CN101880809A - 一种适于焊接加工的球齿钎头用硬质合金 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适于焊接加工的球齿钎头用硬质合金，它由下述重量百分比的组分原料制备而成：6％～8％Co，余量为WC及不可避免的杂质。所述的WC包括粗颗粒WC粉和细颗粒WC粉，所述的粗颗粒WC粉的粒度范围为10～15μm，所述的细颗粒WC粉的粒度范围为2.0～3.0μm，所述的粗颗粒WC粉与细颗粒WC粉的重量比为4∶1-3∶2。本发明由于采用了两种不同粒径的WC作为原料，使合金组织中的WC晶粒为非均匀结构，合金组织中粗细WC交错搭配，使WC与WC晶粒之间填充的钴相层变薄，分布也更加均匀，减少了合金中产生“钴池”缺陷的几率。采用本发明可有效地协调硬质合金的耐磨性和韧性，从而满足焊接球齿钎头的使用要求。

Description

一种适于焊接加工的球齿钎头用硬质合金
技术领域
本发明涉及一种硬质合金材质，特别涉及一种需要进行焊接加工的球齿钎头用硬质合金材质。
背景技术
硬质合金材质的钎头齿需要固定在钎头裤体上以加工成为采掘加工工具，如球齿钎头，通常它是将硬质合金齿通过焊接方式固定于钢质的基体上，这种硬质合金齿的材质一般是Co含量为6wt％～8wt％、余量为碳化钨(WC)的中粗颗粒硬质合金。在加工焊接时，硬质合金材质的齿被加热，其温度一般高达900℃～1000℃，这就要求硬质合金具有良好的抗热冲击性，确保在焊接过程中硬质合金齿不会出现破裂，同时焊接过程不可避免会使硬质合金齿的内部组织受到损伤，硬质合金齿的韧性也会有不同程度的下降，在使用过程中容易出现断齿现象，通常的做法是改变硬质合金齿的合金成份以提高韧性，如提高钴含量或增加WC晶粒度，这种方法会导致硬质合金齿的硬度即耐磨性下降，同样也会影响使用性能和球齿的整体寿命。因此如何有效地协调硬质合金的耐磨性和韧性，满足焊接球齿钎头的使用要求，是本领域的技术人员正在探索的难题。专利号为ZL03124860.8、ZL03124861.6、ZL200310120819.3、ZL200310120820.6的中国专利分别介绍了采用一定比例的(20～30)μm和一定比例的(1.2～1.8)μm的WC混合与一定含量的Co搭配生产的合金，该合金由于粗细WC粒径差别太大，合金组织中的WC晶粒相差悬殊，且在烧结过程中(1.2～1.8)μmWC活性远远大于20～30μmWC，会优先溶解在钴相中并在粗晶WC上沉淀析出，使得粗晶WC往往会成长为夹粗晶粒，从而成为断裂源，因此工艺控制难度大，且由于该合金总的来说晶粒偏粗，耐磨性较差，不适于生产焊接球齿钎头所用的硬质合金。
综上所述，现有技术中的焊接用球齿钎头用硬质合金需进一步改进。
发明内容
本发明目的在于提供一种适于焊接的球齿钎头用硬质合金，它可使硬质合金球齿具有良好的韧性和硬度，保证硬质合金球齿在经过焊接加工后，仍能保持产品标准所要求的硬度和耐磨性。
本发明的技术方案为：
一种适于焊接加工的球齿钎头用硬质合金，其特征在于：它由下述重量百分比的组分原料制备而成：6％～8％Co，余量为WC及不可避免的杂质。
作为对本发明的进一步改进，所述的WC包括粗颗粒WC粉和细颗粒WC粉，所述的粗颗粒WC粉的粒度范围为10～15μm，所述的细颗粒WC粉的粒度范围为2.0～3.0μm，所述的粗颗粒WC粉与细颗粒WC粉的重量比为4∶1-3∶2。
作为对本发明的进一步改进，它还包括重量百分比为0.2～0.8％的TaC。
作为对本发明的进一步改进，它由下述重量百分比的组分原料制备而成：8％Co，0.5％的TaC，余量为WC及不可避免的杂质，所述的WC包括粗颗粒WC粉和细颗粒WC粉，所述的粗颗粒WC粉的粒度范围为13.8μm，所述的细颗粒WC粉的粒度范围为2.0μm，所述的粗颗粒WC粉与细颗粒WC粉的重量比为3∶2。
本发明的有益效果在于：
