本發明涉及合金技術領域,具體涉及一種高硬度、耐熱硬質合金。
背景技術:
近年來,隨著硬質合金應用領域的不斷擴展,硬質合金牌號和材質的研究正朝著超粗和超細晶粒兩個方向發展。超粗WC-Co硬質合金的WC顆粒具有晶體結構完整、結構缺陷少、 強度和硬度高、微觀應變小等一系列優點,用其制造的硬質合金韌性好、高溫硬度高、蠕變變形小,被廣泛用于礦山工具、石油鉆采工具、采煤機截齒工具、隧道工程用盾構機刀具、沖壓模具、硬面表面噴涂等了;經驗表明,在較高工作溫度條件下要求具有使用耐久性的工具,如鋼的粗加工、巖石切削、熱軋成型。
超粗礦用硬質合金的微觀組織是一種均勻結構,WC顆粒在鈷粘結相基體上均勻分布。該類硬質合金制備的最大難點在于單晶超粗WC顆粒的制備并在合金中保持。國外先進硬質合金企業制備的超粗晶硬質合金中WC晶粒尺寸約為8μm,WC大于10μm的超粗晶硬質合金未見公開報道。
技術實現要素:
(一)解決的技術問題
針對現有技術不足,本發明提供一種高硬度、耐熱硬質合金,克服現有技術不足,合金具有高硬度、高韌性;致密度高,WC晶粒分布均勻。
(二)技術方案
為實現以上目的,本發明通過以下技術方案予以實現:
一種高硬度、耐熱硬質合金,包括粘結相和硬質合金團粒,所述硬質合金團粒均勻分布在所述粘結相上;所述硬質合金團粒在硬質合金中的質量百分比為75~85%;所述硬質合金團粒中,鈷含量小于1wt%,Cu:2.5~3.8%,Mn:1.5~1.9%,Cd:1.1~1.3%,Zr:1.2~1.5%,Ni:0.5~0.8%,Co:0.6~0.8%,Ti:0.55~0.57%,余量為WC。
所述WC的晶粒粒徑為1μm~3μm,所述硬質合金團粒的粒徑大于10μm,HRA硬度大于91。一種高硬度、耐熱硬質合金的制備方法,其特征在于,依次包括以下步驟:
(1)硬質合金團粒混合,摻入質量百分比3~5%的成型 劑,制成團粒,將團粒燒結,獲得致密化的硬質合金團粒;
(2)將硬質合金與粘結相混合,濕磨10~40h,然后依次干燥、過篩、壓制成型;最后進行燒結,獲得高硬度、高韌性硬質合金。
(三)有益效果
本發明提供一種高硬度、耐熱硬質合金,與現有技術相比優點在于:本發明高硬度、耐熱硬質合金,其無鈷硬質合金團粒的粒徑遠大于現有技術中制備得到的超粗硬質合金的WC顆粒粒徑,減少了WC與粘結相的界面面積、增加了粘結相的自由程和硬質合金的耐熱疲勞性能;而且由于WC晶粒細化,無鈷硬質合金團粒的硬度高于超粗WC晶粒的硬度,導致硬質合金的耐磨性能增加。與網狀硬質合金相比,硬質合金團粒中基本沒有鈷的存在,因此其耐熱疲勞性能將獲得大幅提高。此外,本發明的高硬度、耐熱性硬質合金的Co含量有利于提高合金的導熱率,同時降低合金的熱膨脹系數;提高其整體的耐熱性,采用本發明方法制備得到的高硬度、高韌性硬質合金,致密度高,WC晶粒分布均勻。
具體實施方式
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚,下面結合本發明實施例對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例是本發明一部分實施例,而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例,本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發明保護的范圍。
一種高硬度、耐熱硬質合金,包括粘結相和硬質合金團粒,所述硬質合金團粒均勻分布在所述粘結相上;所述硬質合金團粒在硬質合金中的質量百分比為75~85%;所述硬質合金團粒中,鈷含量小于1wt%,Cu:2.5~3.8%,Mn:1.5~1.9%,Cd:1.1~1.3%,Zr:1.2~1.5%,Ni:0.5~0.8%,Co:0.6~0.8%,Ti:0.55~0.57%,余量為WC;所述WC的晶粒粒徑為1μm~3μm,所述硬質合金團粒的粒徑大于10μm,HRA硬度大于91。 一種高硬度、耐熱硬質合金的制備方法,其特征在于,依次包括以下步驟:
(1)硬質合金團粒混合,摻入質量百分比3~5%的成型 劑,制成團粒,將團粒燒結,獲得致密化的硬質合金團粒;
(2)將硬質合金與粘結相混合,濕磨10~40h,然后依次干燥、過篩、壓制成型;最后進行燒結,獲得高硬度、高韌性硬質合金。
本發明高硬度、耐熱硬質合金,其無鈷硬質合金團粒的粒徑遠大于現有技術中制備得到的超粗硬質合金的WC顆粒粒徑,減少了WC與粘結相的界面面積、增加了粘結相的自由程和硬質合金的耐熱疲勞性能;而且由于WC晶粒細化,無鈷硬質合金團粒的硬度高于超粗WC晶粒的硬度,導致硬質合金的耐磨性能增加。與網狀硬質合金相比,硬質合金團粒中基本沒有鈷的存在,因此其耐熱疲勞性能將獲得大幅提高。此外,本發明的高硬度、耐熱性硬質合金的Co含量有利于提高合金的導熱率,同時降低合金的熱膨脹系數;提高其整體的耐熱性,采用本發明方法制備得到的高硬度、高韌性硬質合金,致密度高,WC晶粒分布均勻。
需要說明的是,在本文中,諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來,而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且,術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含,從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素,而且還包括沒有明確列出的其他要素,或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下,由語句“包括一個……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
以上實施例僅用以說明本發明的技術方案,而非對其限制;盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明,本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改,或者對其中部分技術特征進行等同替換;而這些修改或者替換,并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。