CN111112599A - 一种运用粉末冶金法制备硬质合金的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种运用粉末冶金法制备硬质合金的方法，包括选取原料、制备高碳铬轴承钢粉末、制备混合料、制备混合粉末、制备生坯、高温煅烧、锻造成型以及退火、抛光步骤。本发明提供一种运用粉末冶金法制备硬质合金的方法，制备方法简单科学，优化了工艺参数，制备的硬质合金纯度高、致密性和均匀性好，提升了硬质合金的承载能力、抗拉伸、耐磨性以及耐高温、抗冲击等特性，延长硬质合金的使用寿命，具有很大的实用性和推广价值等。
Description
技术领域
本发明涉及硬质合金技术领域，特别涉及一种运用粉末冶金法制备硬质合金的方法。
背景技术
硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。硬质合金广泛用作刀具材料，如车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀等，用于切削铸铁、有色金属、塑料、化纤、石墨、玻璃、石材和普通钢材，也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材料。硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度。
粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方，均属于粉末烧结技术，因此，一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。由于粉末冶金技术的优点，它已成为解决新材料问题的钥匙，在新材料的发展中起着举足轻重的作用。
粉末冶金包括制粉和制品。其中制粉主要是冶金过程，和字面吻合。而粉末冶金制品则常远远超出材料和冶金的范畴，往往是跨多学科（材料和冶金，机械和力学等）的技术。尤其现代金属粉末3D打印，集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，使得粉末冶金制品技术成为跨更多学科的现代综合技术。
鉴于以上，本发明提供了一种运用粉末冶金法制备硬质合金的方法，制备的硬质合金不仅硬度大、强度高，而且耐高温、抗冲击、耐磨损，大大增强了硬质合金的使用范围。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：提供了一种运用粉末冶金法制备硬质合金的方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种运用粉末冶金法制备硬质合金的方法，包括以下步骤：
1）原料选取：高碳铬轴承钢粉末、铜粉、钼粉、铈粉以及钛粉；
其中，各原料的重量份为：高碳铬轴承钢粉末85-95重量份、铜粉25-35重量份、钼粉2-6重量份、铈粉3-7重量份以及钛粉1-5重量份；
2）高碳铬轴承钢粉末的制备：将高氮不锈钢进行磨削成细屑，其磨削参数为：磨粒粒度200目；砂轮转速25m/s；工件转速0.5m/s，得到高氮不锈钢粗粉；然后将高氮不锈钢粗粉放入球磨机进行球磨，得到高氮不锈钢粉末；
3）按照步骤1）中的重量份，称取铜粉、钼粉、铈粉钛粉以及步骤2）制备的高碳铬轴承钢粉末经过粉碎、过200目筛过滤，混合均匀，作为混合料备用；
4）将混合料加入到充有保护气体的球磨机中球磨6-10h，球磨机转速为500-1000转/分，得到混合粉末；
5）将步骤4）得到的混合粉末冷压成块，制得生坯；
6）将生坯加入到加热炉中，真空煅烧2-4h,煅烧温度为650-750℃；继续升温加热炉至1150-1250℃，恒温煅烧45-65min；
7）选用合适的模具，将经过步骤6）处理后的生坯加入高速镦锻机中进行锻造成形，得到硬质合金半成品；
8）将硬质合金半成品经过球化退火、表面抛光处理，即得硬质合金成品。
