一種wc系鋼結硬質(zhì)合金的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種WC系鋼結硬質(zhì)合金，硬質(zhì)相WC為65～85wt%，粘結相高錳鋼為15～35wt%，合金成分與重量百分比分別為：W61～80wt%、Mn2.2～5.1wt%、Ni0.6～1.5wt%、Cr0.5～1.5wt%、Mo0.4～1.0wt%、C4.0～6.0wt%，F(xiàn)e為余量。本發(fā)明通過添加Cr、Mo等合金元素，達到凈化晶界和強化粘結相，提高兩相結合強度作用，從而達到提高合金強度和硬度的目的，實現(xiàn)了合金性能的提升，獲得產(chǎn)品孔隙率低、表面質(zhì)量好，其強度、硬度高，具有很好的耐磨性。
【專利說明】-種WC系鋼結硬質(zhì)合金
[0001]

【技術領域】
[0002] 本發(fā)明屬于粉末冶金領域，具體涉及一種WC系鋼結硬質(zhì)合金。

【背景技術】
[0003] 鋼結硬質(zhì)合金(簡稱鋼結合金）作為一種新型工程材料，兼有碳化物的硬度和耐磨 性以及鋼的良好力學性能，是介于硬質(zhì)合金與工具鋼之間的工具材料。鋼結合金的性能特 點是在保持高硬度和耐磨性的基礎上，較大幅度地提高了強度和韌性，綜合性能好，適于較 大沖擊負荷條件下使用。鋼結合金由于含有大量彌散分布的高硬度硬質(zhì)相，其耐磨性可以 與高鈷硬質(zhì)合金接近，但與硬質(zhì)合金相比，具有較好的韌性，且成本低，適用范圍更廣；與高 合金模具鋼相比，其具有較高的彈性模量、耐磨性、抗壓強度和抗彎強度。
[0004] 鋼結合金按硬質(zhì)相種類主要分為WC系和TiC系兩大類，并且硬質(zhì)相正在向多樣化 的方向不斷發(fā)展，粘結相的鋼種也不斷擴大，有合金鋼、工具鋼、高錳鋼和不銹鋼等多個鋼 種。傳統(tǒng)鋼結合金的硬質(zhì)相含量一般不超過50%，來保證合金具有可加工性和熱處理性的同 時保證一定的耐磨性。但近年來，鋼結合金硬質(zhì)相范圍不斷擴寬，向硬質(zhì)合金領域延伸，盡 量提高硬質(zhì)相的含量，在保證合金足夠的強度的情況下盡量提高其耐磨性，目前硬質(zhì)相含 量最高可達94%，但是低粘結相WC系鋼結硬質(zhì)合金的研究存在較多技術難點，在硬度提高 方面一直未能取得較大進展。
[0005] 專利號分別為201310192940. 0和200910242568. 3的兩項涉及鋼粘結相的WC 基鋼結合金專利中，其硬質(zhì)相的重量百分比含量< 50%，應用多為模具材料領域；專利"WC 系無磁性鋼結硬質(zhì)合金材料"（CN 1548567A)公開了一種以高錳鋼為粘結相的WC系鋼 結硬質(zhì)合金材料，其硬質(zhì)相WC重量百分比為75~90%，粘結相高錳鋼25. (Γ10. 0% ;其中 Μη:14. (Γ18. 0%，Ni:3. (Γ6. 0%，C:0. 9?1. 9%，F(xiàn)e為余量。該合金屬于高錳鋼基鋼結硬質(zhì)合 金，具有較高的硬度，燒結態(tài)硬度達到HRA81. 5~82. 5,經(jīng)加工硬化后硬度HRA84~86,該發(fā)明 材質(zhì)硬度偏低，與傳統(tǒng)WC-Co類硬質(zhì)合金存在較大差距，無法勝任釬片和鏟雪片等領域使 用要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有的技術問題，本發(fā)明提供一種WC系鋼結硬質(zhì)合金，孔隙度低，具有更高 的硬度和耐磨性。
[0007] 本發(fā)明的技術方案為：一種WC系鋼結硬質(zhì)合金，硬質(zhì)相WC為65?85 wt%，粘結 相高錳鋼為15?35 wt%，合金成分與重量百分比分別為：W 61?80wt%、Mn 2.2?5.1wt%、 Ni 0· 6 ?I. 5wt%、Cr 0· 5 ?I. 5wt%、Mo 0· 4 ?I. Owt%、C 4. 0 ?6. Owt%，F(xiàn)e 為余量。
