[發明專利]將硬度突變型轉變為硬度漸變型梯度硬質合金的方法

無效

• 申請號: 201210045579.4
• 申請日: 2012-02-27
• 公開（公告）號: CN102560169A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 張立;吳厚平;賀躍輝;熊湘君;解明偉
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C29/08;C22F1/18
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 鄧建輝

技術領域

本發明涉及一種將硬度突變型轉變為硬度漸變型梯度硬質合金的方法。

背景技術

磨損是硬質合金工具失效的一種典型表現形式。硬質合金的硬度與耐磨性具有正相關關系，提高合金耐磨性首先必須提高合金的硬度。對WC-Co硬質合金，降低硬質合金中的Co含量，可顯著提高合金硬度，改善合金耐磨性。硬質合金中Co的梯度變化必然會導致合金中硬度的梯度變化。

傳統硬質合金的硬度與韌性是一對相互矛盾的參數，提高硬度要以犧牲韌性為代價，反之亦然。1986年，瑞典Sandvik公司率先推出了一種硬質合金新材質-雙相結構WC-Co梯度硬質合金，簡稱DP(dual?phase)合金。這種合金成功地解決了硬質合金的硬度與韌性難以同時兼顧的矛盾，可使合金的使用壽命得到明顯改善。這項技術主要包括兩個方面，即首先制得含均勻、細小且體積分數可控脫碳相(η相)的WC+β+η三相組織合金(β：Co基粘結相)，然后對此合金進行滲碳處理，以獲得具有雙相結構的梯度合金。這種合金的表層與中間過渡層為WC+β兩相組織合金，合金芯部為WC+β+η三相組織合金。合金表層為貧Co區；合金過渡層中Co含量呈梯度變化，為富Co區。DP合金中Co梯度的形成機理主要是通過碳勢差為合金中Co發生質量遷移提供驅動力，即通過對低碳合金進行滲碳處理，使WC-Co硬質合金中Co從合金表面的高碳區向合金中的低碳區遷移。采用這種方法制備的合金表層厚度通常為1mm～3mm，含Co約3％，賦予合金高硬度與高耐磨性；中間過渡層厚度通常為1.5mm～2.5mm，最高含Co量通常在10％左右，賦予合金高韌性。圖1展示了一種典型DP合金拋光截面(沿合金中部的切割面)小負荷維氏硬度HV2(2kgf載荷)變化曲線。采用這種技術制備的合金存在表層高硬度區厚度偏小，過渡層為低硬度突變區的缺陷。若表面高硬度區被磨損后，合金工具壽命會迅速降低，因而限制了合金的推廣應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種硬度突變型WC-Co梯度硬質合金轉變為硬度漸變型WC-Co梯度硬質合金，以提高合金工具使用壽命的將硬度突變型轉變為硬度漸變型梯度硬質合金的方法。

為了解決上述技術問題，本發明提供的將硬度突變型轉變為硬度漸變型梯度硬質合金的方法，通過對具有貧鈷高硬度表層區、富鈷低硬度過渡層區WC-Co梯度硬質合金進行后續液相復燒處理，達到消除低硬度突變區，實現合金中硬度漸變的目的，所述的后續液相復燒處理是指在真空燒結爐內將原始硬度突變型WC-Co梯度硬質合金在1400℃～1460℃的溫度保溫60min～120min。所述硬度漸變是指合金硬度由表至里呈現緩慢降低特性。

采用上述技術方案的將硬度突變型轉變為硬度漸變型梯度硬質合金的方法，通過對具有貧鈷高硬度表層區、富鈷低硬度過渡層區WC-Co梯度硬質合金進行后續液相復燒處理，達到消除低硬度突變區，實現合金中硬度的漸變，進一步改善合金耐磨性與使用壽命的目的。硬質合金中Co梯度結構的穩定性受控于液相遷移驅動力。液相遷移驅動力由合金中液相體積分數、合金含碳量、合金中WC晶粒度大小等因素共同決定。由于原始突變型梯度態合金中存在碳勢差和WC晶粒度差異，同時受表層區液相遷移通道狹窄等因素的影響，復燒過程中原始富鈷過渡層區的Co只向合金芯部遷移，從而使合金中Co含量由表至里逐漸升高、合金硬度由表至里逐漸降低。

綜上所述，本發明是一種硬度突變型WC-Co梯度硬質合金轉變為硬度漸變型WC-Co梯度硬質合金，以提高合金工具使用壽命的將硬度突變型轉變為硬度漸變型梯度硬質合金的方法。

附圖說明

圖1是一種典型DP合金拋光截面小負荷維氏硬度HV2變化曲線。

圖2是本發明制備方法1460℃，保溫120min真空復燒前后DP合金拋光截面硬度變化曲線。

圖3是本發明制備方法1430℃，保溫90min真空復燒后DP合金拋光截面由表至里不同部位HV50壓痕的對角裂紋；(a)、(b)：表層；(c)、(d)：中部；(e)、(f)芯部(含η相)。

圖4是本發明制備方法1400℃，保溫60min真空復燒前后DP合金拋光截面硬度變化曲線。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

實施例1：