进一步地，包括以下步骤：
1）原料选取：高碳铬轴承钢粉末、铜粉、钼粉、铈粉以及钛粉；
其中，各原料的重量份为：高碳铬轴承钢粉末85重量份、铜粉25重量份、钼粉2重量份、铈粉3重量份以及钛粉1重量份；
2）高碳铬轴承钢粉末的制备：将高氮不锈钢进行磨削成细屑，其磨削参数为：磨粒粒度200目；砂轮转速25m/s；工件转速0.5m/s，得到高氮不锈钢粗粉；然后将高氮不锈钢粗粉放入球磨机进行球磨，得到高氮不锈钢粉末；
3）按照步骤1）中的重量份，称取铜粉、钼粉、铈粉钛粉以及步骤2）制备的高碳铬轴承钢粉末经过粉碎、过200目筛过滤，混合均匀，作为混合料备用；
4）将混合料加入到充有保护气体的球磨机中球磨6h，球磨机转速为500转/分，得到混合粉末；
5）将步骤4）得到的混合粉末冷压成块，制得生坯；
6）将生坯加入到加热炉中，真空煅烧2h,煅烧温度为650℃；继续升温加热炉至1150℃，恒温煅烧45min；
7）选用合适的模具，将经过步骤6）处理后的生坯加入高速镦锻机中进行锻造成形，得到硬质合金半成品；
8）将硬质合金半成品经过球化退火、表面抛光处理，即得硬质合金成品。
进一步地，包括以下步骤：
1）原料选取：高碳铬轴承钢粉末、铜粉、钼粉、铈粉以及钛粉；
其中，各原料的重量份为：高碳铬轴承钢粉末90重量份、铜粉30重量份、钼粉4重量份、铈粉5重量份以及钛粉3重量份；
2）高碳铬轴承钢粉末的制备：将高氮不锈钢进行磨削成细屑，其磨削参数为：磨粒粒度200目；砂轮转速25m/s；工件转速0.5m/s，得到高氮不锈钢粗粉；然后将高氮不锈钢粗粉放入球磨机进行球磨，得到高氮不锈钢粉末；
3）按照步骤1）中的重量份，称取铜粉、钼粉、铈粉钛粉以及步骤2）制备的高碳铬轴承钢粉末经过粉碎、过200目筛过滤，混合均匀，作为混合料备用；
4）将混合料加入到充有保护气体的球磨机中球磨8h，球磨机转速为800转/分，得到混合粉末；
5）将步骤4）得到的混合粉末冷压成块，制得生坯；
6）将生坯加入到加热炉中，真空煅烧3h,煅烧温度为700℃；继续升温加热炉至1200℃，恒温煅烧55min；
7）选用合适的模具，将经过步骤6）处理后的生坯加入高速镦锻机中进行锻造成形，得到硬质合金半成品；
8）将硬质合金半成品经过球化退火、表面抛光处理，即得硬质合金成品。
进一步地，包括以下步骤：
1）原料选取：高碳铬轴承钢粉末、铜粉、钼粉、铈粉以及钛粉；
其中，各原料的重量份为：高碳铬轴承钢粉末95重量份、铜粉35重量份、钼粉6重量份、铈粉7重量份以及钛粉5重量份；
2）高碳铬轴承钢粉末的制备：将高氮不锈钢进行磨削成细屑，其磨削参数为：磨粒粒度200目；砂轮转速25m/s；工件转速0.5m/s，得到高氮不锈钢粗粉；然后将高氮不锈钢粗粉放入球磨机进行球磨，得到高氮不锈钢粉末；
3）按照步骤1）中的重量份，称取铜粉、钼粉、铈粉钛粉以及步骤2）制备的高碳铬轴承钢粉末经过粉碎、过200目筛过滤，混合均匀，作为混合料备用；
4）将混合料加入到充有保护气体的球磨机中球磨10h，球磨机转速为1000转/分，得到混合粉末；
5）将步骤4）得到的混合粉末冷压成块，制得生坯；
6）将生坯加入到加热炉中，真空煅烧4h,煅烧温度为750℃；继续升温加热炉至1250℃，恒温煅烧65min；
7）选用合适的模具，将经过步骤6）处理后的生坯加入高速镦锻机中进行锻造成形，得到硬质合金半成品；
8）将硬质合金半成品经过球化退火、表面抛光处理，即得硬质合金成品。
进一步地，步骤2）中球磨工艺参数为：球料比为6.5:1，球磨转速为300rpm，球磨时间为24h，球磨后混合粉末的颗粒形貌为粒度均匀的球形或近似球形，粒度范围为25μm。
本发明的有益效果：本发明提供一种运用粉末冶金法制备硬质合金的方法，制备方法简单科学，通过选取原料、制备高碳铬轴承钢粉末、制备混合料、制备混合粉末、制备生坯、高温煅烧、锻造成型以及退火、抛光步骤，优化了工艺参数，制备的硬质合金纯度高、致密性和均匀性好，提升了硬质合金的承载能力、抗拉伸、耐磨性以及耐高温、抗冲击等特性，延长硬质合金的使用寿命，具有很大的实用性和推广价值等。
