CN104388796A - 一种冷镦模具用硬质合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冷镦模具用硬质合金及其制备方法，按重量比Co22～28％，WC70.5～77.5％，余量为Cr3C2配料，WC的Fsss粒度为1.0～6.0μm，然后进行湿磨、干燥、压制成型、烧结后进行淬火和回火。用本发明方法制备的硬质合金硬质相的平均晶粒度在1.2～2.0μm，硬度在84.0～86.0HRA，抗弯强度在3100MPa以上，α-Co的含量高，合金的韧性和抗腐蚀性好，由于Cr3C2几乎完全固溶于Co相中，进一步强化了Co相，又增强了α-Co相的稳定性，在使用过程中抑制α-Co向ε-Co的转变，大大提高了硬质合金的综合性能及使用寿命。

Description

一种冷镦模具用硬质合金及其制备方法
 
技术领域
本发明涉及一种硬质合金的制备方法，具体涉及一种用于冷敦模具的硬质合金的制备方法。
背景技术
硬质合金因具有高强度、高硬度等特点，广泛应用于成型模具、切削工具、矿山工具及耐磨零件等领域。目前国内外广泛采用硬质合金作为成型模具，用来冷镦标准和非标准紧固件，如螺帽、螺栓和螺钉等。由于在这种工作状态下，成型冲头承受的冲击力很大，冲击频率非常高，此外还有一定的工作温度，使用环境比较恶劣，这就要求硬质合金模具既具有高强度、高耐磨性，又要有一定耐腐蚀性。目前制备硬质合金冷镦模具的难点是如何使高强度与高硬度达到统一，因为强度高时，往往硬度较低，不耐磨，硬度高时，往往强度又低、韧性差，易开裂。
目前，在冷镦模具生产中，广泛采用非均匀结构理论，使用粗和细颗粒WC或者是粗、中和细颗粒WC与20％左右的Co搭配，耐冲击性不够，易开裂，硬度也较低，一般在HRA84.0以下，使用过程中不耐磨，且不耐腐蚀，不能满足使用要求。为解决硬度和韧性之间的矛盾，公告号为CN 1544676 A、CN 1554789 A、CN 101338384 A、CN 101285146 A、CN 101768679 A、CN 101845579 A和CN 102212731 A等专利运用了硬质合金材料非均匀结构理论，采用合理搭配粗颗粒碳化钨和细颗粒碳化钨的比例，兼顾合金的韧性和硬度，根据使用环境选择合适的Co含量，如在冲击力较大时，选择高Co含量，再添加微量元素满足特殊要求。公开号为CN 102061401 A的专利通过制备板状WC来提高硬质合金的韧性和硬度，公告号为CN 101008064 A和CN 102912205 A的专利分别通过添加碳化钛晶须和Sr2Nb2O7来增强增韧。总的来说这些方法提高合金韧性有限，而且以牺牲耐磨性为前提，不能很好解决两者之间的矛盾。
因此，开发出具有高强度、高硬度和耐腐蚀性等综合性能高的硬质合金模具有很大的应用空间，意义重大。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种冷镦模具用硬质合金，实现硬质合金兼有高强度和高硬度，且具有良好的抗腐蚀性，综合性能好。
为实现上述目的，本发明提供的冷镦模具用硬质合金硬质相为70.5～77.5％的WC，粘结相为22～28％的Co，抑制剂为0.5～1.5％的Cr3C2，合计100%，所述的硬质相WC晶粒为1.0～6.0μm。
上述冷镦模具用硬质合金的制备方法，它能使生产的硬质合金满足上述要求。具体制备方法包括以下步骤：
（1）配料：按重量比Co粉22～28％，Fsss粒度为1.0～6.0μm的WC粉70.5～77.5％，Cr3C2 0.5～1.5％，合计100%。
（2）将上述原料混合后进行湿磨，优选混合料的球料比为3.4～4.5:1、液固比为320～350ml/Kg、湿磨时间为36～52h；然后进行喷雾干燥、压制成毛坯。
（3）烧结：将上述毛坯在温度为1400℃～1450℃进行真空烧结，烧结压力优选为0～58bar。
（4）淬火：将烧结后的硬质合金加热到1150℃～1250℃，进行淬火处理；优选在真空度≤ 4×10-1Pa下，保温30～45min，然后油淬5～8min。
（5）回火：将油淬后的硬质合金在500～600℃下回火，优选保温3～5h、随炉冷却至室温。
本发明与现有技术相比，具有以下优点： 
1.采用本发明制备的硬质合金，摒弃了之前冷镦模用硬质合金大都使用粗细颗粒或是粗中细颗粒WC搭配的思路，而选用高Co与细颗粒WC搭配，既充分体现了Co的韧性又发挥出细颗粒WC的耐磨性。
