CN101255521A - 一种硬质合金连接件及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硬质合金连接件，其由高粘结相硬质合金与因瓦合金通过钨极氩弧自动焊接工艺焊接而成。本发明的硬质合金连接件既可利用硬质合金的高强度、高耐磨性以及良好的红硬性，实现高强度的结构性；又可利用因瓦合金在一定温度范围内具有因瓦效应的恒定热膨胀性能，实现低热膨胀系数的功能性，可满足高端硬质合金工具和因瓦合金精密仪器对材料的特殊要求，即具有高耐磨性、良好的高温红硬性、耐高温及在一定温度范围内变形随温度变化保持恒定或变化不大。本发明的焊接工艺实现了焊后试样界面无气孔、裂纹和脆硬η碳化物，显微组织和显微硬度值过渡平滑，显微硬度可大于400HV0.2。

Description

一种硬质合金连接件及其制备工艺
技术领域
本发明涉及一种硬质合金连接件及其制备工艺，具体地说，是涉及一种高粘结相硬质合金与因瓦合金的连接件及其钨极氩弧焊接工艺。
背景技术
WC-Co硬质合金因具有较高的强度、较好的耐磨性、较低的热膨胀系数以及良好的高温红硬性，在要求材料具有耐磨、耐高温、一定温度范围内变形随温度变化保持恒定或变化不大的高端硬质合金工具或精密仪器的研发中具有十分重要的地位。然而，目前用于连接用的工具材料或精密小变形材料通常为高速钢或不锈钢，如高速钢刀具、因瓦合金与不锈钢连接件等，这些硬质合金焊接件大多存在由于异质材料应力过大、界面形成脆硬的η碳化物引起的硬质合金开裂、脱落、崩齿等问题，不能满足汽车工业、精密仪器等制造领域中使用的高精度、高可靠性的高端硬质合金工具和精密仪器的要求，成为影响硬质合金连接件扩展应用的重要难题。
另一方面，由于因瓦合金具有低膨胀系数的特点，在航空航天精密关键零部件、军事武器以及石油运输容器等仪器、设备的生产中应用广泛，但由于因瓦合金强度较低，耐磨性和高温性能差，在特殊的应用场合，常常无法发挥其因瓦性的优势。国内外在因瓦合金强化领域开展了许多研究，包括因瓦合金体系强化、利用B提高因瓦合金的高温红硬性以及因瓦合金表面改性等，但因瓦合金强度仍然无法满足特殊场合强度要求及高温红硬性要求。
经对现有技术的文献检索发现，Barbatti C.等在杂志Materialwissenschaftund Werkstofftechnik发表的论文“Joining of cemented carbides to steel by laserbeam welding”2007，38(11)：907～914提出利用激光焊接方法实现硬质合金与钢的连接，虽然突破了传统的填充材料和开坡口的瓶颈，但焊后硬质合金界面出现脆性η碳化物，引起接头性能下降。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种硬质合金连接件及其制备工艺，以解决现有硬质合金连接件不能满足高精度、高可靠性的高端硬质合金工具和精密仪器的要求及因瓦合金无法满足特殊场合强度要求和高温红硬性要求的难题。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供的硬质合金连接件，由高粘结相硬质合金与因瓦合金焊接而成，其特征在于，所述高粘结相硬质合金的Co含量为18％～40％。
上述因瓦合金优选NiFeC基稀土因瓦合金。
上述NiFeC基稀土因瓦合金的优选组成及组成质量百分比如下：30％～42％Ni、0.6％～1％C、3.4％Mn、3～5％Nb及余量Fe。
本发明的硬质合金连接件的制备工艺为钨极氩弧自动焊接工艺，工艺参数如下：焊接电流90～180A、焊接电压11～20V、焊接速度1～7mm/sec、钨棒枪尖直径0.5～2mm、钨棒枪尖伸出长度3～8mm、氩气流量3～15L/min、氩气压力为室温下0.35Mpa，焊接过程采用直流正接法。
所述工艺可不进行焊前预热与焊后热处理、不开坡口和添加填充材料。
本发明的硬质合金连接件既可利用硬质合金的高强度、高耐磨性以及良好的红硬性，实现高强度的结构性；又可利用因瓦合金在一定温度范围内具有因瓦效应的恒定热膨胀性能，实现低热膨胀系数的功能性，可满足高端硬质合金工具和因瓦合金精密仪器对材料的特殊要求，即具有高耐磨性、良好的高温红硬性、耐高温及在一定温度范围内变形随温度变化保持恒定或变化不大。