[0008] 配料時選用WC粉、Cr3C2粉、Ni粉、Mo粉、錳鐵粉和Fe粉。原料重量百分比為分 別為：WC粉65?85%，Cr 3C2粉0· 6?L 6%，Ni粉0· 6?L 5%，Mo粉0· 4?L 0%，錳鐵粉 2· 8?6· 5%，C粉（λ 3?L 0%，余量為Fe粉。
[0009] 優(yōu)選原料重量百分比為分別為：WC粉7(T80%，Cr3C2粉0. 9?I. 4%、Ni粉0. 8?1. 3%、 Mo粉0. 5?0. 7%、錳鐵粉3. 7?5. 5%、炭黑0. 4?0. 6%，余量為Fe粉。
[0010] 優(yōu)選所述Cr3C2粉的粒度彡L 0 μ m。
[0011] 上述WC系鋼結硬質(zhì)合金的制備方法，包括以下步驟：按所述成分和重量百分比 配料、球磨、壓制成型、燒結。
[0012] 產(chǎn)品燒結時的接觸材料為氧化鋯或氧化鋁，其可以做成板材，也可以涂層在石墨 舟皿上使用，燒結溫度1290?1360°C，保證燒結產(chǎn)品的表面質(zhì)量，變形量小。
[0013] 本發(fā)明具有以下有益效果： 1.本發(fā)明采用WC作為硬質(zhì)相，高錳鋼為粘結相，通過添加 Cr、Mo等合金元素強化粘 結相，凈化晶界，提高兩相間的結合強度，從而達到提高合金強度和硬度的目的，實現(xiàn)了合 金性能的提升，制得的鋼結硬質(zhì)合金孔隙率低（孔隙度可達A02B00)、強度高(抗彎強度> 1950MPa)、硬度高(燒結態(tài)硬度即可達HRA86以上)，表面質(zhì)量好，具有很好的耐磨性。
[0014] 2.本發(fā)明的鋼結合金采用錳鐵粉和Fe粉來作為粘結相，在確保合金性能的同時， 降低了生產(chǎn)成本，且錳鐵粉的加入百分比為2. 8?6. 5%，Mn含量不高，不影響合金的孔隙 度。
[0015] 3.本發(fā)明的鋼結合金產(chǎn)品比重輕，兼具鋼結合金的耐磨性、和硬質(zhì)合金的高硬度， 在釬片、鏟雪片等領域可替代硬質(zhì)合金。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明合金100倍金相。
[0017] 圖2為本發(fā)明合金微觀組織1000倍金相照片。

【具體實施方式】
[0018] 實施例1 :將重量百分比（即wt%，以下實施例均相同）為65%的WC，1. 6%的Cr3C2 粉、1. 5%的Ni、0. 8%的Mo、6. 5%的錳鐵粉、0. 7%的炭黑和余量的鐵等幾種粉末按要求配料， 以硬質(zhì)合金棒為研磨體，球料比為4:1，以酒精為介質(zhì)濕磨28小時后卸料，噴霧干燥制粒后 壓制成型，最后進行一體燒結，以氧化鋯舟皿為接觸材料，在1300°C下燒結保溫1小時后隨 爐冷卻，得到高硬度、高尺寸精度的鋼結硬質(zhì)合金產(chǎn)品。具體合金性能見表1。
[0019] 實施例2 :將重量百分比為70%的WC，1. 4%的Cr3C2粉、1. 3%的Ni、0. 7%的Mo、 5. 5%的錳鐵粉、0. 6%的炭黑和余量的鐵等幾種粉末按要求配料，以硬質(zhì)合金棒為研磨體， 球料比為4:1，以酒精為介質(zhì)濕磨28小時后卸料，噴霧干燥制粒后壓制成型，最后進行一體 燒結，以氧化鋯舟皿為接觸材料，在1320°C下燒結保溫1小時后隨爐冷卻，得到高硬度、高 尺寸精度的WC系鋼結硬質(zhì)合金產(chǎn)品。具體合金性能見表1。
[0020] 實施例3 :將重量百分比為75%的WC，1. 2%的Cr3C2粉、0. 9%的Ni、0. 6%的Mo、4. 6 %的錳鐵粉、0. 5%炭黑和余量的鐵等幾種粉末按要求配料，以硬質(zhì)合金棒為研磨體，球料比 為4:1，以酒精為介質(zhì)濕磨28小時后卸料，噴霧干燥制粒后壓制成型，最后進行一體燒結， 以氧化鋯舟皿為接觸材料，在1360°C下燒結保溫1小時后隨爐冷卻，得到高硬度、高尺寸精 度的鋼結硬質(zhì)合金產(chǎn)品。具體合金性能見表1。
