[发明专利]超硬合金及其制造方法、以及轧辊

说明书

一种超硬合金，是含有WC粒子55～90质量份，和以Fe为主成分的粘结相10～45质量份的超硬合金，其中，所述粘结相具有如下组成，含有2.5～10质量％的Ni、0.2～1.2质量％的C、0.5～5质量％的Cr、0.2～2.0质量％的Si、0.1～3质量％的W、0～5质量％的Co、和0～1质量％的Mn，余量实质上由Fe和不可避免的杂质构成，并且所述超硬合金实质上不含具有5μm以上的长径的复碳化物。该超硬合金通过如下方式制造，即，在真空烧结后，在900℃～600℃的间以60℃/小时以上的速度进行冷却。

技术领域

本发明涉及具有优异的耐磨耗性，并且以压缩屈服强度高的铁系合金为粘结相的超硬合金及其制造方法，和由这种超硬合金构成的轧辊用外层。

背景技术

使WC粒子在Co-Ni-Cr为主成分的粘结相进行烧结而成的超硬合金，因为具有高超的硬度和机械强度，并且具有优异的耐磨耗性，所以广泛使用于切削工具和轧辊等。

例如，日本特开平5-171339号公开有一种由WC-Co-Ni-Cr构成的超硬合金，其中，WC+Cr为95重量％以下，Co+Ni低于10重量％，Cr/Co+Ni+Cr为2～40％。日本特开平5-171339号中记述，通过制成这种组成的超硬合金，可成为相比现有组成的合金具有更高的耐磨耗性和韧性的超硬合金，因此，如果作为热轧辊和导辊使用，则非常有助于解决单位轧辊型槽的轧制量的增大、再研磨量的减少、开裂现象等辊原单价降低的问题。但是，在由WC粒子和Co-Ni-Cr系粘结相所构成的超硬合金形成的轧辊中，存在不能充分冷轧钢带板这样的问题。锐意研究的结果可知，此不充分的冷轧，是由于具有Co-Ni-Cr系粘结相的超硬合金在压缩时的屈服强度低达300～500MPa，为此在对于钢带板进行冷轧时，辊表面发生屈服，不能充分压缩钢带板。

日本特开2000-219931号，公开的是使具有淬火性的粘结相中含有50～90质量％的亚微米级的WC的超硬合金，其中，所述粘结相除了Fe以外，还由10～60质量％的Co、低于10质量％的Ni、0.2～0.8质量％的C，以及Cr和W和任意的Mo和/或V构成，所述粘结相中的C、Cr、W、Mo和V的摩尔分率X_C、X_Cr、X_W、X_Mo和X_V满足2X_C＜X_W+X_Cr+X_Mo+X_V＜2.5X_C的条件，且Cr含量(质量％)满足0.03＜Cr/[100－WC(质量％)]＜0.05。日本特开2000-219931号中记述，利用具有淬火性的粘结相，该超硬合金具有高耐磨耗性。但是，在该超硬合金中，因为粘结相中含有10～60质量％的Co，所以淬火性降低，可知不具备充分的压缩屈服强度。此外还可知，因为WC粒子为亚微米级和微细的，所以该超硬合金缺乏韧性，作为轧辊外层材，因其耐裂纹性差，所以不能使用。

日本特开2001-81526号公开有一种铁基超硬合金，其由50～97重量％的WC，和余量以Fe为主成分的粘结相构成，所述粘结相中含有0.35～3.0重量％的C、3.0～30.0重量％的Mn、3.0～25.0重量％的Cr。日本特开2001-81526号中记述，通过利用Fe的马氏体相相变而使硬度和强度提高，得到耐磨耗性和耐腐蚀性优异的铁基超硬合金。在此铁基超硬合金中，以Fe为主成分的粘结相中的Mn的一部分或全部也可以由Ni置换，实施例的No.14和16含有4质量％的Ni。但是，含有Ni的No.14和16的粘结相中，还分别含有8质量％和10质量％的有助于奥氏体的稳定化的Mn，因此所得到的铁基超硬合金中，残余奥氏体量过多，不具备充分的压缩屈服强度。