本发明由于采用了两种不同粒径的WC作为原料，使合金组织中的WC晶粒为非均匀结构，由于合金组织中的粗细WC交错搭配，使WC与WC晶粒之间填充的钴相层变薄，分布也更加均匀，减少了合金中产生“钴池”缺陷的机率。同时由于两种粒度的WC粒度差别并不太大，在烧结时两者活性也相差不大，故合金中不会出现异常粗大的WC晶粒，从而降低了在合金中形成新的断裂源的可能性，由于断裂源的减少，使合金的韧性得以提高。而且由于钴相层变薄，WC-Co相的界面增多，界面较多的晶格畸变及位错增加了合金的硬度，使合金的耐磨性提高。由于该合金韧性得到提高，抗热冲击能力增强，在焊接过程中不会出现开裂的情况，同时在韧性相同的情况下，该合金比普通合金的硬度有明显的提高，产品的耐磨性也有明显的改善，从而能够满足焊接球齿钎头用合金的使用要求。
当合金中添加0.2～0.8wt％TaC后，由于TaC的对合金中钴相产生固溶强化的作用，合金的硬度(HRa)能进一步提高0.3-0.5左右，耐磨性也会进一步增强。
具体实施方式
实施例1：
一种适于焊接加工的球齿钎头用硬质合金，它由下述组分制备而成：8％Co，余量为WC及不可避免的杂质，WC包括粗颗粒WC粉和细颗粒WC粉，粗颗粒WC粉的粒度为11.5μm，细颗粒WC粉的粒度为2.0μm，粗颗粒WC粉与细颗粒WC粉的重量比为7∶3。
其生产方法是：将粗细两种不同的WC粉与的Co粉按常规方法进行配料，湿磨24小时后卸料，经干燥、掺成型剂、制粒、压制成型、脱成型剂、烧结制成硬质合金。作为对比，将单一11.5μmWC粉(简称单一粗粉，下同)和单一2.0μmWC粉(简称单一细粉，下同)分别与8wt％Co粉按上述相同的工艺制成硬质合金，并将三种合金以及某现有技术的性能进行对比，结果如下
实施例2：
一种适于焊接加工的球齿钎头用硬质合金，它由下述组分制备而成：8％Co，余量为WC及不可避免的杂质，WC包括粗颗粒WC粉和细颗粒WC粉，粗颗粒WC粉的粒度为14.5μm，细
  原料种类   硬度(HRa)   强度(MPa)   冲击韧性(J/cm2)
  本发明   88.7   2850   4.8
  单一粗粒   88.3   2650   3.5
  单一细粒   88.9   2400   3.0
  现有技术   88.8   2640   4.5
颗粒WC粉的粒度为2.0μm，粗颗粒WC粉与细颗粒WC粉的重量比为3∶2。WC粉与8wt％的Co粉按常规方法进行配料，湿磨24小时后卸料，经干燥、掺成型剂、制粒、压制成型、脱成型剂、烧结制成硬质合金。作为对比，将单一14.5μmWC粉和单一2.0μmWC分别与8wt％Co粉按上述相同的工艺制成硬质合金。将三种合金性能进行对比，结果如下：
  原料种类   硬度(HRa)   强度(MPa)   冲击韧性(J/cm2)
  本发明   88.7   2950   5.0
  单一粗粒   88.2   2750   4.0
  单一细粒   88.9   2400   3.0
实施例3：
一种适于焊接加工的球齿钎头用硬质合金，它由下述组分制备而成：8％Co，余量为WC及不可避免的杂质，WC包括粗颗粒WC粉和细颗粒WC粉，粗颗粒WC粉的粒度为10.2μm，细颗粒WC粉的粒度为3.0μm，粗颗粒WC粉与细颗粒WC粉的重量比为4∶1。WC粉与8wt％的Co粉按常规方法进行配料，湿磨24小时后卸料，经干燥、掺成型剂、制粒、压制成型、脱成型剂、烧结制成硬质合金。作为对比，将单一10.2μmWC粉和单一3.0μmWC分别与8wt％Co粉按上述相同的工艺制成硬质合金。将三种合金性能进行对比如下，结果如下：
  原料种类   硬度(HRa)   强度(MPa)   冲击韧性(J/cm2)
  本发明   88.8   2900   4.8
  单一粗粒   88.5   2700   3.8
  单一细粒   88.8   2500   3.3
实施例4：
一种适于焊接加工的球齿钎头用硬质合金，它由下述组分制备而成：8％Co，0.5wt％TaC，余量为WC及不可避免的杂质，WC粉包括12.8μm粗颗粒WC粉和2.2μm细颗粒WC粉，粗细两种不同的WC粉的重量比7∶3，WC粉与8wt％的Co粉、0.5wt％TaC按常规方法进行配料，湿磨24小时后卸料，经干燥、掺成型剂、制粒、压制成型、脱成型剂、烧结制成硬质合金。作为对比，将单一11μmWC粉与8wt％Co粉、0.5wt％TaC按相同的工艺制成硬质合金，将三种合金性能进行对比，结果如下：
