一種TiC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種TiC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金，由按重量百分比的下述元素組成：Ti 47.5～56.0 wt%、Mn 0.5～2.0wt%、Mo 2.0～3.0wt%、Cr 1.5～3.0wt%、Ni 5.0～8.0wt%、C 11.0～13.4wt%、稀土0.1～1.0wt%，F(xiàn)e為余量。該合金的抗彎強(qiáng)度≥1700 MPa，HRA硬度≥88.0，孔隙度≤A04B04，在保證產(chǎn)品的高硬度、高耐磨性的同時(shí)還能夠防銹，耐蝕性好，無磁性，擴(kuò)大了TiC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金使用領(lǐng)域。
【專利說明】一種TiC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于粉末冶金領(lǐng)域，涉及一種TiC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋼結(jié)硬質(zhì)合金作為一種新型工程材料，其介于工具鋼和硬質(zhì)合金之間的優(yōu)異性能 以及可加工和良好的熱處理特性，使它在制造業(yè)的應(yīng)用越來越受到材料工作者的關(guān)注。
[0003] 近年來，鋼結(jié)硬質(zhì)合金逐漸向粉末鋼以及硬質(zhì)合金兩頭延伸，在精密模具、耐磨零 件以及礦山工具、破碎均得到很好的應(yīng)用，淡化了與普通硬質(zhì)合金以及與高速鋼、工具鋼之 間的界限，市場占有量也越來越大。同時(shí)W、Co作為稀有元素，面臨越來越嚴(yán)峻資源匱乏，而 TiC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金的主要硬質(zhì)相為TiC、主要粘接相為Fe,有著很大的資源優(yōu)勢，這也是 TiC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金越來越得到廣泛應(yīng)用的原因之一。
[0004] 在礦山工具、工程機(jī)械等行業(yè)，TiC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金使用量很小，主要是WC-Co硬 質(zhì)合金，其原因是TiC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金的硬度較低，耐磨性不夠。像釬片、截齒、球齒、柱釘、 鏟雪片等使用領(lǐng)域要求合金的硬度在HRA88. 0以上，尺寸精度高，焊接性能好，同時(shí)一些使 用領(lǐng)域還要求在大氣環(huán)境下不生銹。
[0005] 縱觀現(xiàn)有技術(shù)，只有少些TiC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金產(chǎn)品能夠達(dá)到上述部分要求，如專 利申請?zhí)?01110170310. 4的"TiC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金及其制備方法"公開了一種TiC系鋼結(jié) 硬質(zhì)合金材料的制備方法，其成分和重量百分比為：硬質(zhì)相TiC(50. 0?70. 0) %，高錳鋼 粘結(jié)相（30. 0 ?50. 0) %，其中 Mn (4. 2 ?7. 2) %、Ni (I. 0 ?2. 0) %、Mo (0· 5 ?1. 0) %、 Cr(0. 5?1. 5) %、C(11?14) %、稀土（0. 05?0. 15) %、鐵為余量。該合金類似于常規(guī)高 錳鋼鋼結(jié)硬質(zhì)合金，有較高的硬度與耐磨性，硬度可以達(dá)到HRA88.0以上，尺寸精度好；但 高錳鋼基體的性能未能得到很好的體現(xiàn)，影響合金的抗沖擊性能；同時(shí)該合金稀土元素加 入量少未能很好改善合金的潤濕性。
[0006] 又如專利"一種TiC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金"（申請?zhí)枺?01310657224. 5)公開了一種TiC 系鋼結(jié)硬質(zhì)合金材料，其成分和重量百分比為：Ti 47. 5?56%，Mn 6. 4?8%，Ni 2. 0? 4· 0%，M〇 0· 6?L 0%，稀土元素0· 3?0· 5%，C 11. 6?13. 5%，余量為Fe ;該合金屬于 高錳鋼鋼結(jié)硬質(zhì)合金，有較高的硬度與耐磨性，硬度可以達(dá)到HRA88.0以上，尺寸精度好。 但是該合金的抗沖擊性能不理想；同時(shí)該合金產(chǎn)品在大氣中易氧化生銹，耐蝕性差，同時(shí)影 響焊接性能。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007] 針對上述問題，本發(fā)明旨在提供一種TiC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金，在確保高硬度、高耐磨 性的同時(shí)，抗彎強(qiáng)度高，耐腐蝕好，不易生銹。
[0008] 本發(fā)明首先研究了現(xiàn)有技術(shù)中的TiC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金其缺陷產(chǎn)生的原因。在背景 技術(shù)中介紹的專利申請?zhí)?01110170310. 4的TiC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金，其合金中含有較高的 Mo、Cr,而且Mo、Cr均不是以碳化物的形式加入，而是在合金生產(chǎn)過程融入基體中形成金屬 間化合物。由于Mo、Cr是縮小奧氏體區(qū)元素，會(huì)使合金最終不能完全得到均勻的奧氏體，因 此影響了其抗沖擊性能。
[0009] 在【背景技術(shù)】中介紹的另一專利申請?zhí)枮?01310657224. 5的TiC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金 材料，其合金由于有較高含量的Mn,在產(chǎn)品燒結(jié)時(shí)會(huì)因?yàn)镸n烙點(diǎn)低而造成產(chǎn)品表層Mn含量 揮發(fā)過多，出生局部不均勻造成產(chǎn)品，影響了合金的抗沖擊性能。
[0010] 在上述研究的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的具體技術(shù)方案為：一種TiC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金，由按 重量百分比的下述元素組成：Ti 47. 5?56. 0wt%、Mn 0. 5?2. 0wt%、Mo 2. 0?3. Owt%、 Cr 1.5 ?3.0wt%、Ni 5.0 ?8.0wt%、C 11.0 ?13.4wt%、稀土 0.1 ?1.0wt%，F(xiàn)e 為余 量。