本发明通过钨极氩弧自动焊接工艺，实现了焊后试样界面无气孔、裂纹和脆硬η碳化物，显微组织和显微硬度值过渡平滑，显微硬度可大于400HV0.2。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细、完整地说明：
实施例1
选择厚度为2mm的WC-Co硬质合金(其中Co含量为18％)为被焊材料1，选择厚度为2mm的因瓦合金(其组成及组成质量百分比为：42％Ni及58％Fe)为被焊材料2，选用型号为NASTERTIG AC/DC 2500的钨极氩弧焊机，按照常规的钨极氩弧自动焊接工艺进行操作，焊接工艺参数为：焊接电流90A、焊接电压11V、焊接速度4mm/sec、钨棒枪尖直径0.5～2mm、钨棒枪尖伸出长度3～8mm、氩气流量10L/min、氩气压力为室温下0.35Mpa，焊接过程采用直流正接法。
经检测：本实施例所制备的高粘结相硬质合金与因瓦合金的连接件的焊接接头无气孔、裂纹，界面无η碳化物形成，焊缝区显微硬度大于230HV0.2。
实施例2
选择厚度为2mm的WC-Co硬质合金(其中Co含量为40％)为被焊材料1，选择厚度为2mm的NiFeC基稀土因瓦合金(其组成及组成质量百分比为：30％Ni、1％C、3.4％Mn、5％Nb及60.6％Fe)为被焊材料2，选用型号为NASTERTIG AC/DC 2500的钨极氩弧焊机，按照常规的钨极氩弧自动焊接工艺进行操作，但不进行焊前预热与焊后热处理、不开坡口和添加填充材料，焊接工艺参数为：焊接电流180A、焊接电压20V、焊接速度7mm/sec、钨棒枪尖直径0.5～2mm、钨棒枪尖伸出长度3～8mm、氩气流量15L/min、氩气压力为室温下0.35Mpa，焊接过程采用直流正接法。
经检测：本实施例所制备的高粘结相硬质合金与稀土因瓦合金的连接件的焊接接头无气孔、裂纹，界面无η碳化物形成，焊缝区显微硬度大于400HV0.2。
实施例3
选择厚度为4mm的WC-Co硬质合金(其中Co含量为30％)为被焊材料1，选择厚度为2mm的NiFeC基稀土因瓦合金(其组成及组成质量百分比为：35％Ni、0.8％C、3.4％Mn、4％Nb及56.8％Fe)为被焊材料2，选用型号为NASTERTIG AC/DC 2500的钨极氩弧焊机，按照常规的钨极氩弧自动焊接工艺进行操作，但不进行焊前预热与焊后热处理、不开坡口和添加填充材料，焊接工艺参数为：焊接电流130A、焊接电压15V、焊接速度1mm/sec、钨棒枪尖直径0.5～2mm、钨棒枪尖伸出长度3～8mm、氩气流量3L/min、氩气压力为室温下0.35Mpa，焊接过程采用直流正接法。
经检测：本实施例所制备的高粘结相硬质合金与稀土因瓦合金的连接件的焊接接头无气孔、裂纹，界面无η碳化物形成，焊缝区显微硬度大于400HV0.2。

Claims (5)

1.一种硬质合金连接件，由高粘结相硬质合金与因瓦合金焊接而成，其特征在于，所述高粘结相硬质合金的Co含量为18％～40％。
2.根据权利要求1所述的硬质合金连接件，其特征在于，所述因瓦合金为NiFeC基稀土因瓦合金。
3.根据权利要求2所述的硬质合金连接件，其特征在于，所述NiFeC基稀土因瓦合金的组成及组成质量百分比如下：30％～42％Ni、0.6％～1％C、3.4％Mn、3～5％Nb及余量Fe。
4.一种权利要求1所述的硬质合金连接件的制备工艺，其特征在于，所述工艺为钨极氩弧自动焊接工艺，工艺参数如下：焊接电流90～180A、焊接电压11～20V、焊接速度1～7mm/sec、钨棒枪尖直径0.5～2mm、钨棒枪尖伸出长度3～8mm、氩气流量3～15L/min、氩气压力为室温下0.35Mpa，焊接过程采用直流正接法。
5.根据权利要求4所述的硬质合金连接件的制备工艺，其特征在于，所述工艺不进行焊前预热与焊后热处理、不开坡口和添加填充材料。
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