CN101768679A - 非均匀结构硬质合金的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非均匀结构硬质合金的制造方法,选用两或三种粒度的 WC、Co粉为原料,经常规工艺得到的合金的平均晶粒度为2.0~3.0微米;在选用原料时,首先确定合金所需WC的磁力标准值Hc标,然后测得每种粒度WC粉末的磁力值Hc粉,使得aHc粉1+bHc粉2+cHc粉3=Hc标,且a+b+c=100,式中Hc粉1、Hc粉2、Hc粉3分别代表粗、中、细颗粒WC粉的磁力值,a、b、c分别代表粗、中、细颗粒WC粉在整个WC粉末中所占的重量百分比;先确定中颗粒WC粉的重量百分比b,再计算出粗颗粒WC重量百分比a、细颗粒WC重量百分比c;本发明方法提高了合金的综合性能,快速实现了产品系列化,扩大矿用合金的应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及一种硬质合金的制造方法,特别是一种粒度非均匀结构的WC-Co硬质合金的制造方法。
背景技术
目前在凿岩合金中应用最多的是用一种粒度的WC粉末与钴粉混合制成均匀粒度结构的合金,这类合金的显著特点是随着WC粒度的增加,合金的韧性增强,但耐磨性降低。两者不可兼顾。随着科学技术的发展,尽管已找到了解决这一矛盾的一些途径,如合金的后续热处理,渗碳处理制成梯度合金等,但这些方法生产设备复杂,生产成本太高,制约着其在凿岩合金上的大批应用。发明专利ZL200310110532.2,ZL200310120819.3等提出粒度非均匀合金的制造方法,都是由粗、细两种颗粒的WC粉末按一定比例制备成钴含量一定的(6~12%)的粒度非均匀合金,不能根据不同性能要求形成系列化产品。
发明内容
本发明针对上述不足,提供一种非均匀结构硬质合金的制造方法,使WC组分具有高度分散性,同时控制其平均晶粒度在2.0~3.0微米范围内,合金具有良好的综合性能,并且可以根据不同钴含量的非均匀硬质合金的最终性能要求,快速实现产品系列化。
为了达到此目的,本发明选用粗、细两种或粗、中、细三种粒度的WC粉末,以及Co粉为原料,经湿磨、干燥制粒、压制成型、烧结,得到的非均匀结构的WC-Co硬质合金的平均晶粒度为2.0~3.0微米;其特征在于:在选用原料时,首先设计确定不同钴含量的非均匀结构的WC-Co硬质合金所需WC的磁力标准值Hc标,然后通过使每种粒度的WC粉末按相同工艺分别做成含钴量为10%的硬质合金标样,从而测得每种粒度WC粉末的磁力值Hc粉,使得aHc粉1+bHc粉2+cHc粉 3=Hc标(公式1),且a+b+c=100(公式2),式中Hc粉1、Hc粉2、Hc粉3分别代表粗、中、细颗粒WC粉的磁力值,a、b、c分别代表粗、中、细颗粒WC粉整个WC粉末原料中所占的重量百分比;根据不同钴含量的非均匀结构的WC-Co硬质合金的综合性能,先确定中颗粒WC粉的重量百分比b为0~40%,由公式1、公式2计算出粗颗粒WC重量百分比a、细颗粒WC重量百分比c。
由于采用了多种粒度WC原料,非均匀结构的WC-Co硬质合金组织中WC组分具有高度分散性,使合金兼具粗颗粒WC的塑性和韧性、中颗粒WC的综合性能、及细颗粒WC的高耐磨性。由于控制了所需原料的平均粒度,使合金的平均晶粒度在2.0~3.0微米范围内。并且可以根据不同钴含量的非均匀硬质合金的最终性能要求,通过本发明的方法确定Hc标和每种粒度WC粉末的磁力值Hc粉,按照配料计算公式,较快地确定原料配比,快速实现产品系列化。
附图说明
图1是本发明的非均匀结构WC-Co硬质合金金相结构图。
具体实施方式
实施例1:制造钴含量10%的非均匀结构WC-Co硬质合金。
所需WC的磁力标准值Hc标设计确定为8.5kA/m。选用粗、中、细三种粒度WC粉末,以及Co粉为原料。该三种粒度的WC粉末按相同工艺分别做成含钴量为10%的硬质合金标样,从而测得每一种粒度WC粉末的磁力值Hc粉(以下实施例同),其中Hc粉1=6.7kA/m,Hc粉2=7.8kA/m,Hc粉3=12.3kA/m,中颗粒WC原料在整个WC粉末原料中(以下实施例同)所占重量百分比b为30%,根据公式1:aHc粉1+bHc粉2+cHc粉3=Hc标,公式2:a+b+c=100,算出a、c分别为44%,26%。
将上述比例的三种WC粉均匀混合,经湿磨、干燥制粒、压制成型、烧结,得到的非均匀结构硬质合金的各项性能和晶粒度详见表1,典型金相结构见图1。(以下实施例同)