[0021] 實施例4 :將重量百分比為80%的WC，0. 9%的Cr3C2粉、0. 8%的Ni、0. 5%的Mo、3. 7% 的錳鐵粉、〇. 4%的炭黑和余量的鐵等幾種粉末按要求配料，以硬質(zhì)合金棒為研磨體，球料比 為4. 5:1，以酒精為介質(zhì)濕磨28小時后卸料，噴霧干燥制粒后壓制成型，，最后進行一體燒 結，以氧化鋯舟皿為接觸材料，在1340°C下燒結保溫1小時后隨爐冷卻，得到高硬度、高尺 寸精度的鋼結硬質(zhì)合金產(chǎn)品。具體合金性能見表1。
[0022] 實施例5 :將重量百分比為85%的WC，0. 7%的Cr3C2粉、0. 6%的Ni、0. 4%的Mo、2. 8 %的錳鐵粉、0. 3%炭黑和余量的鐵等幾種粉末按要求配料，以硬質(zhì)合金棒為研磨體，球料比 為4:1，以酒精為介質(zhì)濕磨28小時后卸料，噴霧干燥制粒后壓制成型，最后進行一體燒結， 以氧化鋯舟皿為接觸材料，在1360°C下燒結保溫1小時后隨爐冷卻，得到高硬度、高尺寸精 度的鋼結硬質(zhì)合金產(chǎn)品。具體合金性能見表1。
[0023] 表1實施例制備的鋼結合金的性能

【權利要求】
1. 一種WC系鋼結硬質(zhì)合金，其特征在于硬質(zhì)相WC為65?85 wt%，粘結相高錳鋼為 15?35 wt%，合金成分與重量百分比分別為：W 61?80wt%、Mn 2. 2?5. lwt%、Ni 0? 6? 1. 5wt%、Cr 0? 5 ?1. 5wt%、Mo 0? 4 ?1. Owt%、C 4 ?6wt%，F(xiàn)e 為余量。
2. 根據(jù)權利要求1所述的WC系鋼結硬質(zhì)合金，其特征在于：配料時選用WC粉、Cr3C2粉、Ni粉、Mo粉、錳鐵粉和Fe粉。
3. 根據(jù)權利要求2所述的WC系鋼結硬質(zhì)合金，其特征在于：原料重量百分比為分別 為：WC 粉 65 ?85%，Cr3C2 粉 0? 6 ?1. 6%，Ni 粉 0? 6 ?1. 5%，Mo 粉 0? 4 ?1. 0%，錳鐵粉 2. 8?6. 5%，C粉0? 3?1. 0%，余量為Fe粉。
4. 根據(jù)權利要求3所述的WC系鋼結硬質(zhì)合金，其特征在于：原料重量百分比為分別 為：WC 粉 70?80%，Cr3C2 粉 0? 9?1. 4%、Ni 粉 0? 8?1. 3%、Mo 粉 0? 5?0? 7%、錳鐵粉 3. 7?5. 5%、炭 黑0.4?0.6%，余量為Fe粉。
5. 根據(jù)權利要求2~4之一所述的WC系鋼結硬質(zhì)合金，其特征在于：所述Cr3C2粉的粒 度彡1. 0 U m。
6. -種權利要求1飛之一所述WC系鋼結硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于包括以下 步驟：按所述成分和重量百分比配料、球磨、壓制成型、燒結。
7. 根據(jù)權利要求6所述的WC系鋼結硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于產(chǎn)品燒結時的 接觸材料為氧化鋯或氧化鋁。
8. 根據(jù)權利要求6或7所述的WC系鋼結硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于燒結溫度 1290 ?1360°C。
【文檔編號】C22C29/08GK104388798SQ201410760154
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月12日 優(yōu)先權日:2014年12月12日
【發(fā)明者】武文花, 舒艷兵, 吳昊 申請人:株洲硬質(zhì)合金集團有限公司