CN106399795A - 一种高硬度、耐热硬质合金 - Google Patents

一种高硬度、耐热硬质合金 Download PDF

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芮定文
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Abstract

本发明提供一种高硬度、耐热硬质合金，包括粘结相和硬质合金团粒，所述硬质合金团粒均匀分布在所述粘结相上；所述硬质合金团粒在硬质合金中的质量百分比为75～85％；所述硬质合金团粒中，钴含量小于1wt％，Cu：2.5～3.8％，Mn：1.5～1.9％，Cd：1.1～1.3％，Zr：1.2～1.5％，Ni：0.5～0.8％，Co：0.6～0.8％，Ti：0.55～0.57％，余量为WC。本发明的高硬度、耐热性硬质合金的Ｃｏ含量有利于提高合金的导热率，同时降低合金的热膨胀系数；提高其整体的耐热性。

Description

一种高硬度、耐热硬质合金
技术领域
本发明涉及合金技术领域，具体涉及一种高硬度、耐热硬质合金。
背景技术
近年来，随着硬质合金应用领域的不断扩展，硬质合金牌号和材质的研究正朝着超粗和超细晶粒两个方向发展。超粗WC-Co硬质合金的WC颗粒具有晶体结构完整、结构缺陷少、 强度和硬度高、微观应变小等一系列优点，用其制造的硬质合金韧性好、高温硬度高、蠕变变形小，被广泛用于矿山工具、石油钻采工具、采煤机截齿工具、隧道工程用盾构机刀具、冲压模具、硬面表面喷涂等了；经验表明，在较高工作温度条件下要求具有使用耐久性的工具，如钢的粗加工、岩石切削、热轧成型。
超粗矿用硬质合金的微观组织是一种均匀结构，WC颗粒在钴粘结相基体上均匀分布。该类硬质合金制备的最大难点在于单晶超粗WC颗粒的制备并在合金中保持。国外先进硬质合金企业制备的超粗晶硬质合金中WC晶粒尺寸约为8μm，WC大于10μm的超粗晶硬质合金未见公开报道。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术不足，本发明提供一种高硬度、耐热硬质合金，克服现有技术不足，合金具有高硬度、高韧性；致密度高，WC晶粒分布均匀。
（二）技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种高硬度、耐热硬质合金，包括粘结相和硬质合金团粒，所述硬质合金团粒均匀分布在所述粘结相上；所述硬质合金团粒在硬质合金中的质量百分比为75～85％；所述硬质合金团粒中，钴含量小于1wt％，Cu：2.5～3.8％，Mn：1.5～1.9％，Cd：1.1～1.3％，Zr：1.2～1.5％，Ni：0.5～0.8％，Co：0.6～0.8％，Ti：0.55～0.57％，余量为WC。
所述WC的晶粒粒径为1μm～3μm，所述硬质合金团粒的粒径大于10μm，HRA硬度大于91。一种高硬度、耐热硬质合金的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
(1)硬质合金团粒混合，掺入质量百分比3～5％的成型 剂，制成团粒，将团粒烧结，获得致密化的硬质合金团粒；
(2)将硬质合金与粘结相混合，湿磨10～40h，然后依次干燥、过筛、压制成型；最后进行烧结，获得高硬度、高韧性硬质合金。
（三）有益效果
本发明提供一种高硬度、耐热硬质合金，与现有技术相比优点在于：本发明高硬度、耐热硬质合金，其无钴硬质合金团粒的粒径远大于现有技术中制备得到的超粗硬质合金的WC颗粒粒径，减少了WC与粘结相的界面面积、增加了粘结相的自由程和硬质合金的耐热疲劳性能；而且由于WC晶粒细化，无钴硬质合金团粒的硬度高于超粗WC晶粒的硬度，导致硬质合金的耐磨性能增加。与网状硬质合金相比，硬质合金团粒中基本没有钴的存在，因此其耐热疲劳性能将获得大幅提高。此外，本发明的高硬度、耐热性硬质合金的Ｃｏ含量有利于提高合金的导热率，同时降低合金的热膨胀系数；提高其整体的耐热性，采用本发明方法制备得到的高硬度、高韧性硬质合金，致密度高，WC晶粒分布均匀。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种高硬度、耐热硬质合金，包括粘结相和硬质合金团粒，所述硬质合金团粒均匀分布在所述粘结相上；所述硬质合金团粒在硬质合金中的质量百分比为75～85％；所述硬质合金团粒中，钴含量小于1wt％，Cu：2.5～3.8％，Mn：1.5～1.9％，Cd：1.1～1.3％，Zr：1.2～1.5％，Ni：0.5～0.8％，Co：0.6～0.8％，Ti：0.55～0.57％，余量为WC；所述WC的晶粒粒径为1μm～3μm，所述硬质合金团粒的粒径大于10μm，HRA硬度大于91。 一种高硬度、耐热硬质合金的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
(1)硬质合金团粒混合，掺入质量百分比3～5％的成型 剂，制成团粒，将团粒烧结，获得致密化的硬质合金团粒；
(2)将硬质合金与粘结相混合，湿磨10～40h，然后依次干燥、过筛、压制成型；最后进行烧结，获得高硬度、高韧性硬质合金。
本发明高硬度、耐热硬质合金，其无钴硬质合金团粒的粒径远大于现有技术中制备得到的超粗硬质合金的WC颗粒粒径，减少了WC与粘结相的界面面积、增加了粘结相的自由程和硬质合金的耐热疲劳性能；而且由于WC晶粒细化，无钴硬质合金团粒的硬度高于超粗WC晶粒的硬度，导致硬质合金的耐磨性能增加。与网状硬质合金相比，硬质合金团粒中基本没有钴的存在，因此其耐热疲劳性能将获得大幅提高。此外，本发明的高硬度、耐热性硬质合金的Ｃｏ含量有利于提高合金的导热率，同时降低合金的热膨胀系数；提高其整体的耐热性，采用本发明方法制备得到的高硬度、高韧性硬质合金，致密度高，WC晶粒分布均匀。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种高硬度、耐热硬质合金，包括粘结相和硬质合金团粒，所述硬质合金团粒均匀分布在所述粘结相上；其特征在于，所述硬质合金团粒在硬质合金中的质量百分比为75～85％；所述硬质合金团粒中，钴含量小于1wt％，Cu：2.5～3.8％，Mn：1.5～1.9％，Cd：1.1～1.3％，Zr：1.2～1.5％，Ni：0.5～0.8％，Co：0.6～0.8％，Ti：0.55～0.57％，余量为WC。
2.根据权利要求1所述的一种高硬度、耐热硬质合金，其特征在于，所述WC的晶粒粒径为1μm～3μm，所述硬质合金团粒的粒径大于10μm，HRA硬度大于91。
3. 根据权利要求1或2所述的一种高硬度、耐热硬质合金的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
(1)硬质合金团粒混合，掺入质量百分比3～5％的成型 剂，制成团粒，将团粒烧结，获得致密化的硬质合金团粒；
(2)将硬质合金与粘结相混合，湿磨10～40h，然后依次干燥、过筛、压制成型；最后进行烧结，获得高硬度、高韧性硬质合金。
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