Fe等以外還含有Zn；J點(diǎn)主要成分是Fe、Cu和少量的Zn，推測(cè)是由配方中的FeCu30預(yù)合金粉燒結(jié)后形成的組織，少量的Zn擴(kuò)散其中。由此可見(jiàn)，F(xiàn)e基配方中加入的Zn粉主要存在于深灰色組織的夾雜點(diǎn)中，且尺寸較小，彌散分布其中，這也間接說(shuō)明了Zn的加入加速了Cu原子的擴(kuò)散；K點(diǎn)中的Fe、Ni、P質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，推測(cè)是由于Ni擴(kuò)散進(jìn)入FeP后形成的組織，但受限于FeP粉的添加量，這種組織數(shù)量較少。

為進(jìn)一步研究Fe基胎體中形成的物相，對(duì)不添加和添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.1% Zn粉的Fe基胎體進(jìn)行X射線衍射分析，結(jié)果如圖2所示。由圖2a、圖2b可知：不添加Zn時(shí)，胎體中主要存在γ-Fe、(Cu,Sn)、(γ-Fe,Ni)、以δ相為基的固溶體Cu41Sn11、Ni4Sn和Fe4Cu3等金屬間化合物；在添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.1%Zn后的基體中，除上述物相外，還出現(xiàn)了金屬間化合物Cu0.61Zn0.39新相。圖2中未出現(xiàn)P的相關(guān)物相，推測(cè)主要是所測(cè)區(qū)域中P質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低的緣故。

(a)配方1 Formula 1

(b)配方3 Formula 3圖2 不同F(xiàn)e基胎體的XRD圖譜Fig. 2 XRD patterns of different iron-based matrix

2.2 Zn粉對(duì)Fe基胎體性能的影響

測(cè)試添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)Zn粉后的Fe基胎體試樣的質(zhì)量、相對(duì)密度、硬度、抗彎強(qiáng)度、磨損量并計(jì)算出相應(yīng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的均方差，結(jié)果如表4所示。

由表4可知：隨著Zn粉的加入，F(xiàn)e基胎體試樣質(zhì)量略有減小，胎體相對(duì)密度呈下降趨勢(shì)，但整體上胎體的致密化程度較高，均在97.0%以上。當(dāng)Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)2.1%后，由于Zn的蒸汽壓低，燒結(jié)時(shí)容易揮發(fā)，揮發(fā)量過(guò)多時(shí)就會(huì)降低胎體的相對(duì)密度[25]。胎體硬度值隨Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化的趨勢(shì)與相對(duì)密度的類(lèi)似，整體上呈下降趨勢(shì)，由101.3 HRB逐漸降低至93.3 HRB。原因是當(dāng)Zn粉添加量較少時(shí)，形成的Cu0.61Zn0.39新相量較少，硬度變化不明顯；隨著單質(zhì)Zn粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，代替Sn粉的量增加，胎體中的Ni4Sn、Cu41Sn11等硬脆相量明顯減少，故硬度值整體呈下降趨勢(shì)。

胎體的抗彎強(qiáng)度隨Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加呈先增大后減小的趨勢(shì)，但添加Zn粉后的整體強(qiáng)度高于不添加Zn粉時(shí)的，且當(dāng)Zn粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.1%時(shí)，其抗彎強(qiáng)度相對(duì)未加Zn粉時(shí)的提高了16.1%，達(dá)到最大值983.2 MPa。這是由于當(dāng)Zn粉的添加量適當(dāng)時(shí)，形成的新相彌散分布于深灰色組織中，起到彌散強(qiáng)化作用，從而使得胎體的強(qiáng)度明顯增大；但當(dāng)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到4.9%時(shí)，因Sn質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低明顯，使生成的Ni4Sn、Cu41Sn11量也相應(yīng)減少太多，其強(qiáng)化胎體的作用下降，所以胎體強(qiáng)度又有所下降。同時(shí)，由于Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)過(guò)高，在燒結(jié)過(guò)程中出現(xiàn)了少量流料現(xiàn)象，胎體中形成割裂胎體的孔洞(圖1e中的菱形區(qū)域)，從而使胎體強(qiáng)度有所降低。胎體的磨損量隨Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而逐漸增大，換句話說(shuō)就是胎體的耐磨性下降，這和前面所述的Zn粉具有弱化胎體耐磨損性，提高金剛石工具的自銳性、鋒利度的說(shuō)法一致。

從表4中還可看出：隨著Zn粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，F(xiàn)e基胎體試樣質(zhì)量減小，胎體的相對(duì)密度、硬度呈正相關(guān)變化變化規(guī)律，而磨損量呈負(fù)相關(guān)變化規(guī)律；添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.9 %的Zn粉與未添加時(shí)的對(duì)比，試樣質(zhì)量的變化對(duì)胎體硬度的影響較顯著，變化量為7.9%；對(duì)胎體磨損量影響顯著，變化量為17.3%；但與胎體抗彎強(qiáng)度之間沒(méi)有明顯的相關(guān)性。

表4 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)Zn粉的Fe基胎體性能測(cè)試結(jié)果Tab. 4 Performance test results of iron-based matrix with different mass fraction of Zn powder