[0011] 該合金在配料時(shí)選用TiC粉、錳鐵粉、鎳粉、鑰粉、鉻鐵粉、鐵粉。
[0012] 各原料加入比例分別為：TiC 60.0?70. Owt%、錳鐵粉0.6?2. 5wt%、Mo 2.0? 3. Owt%、鉻鐵粉 2. 5 ?5. Owt%、Ni 5. 0 ?8. Owt%、稀土 0· 1 ?I. Owt%，F(xiàn)e 為余量。
[0013] 所加入的稀土元素為Y、Ce或La。
[0014] 本發(fā)明的TiC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金的制備方法，包括以下步驟：按所述組分及百分比 配料、濕磨、噴霧干燥、壓制成型和燒結(jié)。
[0015] 合金燒結(jié)時(shí)的接觸材料選用氧化鋯、氧化鎂或氧化鋁，其可以做成板材，也可以涂 層在石墨舟皿上使用。優(yōu)選燒結(jié)溫度為1400?1420°C。
[0016] 本發(fā)明是以碳化鈦為硬質(zhì)相、以奧氏體不銹鋼為基體的鋼結(jié)硬質(zhì)合金，合金的抗 彎強(qiáng)度彡1700MPa，HRA硬度彡88. 0,孔隙度彡A04B04,在保證產(chǎn)品的高硬度、高耐磨性的同 時(shí)還能夠防銹，耐蝕性好，無磁性，擴(kuò)大了 TiC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金使用領(lǐng)域。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017] 圖1本發(fā)明的TiC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金800倍金相圖。
[0018] 圖2本發(fā)明的TiC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金1500倍金相圖。
[0019] 圖3本發(fā)明的TiC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金與高錳鋼基合金產(chǎn)品防銹比較圖，右側(cè)為本發(fā) 明的TiC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金，左側(cè)為高錳鋼基產(chǎn)品。其中防銹測試條件是：溫度15至20攝氏 度，雨水淋濕的條件下放置6個(gè)小時(shí)。
[0020] 圖4本發(fā)明的TiC鋼結(jié)硬質(zhì)合金與高錳鋼基合金產(chǎn)品防銹比較圖，右側(cè)為本發(fā)明 TiC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金，左側(cè)為高錳鋼基產(chǎn)品。其中防銹測試條件是：溫度15至20攝氏度， 雨水淋濕的條件下放置72個(gè)小時(shí)。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 將一定重量百分比（即wt%，以下實(shí)施例均相同）的TiC、錳鐵粉、Ni粉、Mo粉、鉻 鐵粉、稀土和余量的鐵等幾種粉末按表1要求配料，以硬質(zhì)合金棒為研磨體，球料比為6:1， 以酒精為介質(zhì)濕磨32小時(shí)后卸料，接著進(jìn)行噴霧干燥制粒，然后壓制成型，最后進(jìn)行一體 燒結(jié)，具體燒結(jié)參數(shù)見表2,得到表面平整、不變形的TiC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金，制得的TiC系鋼 結(jié)硬質(zhì)合金的化學(xué)成分見表3,合金性能見表4,金相結(jié)構(gòu)如圖1、2,防銹效果如圖3、4。
[0022] 表1各實(shí)施實(shí)例各原料配比單位：wt%
[0023]
【權(quán)利要求】
1. 一種TiC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金，其特征在于：由按重量百分比的下述元素組成：Ti 47. 5 ?56. 0 wt%、Mn 0. 5 ?2. Owt%、Mo 2. 0 ?3. Owt%、Cr 1. 5 ?3. Owt%、Ni 5. 0 ?8. Owt%、 C 11. 0 ?13. 4wt%、稀土 0? 1 ?1. Owt%，F(xiàn)e 為余量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的TiC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金，其特征在于：配料時(shí)選用TiC粉、錳鐵 粉、鎳粉、鑰粉、鉻鐵粉、鐵粉。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的TiC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金，其特征在于：各原料加入比例分別為： TiC 60. 0 ?70. Owt%、錳鐵粉 0? 6 ?2. 5wt%、Mo 2. 0 ?3. Owt%、鉻鐵粉 2. 5 ?5. Owt%、Ni 5. 0 ?8. Owt%、稀土 0? 1 ?1. Owt%，F(xiàn)e 為余量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1~3之一所述的TiC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金，其特征在于：所加入的稀土元 素為Y、Ce或La。
5. -種權(quán)利要求1~4之一所述TiC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于包括以下 步驟：按所述組分及百分比配料、濕磨、噴霧干燥、壓制成型和燒結(jié)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述TiC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于燒結(jié)時(shí)的接觸材 料為氧化鋯、氧化鎂或氧化鋁。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述TiC系鋼結(jié)硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于燒結(jié)溫度為 1400?1420。。。
【文檔編號】C22C1/05GK104498801SQ201410746464
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月9日
【發(fā)明者】鄭陽東, 申夢龍, 李強(qiáng), 趙璇, 王立明, 許玉峰 申請人:株洲硬質(zhì)合金集團(tuán)有限公司