  原料种类   硬度(HRa)   强度(MPa)   冲击韧性(J/cm2)
  本发明   89.2   2700   4.2
  单一粗粒   88.5   2600   3.6
  原料种类   硬度(HRa)   强度(MPa)   冲击韧性(J/cm2)
  单一细粒   89.4   2450   3.0
实施例5：
一种适于焊接加工的球齿钎头用硬质合金，它由下述组分制备而成：8％Co，0.5wt％TaC，余量为WC及不可避免的杂质，WC包括13.8μm粗颗粒WC粉和2.0μm细颗粒WC粉，粗细两种不同的WC粉的重量比为3∶2，WC粉与8wt％的Co粉、0.5wt％TaC按常规方法进行配料，湿磨24小时后卸料，经干燥、掺成型剂、制粒、压制成型、脱成型剂、烧结制成硬质合金。作为对比，将单一13.8μmWC粉和单一2.0μm WC分别与8wt％Co粉、0.5wt％TaC按相同的工艺制成硬质合金，将三种合金性能进行对比，结果如下：
  原料种类   硬度(HRa)   强度(MPa)   冲击韧性(J/cm2)
  本发明   89.0   2780   4.5
  单一粗粒   88.5   2560   3.6
  单一细粒   89.5   2350   2.8
实施例6：
一种适于焊接加工的球齿钎头用硬质合金，它由下述组分制备而成：8％Co，0.3wt％TaC，余量为WC及不可避免的杂质。WC包括13.5μm粗颗粒WC粉和2.2μm细颗粒WC粉，粗细两种不同的WC粉的重量比为3∶2，WC粉与8wt％的Co粉、0.3wt％TaC按常规方法进行配料，湿磨24小时后卸料，经干燥、掺成型剂、制粒、压制成型、脱成型剂、烧结制成硬质合金。作为对比，将单一13.5μmWC粉和单一2.2μm WC分别与8wt％Co粉、0.3wt％TaC按相同的工艺制成硬质合金。将三种合金性能进行对比，结果如下：
  原料种类   硬度(HRa)   强度(MPa)   冲击韧性(J/cm2)
  本发明   89.0   2830   4.8
  单一粗粒   88.5   2560   3.6
  单一细粒   89.5   2350   2.8
实施例7：
一种适于焊接加工的球齿钎头用硬质合金，它由下述组分制备而成：8％Co，0.7wt％TaC，余量为WC及不可避免的杂质。WC包括12.5μm粗颗粒WC粉和2.0μm细颗粒WC粉，粗细两种不同的WC粉的重量比为7∶3，WC粉与8wt％的Co粉、0.7wt％TaC按常规方法进行配料，湿磨24小时后卸料，经干燥、掺成型剂、制粒、压制成型、脱成型剂、烧结制成硬质合金。作为对比，将单一12.5μmWC粉和单一2.0μm WC分别与8wt％Co粉、0.7wt％TaC按相同的工艺制成硬质合金。将三种合金性能进行对比，结果如下：
  原料种类   硬度(HRa)   强度(MPa)   冲击韧性(J/cm2)
  本发明   89.2   2730   4.0
  单一粗粒   88.7   2500   3.4
  单一细粒   89.7   2280   2.5
实施例8：
一种适于焊接加工的球齿钎头用硬质合金，它由下述组分制备而成：6％Co，余量为WC及不可避免的杂质。WC包括10.5μm粗颗粒WC粉和2.0μm细颗粒WC粉，粗细两种不同的WC粉的重量比为7∶3，WC粉与6wt％的Co粉按常规方法进行配料，湿磨24小时后卸料，经干燥、掺成型剂、制粒、压制成型、脱成型剂、烧结制成硬质合金。作为对比，将单一10.5μmWC粉和单一2.0μm WC分别与6wt％Co粉按相同的工艺制成硬质合金。将三种合金性能进行对比，结果如下：
  原料种类   硬度(HRa)   强度(MPa)   冲击韧性(J/cm2)
  本发明   89.6   2550   3.8
  单一粗粒   89.0   2480   3.5
  单一细粒   90.7   2230   2.8