2.3 磨邊輪胎體對(duì)金剛石的把持力

肖俊玲等[26]研究表明：Fe基結(jié)合劑的抗彎強(qiáng)度為970 MPa，硬度為96 HRB，用此Fe基結(jié)合劑制造的陶瓷磨邊輪刀口鋒利，使用效果較好。因此，將不添加Zn粉和Zn粉添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.1%，3.5% 的Fe基胎體與金剛石混合，制成金剛石節(jié)塊，每組燒結(jié)試樣共12個(gè)，對(duì)其進(jìn)行抗彎強(qiáng)度測(cè)試，取其平均值為抗彎強(qiáng)度最終結(jié)果，以研究不同胎體配方對(duì)金剛石的把持力。試驗(yàn)結(jié)果如表5所示，表5中還同時(shí)列出了所用Fe基胎體在表4中對(duì)應(yīng)的樣品抗彎強(qiáng)度值。

表 5 不同磨邊輪胎體對(duì)金剛石的把持力Tab. 5 Holding forces on diamond of different edge grinding wheel matrix

查文獻(xiàn)[27]可知：對(duì)金屬結(jié)合劑金剛石工具來(lái)說(shuō)，一般采用抗彎強(qiáng)度下降率q來(lái)反映胎體對(duì)金剛石的把持力，用(1-q)表示把持力系數(shù)；q值越小，把持力系數(shù)越大，可間接表明胎體對(duì)金剛石的把持力越大。由表5可知：在3種胎體中加入金剛石后，相對(duì)未加金剛石的節(jié)塊的抗彎強(qiáng)度均有所下降，但添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.1%，3.5%的Zn粉的結(jié)塊降幅較小，把持力系數(shù)較大，相對(duì)來(lái)說(shuō)胎體對(duì)金剛石的把持力較大。

2.4 磨邊輪磨削試驗(yàn)對(duì)比

用表5中的3種金剛石節(jié)塊制備編號(hào)分別為4，5，6的3種金剛石磨邊輪各3個(gè)，分別進(jìn)行滲花陶瓷磚邊磨削試驗(yàn)，通過(guò)磨邊輪鋒利度及壽命指標(biāo)間接評(píng)估其不同使用性能。當(dāng)金剛石磨邊輪空轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)勻速運(yùn)行，電機(jī)工作電壓穩(wěn)定，電流值恒定；在磨邊輪磨削滲花陶瓷磚邊時(shí)，滲花磚對(duì)磨邊輪產(chǎn)生阻力，如果磨邊輪鋒利度越好，則其受到的阻力就越小，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速和工作電壓恒定時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流值就越小[28]。因此，磨邊輪鋒利度可用電機(jī)電流來(lái)表征。滲花陶瓷磚磨削中，測(cè)量的電機(jī)電流均值越小，說(shuō)明磨邊輪鋒利度越好。磨邊輪使用壽命用磨邊輪節(jié)塊尺寸磨損率[29]表示，即用磨邊輪金剛石節(jié)塊磨損尺寸長(zhǎng)度除以磨削滲花磚的長(zhǎng)度來(lái)計(jì)算。3種磨邊輪的使用性能參數(shù)見(jiàn)表6，其中每種砂輪的最終結(jié)果都取相應(yīng)結(jié)果的平均值。

由表6可知：磨邊輪4的尺寸磨損率最大，這是胎體對(duì)金剛石把持力較差，磨削時(shí)金剛石過(guò)早脫落導(dǎo)致的；磨邊輪6加工時(shí)的電流均值最小，即鋒利度最好，這是由于添加Zn粉后弱化了胎體的耐磨性，金剛石磨粒容易出刃，其鋒利度提高；磨邊輪5的電流均值雖略高于磨邊輪6的，但其尺寸損失率最小，即壽命最長(zhǎng)，這是由于適量Zn粉的加入，有效地提高了胎體對(duì)金剛石的把持力。

表 6 3種磨邊輪使用性能參數(shù)Tab. 6 Performance parameters of three kinds of edging wheels

綜合表5和表6分析，磨邊輪5在有效提高胎體對(duì)金剛石把持力的基礎(chǔ)上，鋒利度適中，使用壽命最長(zhǎng)。

3 結(jié)論

(1)不添加Zn時(shí)，F(xiàn)e基胎體中主要由白色、灰色、深灰色3種組織組成；Zn粉的加入，使得Fe基胎體中白色、深灰色組織的面積明顯減少，灰色組織的面積明顯增大，深灰色組織存在的形態(tài)變多。

(2)不添加Zn時(shí)，胎體中主要存在γ-Fe和(Cu,Sn)、(γ-Fe,Ni)、Cu41Sn11固溶體以及Ni4Sn和Fe4Cu3等金屬間化合物；添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.1%的Zn后，除上述物相外，還出現(xiàn)了Cu0.61Zn0.39新相。

(3)隨著添加的Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，胎體的相對(duì)密度、硬度、耐磨性呈下降趨勢(shì)，抗彎強(qiáng)度呈先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)Zn粉添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.1%時(shí)，其抗彎強(qiáng)度相對(duì)未加Zn粉時(shí)的提高了16.1%，達(dá)到最大值983.2 MPa。添加適量Zn粉可有效地提高Fe基胎體的強(qiáng)度，且其他力學(xué)性能降低不明顯；但Zn添加量較多時(shí)，會(huì)出現(xiàn)流料現(xiàn)象，這在實(shí)際生產(chǎn)中是不允許存在的。

(4)不同F(xiàn)e基胎體中加入金剛石后，制作的節(jié)塊與未加金剛石時(shí)的比，其抗彎強(qiáng)度下降，但添加Zn粉后的胎體降幅較小，且把持力系數(shù)較大，胎體對(duì)金剛石的把持力相對(duì)較大。

(5)用添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.1% Zn粉的Fe基胎體制作的金剛石磨邊輪，與未添加Zn粉的和添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5% Zn粉的磨邊輪比較，其磨削滲花陶瓷磚邊時(shí)的鋒利度適中，使用壽命最長(zhǎng)。