[發明專利]一種鋼結TiCN基硬質合金及應用

在審

• 申請號: 201711443017.4
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108034881A
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發明（設計）人: 陳明
• 申請（專利權）人: 株洲精工硬質合金有限公司
• 主分類號: C22C33/02
• 分類號: C22C33/02;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/42
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本發明公開了一種鋼結TiCN基硬質合金，所述的鋼結TiCN基硬質合金以TiCN為硬質相，以鋼基體為粘結相，以Fe—(20~30%)Ce—(8~20%)La中間合金為添加劑，所述的TiCN的重量百分比為30~40%、所述的鋼基體的重量百分比為59.2~69.5%，所述的Fe—(20~30%)Ce—(8~20%)La中間合金的重量百分比為0.5~0.8%。本發明還公開了制備該材料的方法，先將Fe—(20~30%)Ce—(8~20%)La中間合金制備后，再配料、球磨混料、模壓成型、燒結、熱處理，本發明的TiCN鋼結硬質合金材料致密度高、綜合性能優異，性價比高。本發明的制備方法成本低、工藝簡單、適于工業化生產。

技術領域

本發明涉及粉末冶金領域，具體涉及一種鋼結TiCN基硬質合金及其制備方法。

背景技術

硬質合金具有硬度高、耐磨性、耐熱性良好等優點，被廣泛用于工業生產的各個領域。普通鎢鈷類硬質合金的生產需使用大量的鎢、鈷等國家戰略資源，如牌號為YG8的硬質合金中約含86%的鎢元素、8%的鈷元素，近年來鎢、鈷等原材料價格持續上漲。此外，硬質合金的粘結相成分—鈷，因其毒性已被國際癌癥研究機構列入致癌物質名單，引發人們對職業健康安全的高度重視。尋找一類能部分或完全替代硬質合金的新型復合材料的研究受到越來越多科研工作者的重視。鋼結硬質合金是以鋼為粘結相，以難溶金屬碳化物、氮化物為硬質相的一種極具潛力的新型復合材料。其力學性能介于硬質合金和鋼之間，與鋼相比，有更高的硬度，耐磨性，彈性模量和抗壓強度；與硬質合金相比，具有良好的抗彎強度和沖擊韌性，體現出優異的綜合性能。同時，鋼結硬質合金還有著廣泛的工藝特性，如可加工性，可熱處理性和可鍛性等。

鋼結TiCN基硬質合金是以TiCN為硬質相、以鋼為粘結相的鋼結硬質合金，該類材料用鐵替代鈷作為合金的粘結相，且粘結相占比達到50~90%，極大地降低了原料成本，同時減少了鈷等元素對操作者的職業健康安全的危害。TiCN中含有較高的氮含量，燒結過程中晶粒長大的傾向性小，硬質相組織均勻微細，鋼結TiCN基硬質合金的韌性、抗塑性變形能力高于TiC基鋼結硬質合金，強度高、密度低、摩擦系數低、耐磨性、耐腐蝕性好，具有優異的高溫紅硬性和抗氧化性等，是制作高速切削刀具和熱成型模具的理想材料。制備鋼結TiCN基硬質合金材料的方法主要有粉末冶金法、鑄造法、原位合成法、浸漬法和熱壓法等，但目前該合金在國內并未能實現大規模的工業化生產。而粉末冶金法是工業化生產制備鋼結硬質合金的常用方法，但目前采用該法生產TiC基鋼結硬質合金時，由于TiCN硬質相和鋼基體的相容性不佳，潤濕性差，且表面易被附著物污染，使得硬質相TiCN顆粒與基體的界面結合狀況不佳，TiCN顆粒的增強效果不能很好的發揮出來。

因此，在現有技術中，采用粉末冶金法制備鋼結TiCN基硬質合金的工藝中，如何改善金屬基體對增強相的潤濕性，提高界面結合強度，如何通過熱處理改善基體的微觀組織結構，提高材料強韌性，一直是科研人員研究的難題。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術之不足，提供一種鋼結TiCN基硬質合金，其具有比重小，致密度高，高溫紅硬性和抗氧化性好的優點。

本發明的另一目的在于提供一種鋼結TiCN基硬質合金的生產方法，其具有生產成本低、工藝簡單、原料無毒副作用、適合工業化生產的制備方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種鋼結TiCN基硬質合金，所述的鋼結TiCN基硬質合金以TiCN為硬質相，以鋼基體為粘結相，以Fe—(20~30%)Ce—(8~20%)La中間合金為添加劑，以鋼結TiCN基硬質合金的總重量為基準，所述的TiCN的重量百分比為30~40%、所述鋼基體的重量百分比為59.2~69.5%，所述的Fe—(20~30%)Ce—(8~20%)La中間合金的重量百分比為0.5~0.8%，所述鋼基體的原料成分包括W粉、Mo粉、V粉、Cr粉、Ni粉、Cu粉、碳黑粉、羰基鐵粉、還原鐵粉。