实施例2:制造钴含量8%的非均匀结构WC-Co硬质合金。
所需WC的磁力标准值Hc标设计确定为8.3kA/m。选用粗、中、细三种粒度WC粉末,以及Co粉为原料,其Hc粉值分别为Hc粉1=7.0kA/m,Hc粉2=8.0kA/m,Hc粉3=11.4kA/m,中颗粒WC原料所占重量百分比b为20%,根据公式1:aHc粉1+bHc粉2+cHc粉3=Hc标,公式2:a+b+c=100,算出a、c分别为55%,25%。
实施例3:制造钴含量11%的非均匀结构WC-Co硬质合金。
所需WC的磁力标准值Hc标设计确定为8.8kA/m。选用粗、中、细三种粒度WC粉末,以及Co粉为原料,其Hc粉值分别为Hc粉1=6.6kA/m,Hc粉2=7.8kA/m,Hc粉3=12.0kA/m,中颗粒WC原料所占重量百分比b为10%,根据公式1:aHc粉1+bHc粉2+cHc粉3=Hc标,公式2:a+b+c=100,算出a、c分别为51.5%,38.5%。
实施例4:制造钴含量13%的非均匀结构WC-Co硬质合金。
所需WC的磁力标准值Hc标设计确定为7.6kA/m。选用粗、细两种粒度WC粉末,以及Co粉为原料,其Hc粉值分别为Hc粉1=6.5kA/m,Hc粉3=11.8kA/m,中颗粒WC原料所占重量百分比b为0,根据公式1:aHc粉1+bHc粉2+cHc粉3=Hc标,公式2:a+b+c=100,算出a、c分别为79%,21%。
实施例5:制造钴含量14.5%的非均匀结构WC-Co硬质合金。
所需WC的磁力标准值Hc标设计确定为8.3kA/m。选用粗、中、细两种粒度WC粉末,以及Co粉为原料,其Hc粉值分别为Hc粉1=6.7kA/m,Hc粉2=8.1kA/m,Hc粉3=11.3kA/m,中颗粒WC原料所占重量百分比b为35%,根据公式1:aHc粉1+bHc粉2+cHc粉3=Hc标,公式2:a+b+c=100,算出a、c分别为40%,25%。
实施例6:制造钴含量16%的非均匀结构WC-Co硬质合金。
所需WC的磁力标准值Hc标设计确定为7.5kA/m。选用粗、细两种粒度WC粉末,以及Co粉为原料,其Hc粉值分别为Hc粉1=6.7kA/m,Hc粉3=11.3kA/m,中颗粒WC原料所占重量百分比b为0,根据公式1:aHc粉1+bHc粉2+cHc粉3=Hc标,公式2:a+b+c=100,算出a、c分别为75%,25%。
表1实施例1~6的各项性能参数值
编号 | 密度g/cm3 | 硬度HRA | 磁力kA/m | 抗弯强度N/mm2 | 晶粒度μm |
1 | 14.50 | 88.0 | 8.6 | 3050 | 2.2 |
2 | 14.73 | 88.6 | 10.5 | 2880 | 2.6 |
3 | 14.94 | 90.5 | 12.0 | 2690 | 2.4 |
4 | 14.20 | 87.5 | 6.8 | 2950 | 2.8 |
5 | 14.10 | 87.0 | 7.2 | 3100 | 2.2 |
6 | 13.90 | 86.2 | 7.0 | 3020 | 2.0 |
由以上实施例可以看出,根据不同钴含量的非均匀硬质合金的最终性能要求,通过本发明的方法很快地确定了原料配比,快速实现了产品系列化。
Claims (1)
1.一种非均匀结构的WC-Co硬质合金的制造方法,选用粗、细两种或粗、中、细三种粒度的WC粉末,以及Co粉为原料,经湿磨、干燥制粒、压制成型、烧结,得到的非均匀结构硬质合金的平均晶粒度为2.0~3.0微米,其特征在于:在选用原料时,首先设计确定不同钴含量的非均匀结构的WC-Co硬质合金所需WC的磁力标准值Hc标,然后通过使每种粒度的WC粉末按相同工艺分别做成含钴量为10%的硬质合金标样,从而测得每种粒度WC粉末的磁力值Hc粉,使得aHc粉1+bHc粉2+cHc粉3=Hc标(公式1),且a+b+c=100(公式2),式中Hc粉1、Hc粉2、Hc粉3分别代表粗、中、细颗粒WC粉的磁力值,a、b、c分别代表粗、中、细颗粒WC粉在整个WC粉末原料中所占的重量百分比;根据不同钴含量的非均匀结构的WC-Co硬质合金的综合性能,先确定中颗粒WC粉的重量百分比b为0~40%,由公式1、公式2计算出粗颗粒WC重量百分比a、细颗粒WC重量百分比c。
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