2.通过在1150～1250℃下淬火，增加了α-Co的含量，降低了ε-Co的含量，由于α-Co的韧性要好于ε-Co，进一步提高了Co相韧性。同时，淬火提高了W在Co相中的固溶量，使Co相得固溶强化程度得到进一步提高。
3.添加少量的Cr3C2可以提高硬质合金的耐腐蚀性，由于 Cr3C2几乎完全固溶于Co相中，进一步强化了Co相，又增强了α-Co相的稳定性，在合金使用过程中，可抑制α-Co向ε-Co的转变，提高α-Co相稳定性，改变了传统利用Cr3C2达到晶粒均匀的目的，突破性地利用Cr3C2来实现α-Co相稳定性，从而大大提高了硬质合金的综合性能及使用寿命。
4.本发明提供的硬质合金硬质相的平均晶粒度在1.2～2.0μm，硬度在84.0～86.0HRA，抗弯强度在3100MPa以上，具有良好的抗腐蚀性，综合性能好，使用寿命长，用于冷镦不锈钢Φ4.8以下的螺丝直杆时，镦制次数在25万次以上，用于冷镦不锈钢Φ8螺丝直杆，镦制次数在6万次左右，较现有技术提高了20%以上。
附图说明
附图1为本发明实施例1制备的硬质合金热处理后的微观结构SEM图。
附图2为本发明实施例2制备的硬质合金热处理后的微观结构SEM图。
附图3为本发明实施例3制备的硬质合金热处理后的微观结构SEM图。
具体实施方式
实施例1：
一种冷镦模具用硬质合金，用于冷镦不锈钢Φ4.8螺丝直杆，该成分的合金及重量百分比为：Co粉25％，Fsss粒度2.0～3.0μm的WC粉74％，1.5μm的Cr3C2 1％。
上述冷镦模具用硬质合金的制备方法：按比例取上述原料，总重量为50KG，放入50立升可倾斜式球磨机内，以酒精做湿磨介质进行湿磨，球料比为4.3:1，液固比为330ml/KG，按原料总重的2％加入石蜡成型剂，湿磨时间为50h，湿磨好的料浆经喷雾干燥、压制成型后用PVA炉在58bar下烧结，烧结温度为1410℃，保温时间为60min，得到烧结后的硬质合金。
将烧结后得到的硬质合金进行热处理，采用双室真空炉，将双室真空炉抽到极限真空度≤ 4×10-1Pa，加热到1210℃后保温40min，随后油淬5min。再将油淬后的硬质合金进行回火处理，加热到550℃，保温3h，随炉冷却，得到最终产品。产品组织结构见图1，由图可见WC颗粒细小且分布均匀，平均晶粒度为1.2μm，经测试，产品的密度为12.87g/cm3，硬度为84.8HRA，抗弯强度为3260MPa，镦制次数在30万次左右。
实施例2：
一种冷镦模具用硬质合金，用于冷镦碳钢Φ3.8螺丝直杆，该成分的合金及重量百分比为：Co粉22％，Fsss粒度5.0～6.0μm的WC粉77.5％，1.5μm的Cr3C20.5％。
上述冷镦模具用硬质合金的制备方法：按比例取上述原料，总重量为50KG，放入50立升可倾斜式球磨机内，以酒精做湿磨介质进行湿磨，球料比为3.4:1，液固比为320ml/KG，按原料总重的2％加入石蜡成型剂，湿磨时间为36h，湿磨好的料浆经喷雾干燥、压制成型后使用PVA压力炉在58bar下烧结，烧结温度为1450℃，保温时间为60min，得到烧结后的硬质合金。
将烧结后得到的硬质合金进行热处理，将双室真空炉抽到极限真空度≤ 4×10-1Pa，加热到1250℃后保温45min，随后油淬8min。再将油淬后的硬质合金进行回火处理，加热到600℃，保温5h，随炉冷却，得到最终产品，产品组织结构见图2，由图可见产品组织结构非常均匀，平均晶粒度为1.6μm，经测试，产品的密度为13.08g/cm3，硬度为85.5HRA，抗弯强度为3170MPa，镦制次数在27万次左右。
实施例3：
一种冷镦模具用硬质合金，用于冷镦不锈钢Φ8螺丝直杆，该成分的合金及重量百分比为：Co粉28％，Fsss粒度3.0～4.0μm的WC粉70.5％，1.5μm的Cr3C21.5％。
上述冷镦模具用硬质合金的制备方法：按比例取上述原料，总重量为50KG，放入50立升可倾斜式球磨机内，以酒精做湿磨介质进行湿磨，球料比为4.5:1，液固比为350ml/KG，按原料总重的2％加入石蜡成型剂，湿磨时间为52h，湿磨好的料浆经喷雾干燥、压制成型后用TP炉(无压力)烧结，烧结温度为1400℃，保温时间为60min，得到烧结后的硬质合金。
将烧结后得到的硬质合金进行热处理，将双室真空炉抽到极限真空度≤ 4×10-1Pa，加热到1150℃后保温30min，随后油淬5min。再将油淬后的硬质合金进行回火处理，加热到500℃，保温3h，随炉冷却，得到最终产品，组织结构见图3，由图可见产品组织较好，平均晶粒度为1.6μm，经测试，产品的密度为12.68g/cm3，硬度为84.3HRA，抗弯强度为3320MPa，镦制次数在6万次左右。

