[發明專利]一種WC系鋼結硬質合金

有效

• 申請號: 201410760154.0
• 申請日: 2014-12-12
• 公開（公告）號: CN104388798A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 武文花;舒艷兵;吳昊
• 申請（專利權）人: 株洲硬質合金集團有限公司
• 主分類號: C22C29/08
• 分類號: C22C29/08;C22C1/05
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所 43001
• 代理人: 周詠;林毓俊

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技術領域

本發明屬于粉末冶金領域，具體涉及一種WC系鋼結硬質合金。

背景技術

鋼結硬質合金（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相，其耐磨性可以與高鈷硬質合金接近，但與硬質合金相比，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。

鋼結合金按硬質相種類主要分為WC系和TiC系兩大類，并且硬質相正在向多樣化的方向不斷發展，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。傳統鋼結合金的硬質相含量一般不超過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，鋼結合金硬質相范圍不斷擴寬，向硬質合金領域延伸，盡量提高硬質相的含量，在保證合金足夠的強度的情況下盡量提高其耐磨性，目前硬質相含量最高可達94%，但是低粘結相WC系鋼結硬質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。

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系鋼結硬質合金材料，其硬質相WC重量百分比為75~90%，粘結相高錳鋼25.0~10.0%；其中Mn:14.0~18.0%，Ni:3.0~6.0%，C:0.9~1.9%，Fe為余量。該合金屬于高錳鋼基鋼結硬質合金，具有較高的硬度，燒結態硬度達到HRA81.5~82.5，經加工硬化后硬度HRA84~86，該發明材質硬度偏低，與傳統WC-Co類硬質合金存在較大差距，無法勝任釬片和鏟雪片等領域使用要求。

發明內容

針對現有的技術問題，本發明提供一種WC系鋼結硬質合金，孔隙度低，具有更高的硬度和耐磨性。?

本發明的技術方案為：一種WC?系鋼結硬質合金，硬質相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?0.6～1.5wt%、Cr?0.5～1.5wt%、Mo?0.4～1.0wt%、C?4.0～6.0wt%，Fe為余量。

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%，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。

優選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。

優選所述Cr₃C₂粉的粒度≤1.0μm。

上述WC?系鋼結硬質合金的制備方法，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。

產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℃，保證燒結產品的表面質量，變形量小。

本發明具有以下有益效果：

1.本發明采用WC作為硬質相，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，實現了合金性能的提升，制得的鋼結硬質合金孔隙率低（孔隙度可達A02B00）、強度高（抗彎強度＞1950MPa）、硬度高（燒結態硬度即可達HRA86以上），表面質量好，具有很好的耐磨性。

2.本發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。

3.本發明的鋼結合金產品比重輕，兼具鋼結合金的耐磨性、和硬質合金的高硬度，在釬片、鏟雪片等領域可替代硬質合金。