[发明专利]一种增韧硬质合金及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种增韧硬质合金及其制备方法，尤其是适用于要求高耐磨性、高韧性的五金紧固件行业的冷镦冷冲硬质合金模具、以及钢铁行业的热轧硬质合金辊环用增韧硬质合金及其制备方法。

背景技术

硬质合金具有高耐磨性特点在工业中广泛运用，比如随着紧固件行业的快速发展，具有高强度、高硬度优点的硬质合金在冷镦模具领域已逐步代替合金工具钢被广泛使用，它主要用于直接接触工件的部位，将硬质合金作为芯模压入钢材料外套中，其更耐磨更高效，使用寿命提高十几至几十倍。又比如在轧钢行业，特别是高速线材轧制中，硬质合金辊环与其他材质辊环相比，具有更耐磨、寿命更长、效率更高等优点，其应用效果最好，生产和使用量与日俱增。但是通常硬质合金的耐磨性与韧性是相矛盾的，合金具有高韧性时，硬度低，耐磨性差，而硬度高时，韧性低，脆性增加，即韧性与硬度难以兼顾，往往要靠牺牲其中一项才能满足另一项性能，这是阻碍硬质合金产品性能提高的主要技术问题，严重限制了产品的应用。公告号为CN101008064A、发明名称为《一种晶须增韧碳化钨-钴基硬质合金材料及其制备方法》的中国专利文献公开了一种通过添加碳化钛晶须，依靠晶须在材料中所起到的裂纹桥联和偏转、拔除效应等作用，提高材料韧性的方法。公告号为CN102912205A、发明名称为《一种Sr₂Nb₂O₇增韧WC-8%Co硬质合金复合材料及其制备方法》的中国专利文献公开了一种通过添加铁电陶瓷第二相Sr₂Nb₂O₇，依靠其压电性与铁电性，增加裂纹扩展阻力，实现合金增韧的方法。上述专利均可以在一定程度上实现硬质合金韧性的提高，但都是针对于特定应用领域的硬质合金，所表现出的性能主要适用于刀具和矿用硬质合金，难以满足硬质合金辊环、硬质合金冷镦模等耐磨零件的性能要求。

发明内容

本发明的目的在于为了使合金在保证硬度的前提下提高韧性，扩展硬质合金的运用领域，提供一种高硬度高韧性的增韧硬质合金及其制备方法，以满足紧固件行业对冷镦冷冲硬质合金模具以及钢铁行业对热轧硬质合金辊环的特殊要求，并使产品的使用寿命获得提高。

为了达到此目的，本发明的增韧硬质合金，粘结相为重量百分比10%~30%的Co或者Co和Ni，抑制剂为0～1.5%的Cr₃C₂，余量为硬质相WC，所述硬质相由粗、中、细三种晶粒度的WC晶粒构成，粗晶粒为9~15μm，中晶粒为4~7μm，细晶粒为2μm以下，硬质相WC的平均晶粒度在1.6μm ~3.2μm之间。

所述增韧硬质合金的制备方法，包括以下步骤：

（1） 配料：选取粗、中、细三种粒度的碳化钨粉、钴粉或钴粉和镍粉、碳化铬粉，混合得到配料；所述配料中钴粉或者钴粉加镍粉的重量百分比为10%~30%，碳化铬粉为0～1.5%，余量为粗、中、细三种粒度的碳化钨粉；所述三种粒度的碳化钨粉分别为：粗颗粒WC的Fsss粒度为9.0~11.0μm、在配料粉末中的重量百分比为20%~42%；中颗粒WC的Fsss粒度为4.0~6.0μm、10%~25%；细颗粒WC的Fsss粒度为1.0~2.0μm、20%~40%；

（2） 研磨：以液体石蜡为成型剂、按配料的重量百分比的2%加入步骤（1）配好的配料，然后按液固比300~350ml/kg与无水乙醇混合，按球料比4:1，在球磨机内湿磨20~28个小时，采用喷雾干燥得到混合料；

（3） 压制：将混合料经干燥后压制成毛坯；

（4） 烧结：将上述毛坯在真空烧结等静压炉中烧结得产品。

为适应冷镦冷冲应用需求，在配料中钴粉的重量百分比为20~30%，碳化铬为0.1~0.2%，1.5μm碳化钨粉为25~40%，4μm碳化钨粉为12.5~25%，9μm碳化钨粉为20~38%。

为适应钢铁行业热轧高速线材机架应用需求，在配料中镍粉的重量百分比为3~15%，且镍粉和钴粉在配料中的重量百分比为10~30%；碳化铬为0~1.5%，1.5μm碳化钨粉20~25%，5~6μm碳化钨粉10~25%，10~11μm碳化钨粉35~42%。

为进一步增强韧性，它还包括所述烧结后的产品进行1250℃油淬。

本发明的优点在于：