Claims (8)

1.一种冷敦模具用硬质合金，其特征在于按质量百分比硬质相为70.5～77.5％的WC，粘结相为22～28％的Co，抑制剂为0.5～1.5％的Cr3C2，合计100%；所述的硬质相WC晶粒为1.0～6.0μm；该合金的制备方法中包括烧结、淬火和回火处理的步骤。
2.根据权利要求1所述的冷敦模具用硬质合金，其特征在于所述淬火温度为1150℃～1250℃。
3.根据权利要求1或2所述的冷敦模具用硬质合金，其特征在于所述回火温度为500～600℃。
4.一种权利要求1所述冷敦模具用硬质合金的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）按所述质量比配料；
（2）将上述原料球磨、压制成毛坯；
（3）将上述毛坯在温度1400℃～1450℃进行真空烧结；
（4）将烧结后的硬质合金加热到1150℃～1250℃，淬火处理；
（5）将淬火后的硬质合金在500～600℃下回火处理。
5.根据权利要求4所述的冷敦模具用硬质合金的制备方法，其特征在于步骤（2）所述球磨采用湿磨，球料比为3.4～4.5:1，液固比为320～350ml/Kg，湿磨时间为36～52h，然后喷雾干燥。
6.根据权利要求4所述的冷敦模具用硬质合金的制备方法，其特征在于步骤（3）所述真空烧结压力为0～58bar。
7.根据权利要求4~6之一所述的冷敦模具用硬质合金的制备方法，其特征在于步骤（4）在真空度≤4×10-1Pa下，保温30～45min，然后油淬5～8min。
8.根据权利要求7所述的冷敦模具用硬质合金的制备方法，其特征在于步骤（5）回火保温3～5h，随炉冷却。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105950935A (zh) * 2016-05-05 2016-09-21 苏州新锐合金工具股份有限公司 冷镦成形紧固件用硬质合金模具材料及其制备方法
CN106834865A (zh) * 2016-12-28 2017-06-13 江西理工大学 耐高温氧化高强度Ti3SiC2硬质合金及其制备工艺
CN108441663A (zh) * 2018-03-20 2018-08-24 昆山长鹰硬质合金有限公司 一种纳米晶硬质合金的热处理方法
CN109604608A (zh) * 2018-12-26 2019-04-12 技锋精密刀具（马鞍山）有限公司 一种高性能硬质合金薄片圆刀用材料及其制作工艺
CN109763011A (zh) * 2019-03-05 2019-05-17 常熟中材钨业科技有限公司 一种冷墩模具用高韧耐磨硬质合金材料及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101050511A (zh) * 2007-05-18 2007-10-10 自贡硬质合金有限责任公司 低钴硬质合金钎片的真空热处理方法
CN103882275A (zh) * 2014-04-04 2014-06-25 株洲硬质合金集团有限公司 一种增韧硬质合金及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101050511A (zh) * 2007-05-18 2007-10-10 自贡硬质合金有限责任公司 低钴硬质合金钎片的真空热处理方法
CN103882275A (zh) * 2014-04-04 2014-06-25 株洲硬质合金集团有限公司 一种增韧硬质合金及其制备方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105950935A (zh) * 2016-05-05 2016-09-21 苏州新锐合金工具股份有限公司 冷镦成形紧固件用硬质合金模具材料及其制备方法
CN106834865A (zh) * 2016-12-28 2017-06-13 江西理工大学 耐高温氧化高强度Ti3SiC2硬质合金及其制备工艺
CN108441663A (zh) * 2018-03-20 2018-08-24 昆山长鹰硬质合金有限公司 一种纳米晶硬质合金的热处理方法
CN109604608A (zh) * 2018-12-26 2019-04-12 技锋精密刀具（马鞍山）有限公司 一种高性能硬质合金薄片圆刀用材料及其制作工艺
CN109763011A (zh) * 2019-03-05 2019-05-17 常熟中材钨业科技有限公司 一种冷墩模具用高韧耐磨硬质合金材料及其制备方法

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