CN1046316C - 一种用反应烧结法制取钢结硬质合金的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用反应烧结法制取钢结硬质合金的方法，其特征在于将石墨(C)：0.2～10%，氮化硼(BN)或碳化硼(B4C):1～15%，镍(Ni):0.5～8%，钼(Mo)或钨(W):0.5～8%与含钛10～70%的钛铁粉(余量)相混合，用粉末冶金工艺压制成形，在氢气或真空烧结炉中烧结制取钢结硬质合金，其优点在于简化原料配比，提高材料性能，抗弯强度达980～1760MPa。

Description

一种用反应烧结法制取钢结硬质合金的方法
本发明属于钢结硬质合金的制取方法，特别是用反应烧结法制取钢结硬质合金。
钢结硬质合金是一种以硬质化合物为硬质相，以钢作为粘结剂的复合材料。它兼有硬质化合物的硬度和耐磨性及钢的强度和韧性。具有可加工、可热处理、可锻造、高硬度、高耐磨性等优良性能。其应用范围十分广泛。
传统的钢结硬质合金的生产方式是：将硬质相颗粒(如TiC,TiB2,TiN,TiCN,WC等)与粘结相成分的合金粉末(Fe,Fe-Ni,Fe-Cr-C,Fe-Co-Ni等)混合，用粉末冶金的方法，在真空炉中烧结而成。
近年来国内外铜结硬质合金有了较大的发展，主要表现在硬质相的多样化，粘结相钢种的多样化，相成分范围的拓宽等。在生产手段方面，有浸渍、热压等技术的应用。但基本上仍是采用硬质相与粘结相粉末混合，传统的粉末冶金方法。且根据日益广泛的实际需求，需要开发出性能更好的钢结硬质合金。
检索了以下技术背景文献：
EP 433856A        JP3-202404(A)
JP 3-188244(A)    US 4746363
US 4521248        US 4702769
US 4617053        GB 1531151
这些专利文献中，对硬质合金的工艺和应用有了不少的发展。例如US4617053中提出了用铁、铜、铝和青铜来填充浸渍TiB2骨架来生产耐高温硬质材料。JP 3-188244(A)中提出了用TiN短纤维与钢基粘结相来制造烧结合金钢等。但其基本想法仍是从化合物硬质相(碳化物、氮化物、氧化物等)与合金粘结剂两大类成分的配合出发，只是合成的工艺条件不同。在制作过程中添加的硬质相不发生化学变化。
文献US 4746363中提出了反应烧结的概念。作为强化相的TiB2是由TiH2和AlB2反应而得来的，同时放出氢气。主要解决了TiB2颗粒微细化，避免在研磨中造成氧化等问题。从原始的成分配比上仍是硬化相(通过反应形成)与基体两大类，作为基体的原材料不参加反应。
本发明的目的在于简化原料配比，通过烧结过程中的反应形成硬质强化相和基体。
本发明的构成：
将石墨(C):0.2～10％，氮化硼(BN)或碳化硼(B4C):1～15％，镍(Ni):0.5～8％，钼(Mo)或钨(W):0.5～8％与含钛10～70％的钛铁粉(余量)，(均为重量百分比)相混合，用粉末冶金工艺压制成形，在氢气或真空烧结炉中烧结制取钢结硬质合金。
也可以再加入铬(Cr):0.5～8％，钴(Co):0.5～8％作为原始成分配比，(其余与上述同)来制取钢结硬质合金。
在烧结过程中将有以下反应发生：
反应产物TiC、TiB2、TiN作为钢结硬质合金中的硬质相，其余的铁与其它合金元素(镍、钨、钼、铬、钴等)形成钢粘结相。
本发明的优点在于：钢结硬质合金的硬质相(碳化钛、氮化钛、硼化钛等)是通过烧结过程中的反应而生成的。所以可以达到普通硬化相粉末混合的方法所很难达到，甚至不能达到的微细化和均匀程度，从而提高材料的性能。抗弯强度980～1760MPa。并由于原材料钛铁粉的价格低廉，可大大降低成本。同时本发明的工艺中不仅可以在真空中烧结，也可以在氢气等气氛中烧结，拓宽了生产制造的手段途径。
实施例：
原材料：钛铁粉(含钛31.25％，重量百分比)、六方氮化硼(CBN)、镍(Ni)、钼(Mo)。其含量如下表。
表1              试样的成分
成分              TiFe2   BN     Ni     Mo
重量百分比        87.0     9.1    1.9    2.0
混料时间：24小时
成形压力：8MPa
烧结温度：1400℃
保温时间：40分
在烧结中有反应 ，生成物TiN已被X线衍射分析仪和扫描电镜所证实。
制品性能：
相对密度99％，硬度HRC 62.7，
抗弯强度1352MPa。

Claims (2)

1．一种用反应烧结法制取钢结硬质合金的方法，其特征在于将石墨(C)：0.2～10％，氮化硼(BN)或碳化硼(B4C):1～15％，镍(Ni):0.5～8％，钼(Mo)或钨(W):0.5～8％与含钛10～70％的钛铁粉(余量)(均为重量百分比)相混合，用粉末冶金工艺压制成形，在氢气或真空烧结炉中烧结。
2．按照权利要求1所述的用反应烧结法制取钢结硬质合金的方法，其特征在于在成分配比中也可以加入铬(Cr):0.5～8％，钴(Co):0.5～8％。
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