Claims (4)

1.一种适于焊接加工的球齿钎头用硬质合金，其特征在于：它由下述重量百分比的组分原料制备而成：6％～8％Co，余量为WC及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的适于焊接加工的球齿钎头用硬质合金，其特征在于：所述的WC包括粗颗粒WC粉和细颗粒WC粉，所述的粗颗粒WC粉的粒度范围为10～15μm，所述的细颗粒WC粉的粒度范围为2.0～3.0μm，所述的粗颗粒WC粉与细颗粒WC粉的重量比为4∶1-3∶2。
3.根据权利要求1或2所述的适于焊接加工的球齿钎头用硬质合金，其特征在于：它还包括重量百分比为0.2～0.8％的TaC。
4.根据权利要求3所述的适于焊接加工的球齿钎头用硬质合金，其特征在于：它由下述重量百分比的组分原料制备而成：8％Co，0.5％的TaC，余量为WC及不可避免的杂质，所述的WC包括粗颗粒WC粉和细颗粒WC粉，所述的粗颗粒WC粉的粒度范围为13.8μm，所述的细颗粒WC粉的粒度范围为2.0μm，所述的粗颗粒WC粉与细颗粒WC粉的重量比为3∶2。
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Address after: 412000 45 District, Li Yu Industrial Park, hi tech Development Zone, Zhuzhou, Hunan.

Patentee after: Zhuzhou Kingtal Cemented Carbide Co., Ltd.

Address before: 017000 Tianlong Industrial Park, Yiqi Town, Ordos City, Inner Mongolia

Patentee before: Ordos City Shen Dongtianlong mining machinery limited liability company

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Address after: 412000 99 Jinyue Road, Tianyuan District, Zhuzhou City, Hunan Province

Patentee after: Zhuzhou Kent cemented carbide Co.,Ltd.

Address before: 412000 45 District, Li Yu Industrial Park, hi tech Development Zone, Zhuzhou, Hunan.

Patentee before: ZHUZHOU KINGTAL CEMENTED CARBIDE Co.,Ltd.

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