CN102828105A - 碳化钛基钢结硬质合金材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种碳化钛基钢结硬质合金材料，其特征在于所述材料将碳化钛TiC作为硬质基，以合金工具钢作为粘结相，所述碳化钛的体积百分比为35%-45%，所述合金工具钢的质量百分比为55%-65%，所述碳化钛和合金工具钢的质量总和为100%，所述合金工具钢由铬、钼、铝、镍、钛和铁组成。本发明采用先进的低压热等静压烧结工艺技术进行合金材料的制备，简化生产流程，提高生产效率，节省大量能源。

Description

碳化钛基钢结硬质合金材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种粉末冶金技术，特别涉及一种碳化钛基钢结硬质合金材料及其制备方法。

背景技术

一般硬质合金材料是以高硬度的金属碳化物（WC）微粉为主要成分，以钴（Co）或镍（Ni）、钼（Mo）为粘结剂，经烧结而成的粉末冶金制品。但传统硬质合金材料存在一下缺点：⑴硬度高而韧性低的矛盾；⑵没有机械加工性，不适合制作复杂形状的部件。

通常的硬质合金材料的制备方法采用以下措施：⑴调解WC 及Co含量配比的方法；⑵选用微细粉末，提高晶粒均匀度手段；⑶通过表面涂覆技术等来解决此矛盾。但都存在不同程度的局限性，要么工装设备要求过高，要么技术难度大，造价几倍翻高等难点。表面涂层材料也多是利用如TiC,TiN等金属Ti的碳化物的硬度高，耐磨性好的特点，因为碳化钛（TiC）属面心立方晶型，热稳定性和化学稳定性较好，而且具体高温抗氧化型，同时由于本项目TiC基合金钢材料的硬度在HRc40-45之间，具有良好的机械加工性。

以往采用WC系硬质合金的主要制造过程是：原料混合→充填模型→CIP法成型（坯料）→脱脂予烧结→真空烧结→HIP处理，制造过程比较繁琐。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种高硬度高强度的碳化钛基钢结硬质合金材料，以及一种制造过程较为简单的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种碳化钛基钢结硬质合金材料，所述材料将碳化钛作为硬质基，以合金工具钢作为粘结相，所述碳化钛的体积百分比为35%-45%，所述合金工具钢的体积百分比为55%-65%，所述碳化钛和合金工具钢的质量总和为100%，所述合金工具钢由铬、钼、铝、镍、钛和铁组成，其中铬的质量百分比为3.1%-18%，钼的质量百分比为0.5%-4.5%，铝的质量百分比为0.6%-1%，镍的质量百分比为0.6%-11%，钛的质量百分比为0.5%-1%，余量为铁，各成份得质量百分比总和为100%。

一种制备所述碳化钛基钢结硬质合金材料的方法，该方法包括以下步骤：

1）原料混合：将碳化钛TiC作为硬质基，以合金工具钢作为粘结相；

2）制成混合原料粉末；

3）将混合原料粉末加入金属容器，按每分钟3.5℃进行逐步加热到550℃后抽真空至压力为1.33×10ˉ2Pa后密封；

4）利用低温热等静压烧结设备：首先进行真空烧结，温度到达1350℃时进行保温，然后向烧结炉内施加惰性气体进行低压热处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明碳化钛基钢结硬质合金材料不仅具备了以往硬质合金钢的优点，同时还兼备高硬度、耐磨性、耐高温等特点，而且具有良好的机械加工性，同时提供一种简单的制造方法，提高特钢生产效率，减少稀有金属的浪费，节省能源。

具体实施方式

本发明涉及一种碳化钛基钢结硬质合金材料，所述材料将碳化钛TiC作为硬质基，以合金工具钢作为粘结相，所述碳化钛的体积百分比为35%-45%，所述合金工具钢的体积百分比为55%-65%，所述碳化钛和合金工具钢的质量总和为100%，所述合金工具钢由铬、钼、铝、镍、钛和铁组成，其中铬的质量百分比为3.1%-18%，钼的质量百分比为0.5%-4.5%，铝的质量百分比为0.6%-1%，镍的质量百分比为0.6%-11%，钛的质量百分比为0.5%-1%，余量为铁，各成份得质量百分比总和为100%。

实施例一：一种名为FT-1的碳化钛基钢结硬质合金材料的成份：

碳化钛TiC的体积百分比45%，铬的质量百分比9.7%，钼的质量百分比3.0%，余量为Fe。

实施例二：一种名为FT-2的碳化钛TiC基钢结硬质合金材料的成份：

碳化钛的体积百分比45%，铬的质量百分比18%，钼的质量百分比0.5%，余量为Fe。

实施例三：一种名为FT-128/143的碳化钛基钢结硬质合金材料的成份：碳化钛的体积百分比44%，铬的质量百分比9.4%，钼的质量百分比4-4.5%，铝的质量百分比0.6-1%，镍的质量百分比10-11%，钛的质量百分比0.5-0.8%，Fe的质量百分比46%-48%。

一种制备所述碳化钛基钢结硬质合金材料的方法，该方法包括以下步骤：

1）原料混合：将碳化钛TiC粉末作为硬质基，以合金工具钢作为粘结相；

2）制成混合原料粉末；

3）将混合原料粉末加入金属容器，按每分钟3.5℃进行逐步加热到550℃后抽真空至压力为1.33×10ˉ2Pa后密封；

4）利用低温热等静压烧结设备：首先进行真空烧结，温度到达1350℃时进行保温，然后向烧结炉内施加惰性气体进行低压热处理。

Claims (2)

1.一种碳化钛基钢结硬质合金材料，其特征在于所述材料将硬质合金碳化钛作为硬质基，以合金工具钢作为粘结相，所述碳化钛的体积百分比为35%-45%，所述合金工具钢的质量百分比为55%-65%，所述碳化钛和合金工具钢的质量总和为100%，所述合金工具钢由铬、钼、铝、镍、钛和铁组成，其中铬的质量百分比为3.1%-18%，钼的质量百分比为0.5%-4.5%，铝的质量百分比为0.6%-1%，镍的质量百分比为0.6%-11%，钛的质量百分比为0.5%-1%，余量为铁，各成份得质量百分比总和为100%。

2.一种制备权利要求1所述的碳化钛基钢结硬质合金材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1）原料混合：将碳化钛TiC合金粉末作为硬质基，以合金工具钢作为粘结相；

2）制成混合原料粉末；

3）将混合原料粉末加入金属容器，按每分钟3.5℃进行逐步加热到550℃后抽真空至压力为1.33×10ˉ2Pa后密封；

4）利用低温热等静压烧结设备：首先进行真空烧结，温度到达1350℃时进行保温，然后向烧结炉内施加惰性气体进行低压热处理。