[发明专利]一种铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金-多元低合金钢

说明书

为了改善合金钢的硬度、耐磨性，制备了一种铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金‑多元低合金钢。采用140‑200目的Ti粉、石墨粉、Cr粉、羰基铁粉、硅铁粉、钼铁粉、锰铁粉等合金粉末为原料，铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金‑多元低合金钢，铸造烧结原位生成工艺能够抑制烧结过程中硬质合金晶粒的长大，使制得的硬质合金具有均匀的内部结构及物相组成，提高硬质合金的力学性能。所制得的铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金‑多元低合金钢，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。本发明能够为制备高性能的钢结硬质合金提供一种新的生产工艺。

所属技术领域

本发明涉及一种硬质合金材料，尤其涉及一种铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金-多元低合金钢。

背景技术

硬质合金是以难熔金属碳化物(碳化钨、碳化钛、碳化钽、碳化铌和碳化钒等)为基，铁族金属钴或镍等做粘结金属而制成的具有金属性质的粉末冶金材料，其具有良好的硬度、韧性及耐磨性，是机械密封中最常用的硬质摩擦副材料。钢结硬质合金是以钢为粘结相，以碳化物为硬质相，采用粉末冶金方法制备的一种介于工具钢和普通硬质合金之间的铁基复合材料，既有硬质合金的高硬度、高耐磨性和高强度，又同时具有钢的可加工性、可热处理性、可锻性和可焊接性。

TiC浅灰色，立方晶系，不溶于水，具有很高的化学稳定性，与盐酸、硫酸几乎不起化学反应，但能够溶解于王水，硝酸，以及氢氟酸中，还溶于碱性氧化物的溶液中。TiC是具有金属光泽的铁灰色晶体,属于NaCl型面心立方结构,晶格常数为0.4329nm,空间群为Fm3m,在晶格位置上碳原子与钛原子是等价的,TiC原子间以很强的共价键结合,具有类似金属的若干特性,如高的熔点、沸点和硬度,硬度仅次于金刚石,有良好的导热和导电性,在温度极低时甚至表现出超导性。因此,TiC被广泛用于制造金属陶瓷,耐热合金、硬质合金、抗磨材料、高温辐射材料以及其它高温真空器件,用其制备的复相材料在机械加工、冶金矿产、航天和聚变堆等领域有着广泛的应用。

发明内容

本发明的目的是为了改善合金钢的硬度、耐磨性，设计了一种铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金-多元低合金钢。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金-多元低合金钢的制备原料包括：140-200目的Ti粉、石墨粉、Cr粉、羰基铁粉、硅铁粉、钼铁粉、锰铁粉等合金粉末。

铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金-多元低合金钢的制备步骤为：将原始粉末按实验设计方案称重、配料，配好后倒入硬质合金球磨罐中进行湿磨，球磨介质为四氯化碳，球磨机转速为70r/min，球料比为8:1，球磨时间为24h。球磨结束后，将制得的粒料进行真空干燥，随后加入成形剂进行制粒。将制好的粉末加至万能试验机中进行压制成形，然后放入真空烧结炉中进行烧结，烧结温度为1460℃，保温时间为90min。

铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金-多元低合金钢的检测步骤为：质量用F210型电子天平，密度采用阿基米德排水法，物相分析用D8Advance型X射线衍射仪，微观结构采用NanoSEM430超高分辨率场发射扫描电镜，硬度和断裂韧性通过Vickers压痕法测量。

所述的铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金-多元低合金钢，其结合界面处存在明显的过渡层，该过渡层结构均匀，与基体冶金结合良好。

所述的铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金-多元低合金钢，过渡层的物相组成也较为均匀，Fe元素和Cr元素主要分布在粘结相中；Ti元素存在于原位生成的硬质相颗粒中；C元素主要分布于硬质相颗粒及其周围，在粘结相中含量较低。

所述的铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金-多元低合金钢，铸造烧结原位生成工艺能够抑制烧结过程中硬质合金晶粒的长大，使制得的硬质合金具有均匀的内部结构及物相组成，提高硬质合金的力学性能。

本发明的有益效果是：