具体实施方式
以下将结合实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
需要说明的是，为节省说明书撰写篇幅，避免不必要的重复和浪费，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1一种运用粉末冶金法制备硬质合金的方法
一种运用粉末冶金法制备硬质合金的方法，包括以下步骤：
1）原料选取：高碳铬轴承钢粉末、铜粉、钼粉、铈粉以及钛粉；
其中，各原料的重量份为：高碳铬轴承钢粉末85重量份、铜粉25重量份、钼粉2重量份、铈粉3重量份以及钛粉1重量份；
2）高碳铬轴承钢粉末的制备：将高氮不锈钢进行磨削成细屑，其磨削参数为：磨粒粒度200目；砂轮转速25m/s；工件转速0.5m/s，得到高氮不锈钢粗粉；然后将高氮不锈钢粗粉放入球磨机进行球磨，得到高氮不锈钢粉末；
3）按照步骤1）中的重量份，称取铜粉、钼粉、铈粉钛粉以及步骤2）制备的高碳铬轴承钢粉末经过粉碎、过200目筛过滤，混合均匀，作为混合料备用；
4）将混合料加入到充有保护气体的球磨机中球磨6h，球磨机转速为500转/分，得到混合粉末；
5）将步骤4）得到的混合粉末冷压成块，制得生坯；
6）将生坯加入到加热炉中，真空煅烧2h,煅烧温度为650℃；继续升温加热炉至1150℃，恒温煅烧45min；
7）选用合适的模具，将经过步骤6）处理后的生坯加入高速镦锻机中进行锻造成形，得到硬质合金半成品；
8）将硬质合金半成品经过球化退火、表面抛光处理，即得硬质合金成品。
作为本发明的优先方案，本发明步骤2）中球磨工艺参数为：球料比为6.5:1，球磨转速为300rpm，球磨时间为24h，球磨后混合粉末的颗粒形貌为粒度均匀的球形或近似球形，粒度范围为25μm。
实施例2一种运用粉末冶金法制备硬质合金的方法
一种运用粉末冶金法制备硬质合金的方法，包括以下步骤：
1）原料选取：高碳铬轴承钢粉末、铜粉、钼粉、铈粉以及钛粉；
其中，各原料的重量份为：高碳铬轴承钢粉末90重量份、铜粉30重量份、钼粉4重量份、铈粉5重量份以及钛粉3重量份；
2）高碳铬轴承钢粉末的制备：将高氮不锈钢进行磨削成细屑，其磨削参数为：磨粒粒度200目；砂轮转速25m/s；工件转速0.5m/s，得到高氮不锈钢粗粉；然后将高氮不锈钢粗粉放入球磨机进行球磨，得到高氮不锈钢粉末；
3）按照步骤1）中的重量份，称取铜粉、钼粉、铈粉钛粉以及步骤2）制备的高碳铬轴承钢粉末经过粉碎、过200目筛过滤，混合均匀，作为混合料备用；
4）将混合料加入到充有保护气体的球磨机中球磨8h，球磨机转速为800转/分，得到混合粉末；
5）将步骤4）得到的混合粉末冷压成块，制得生坯；
6）将生坯加入到加热炉中，真空煅烧3h,煅烧温度为700℃；继续升温加热炉至1200℃，恒温煅烧55min；
7）选用合适的模具，将经过步骤6）处理后的生坯加入高速镦锻机中进行锻造成形，得到硬质合金半成品；
8）将硬质合金半成品经过球化退火、表面抛光处理，即得硬质合金成品。
作为本发明的优先方案，本发明步骤2）中球磨工艺参数为：球料比为6.5:1，球磨转速为300rpm，球磨时间为24h，球磨后混合粉末的颗粒形貌为粒度均匀的球形或近似球形，粒度范围为25μm。
实施例3一种运用粉末冶金法制备硬质合金的方法
一种运用粉末冶金法制备硬质合金的方法，包括以下步骤：
1）原料选取：高碳铬轴承钢粉末、铜粉、钼粉、铈粉以及钛粉；
其中，各原料的重量份为：高碳铬轴承钢粉末95重量份、铜粉35重量份、钼粉6重量份、铈粉7重量份以及钛粉5重量份；
2）高碳铬轴承钢粉末的制备：将高氮不锈钢进行磨削成细屑，其磨削参数为：磨粒粒度200目；砂轮转速25m/s；工件转速0.5m/s，得到高氮不锈钢粗粉；然后将高氮不锈钢粗粉放入球磨机进行球磨，得到高氮不锈钢粉末；
3）按照步骤1）中的重量份，称取铜粉、钼粉、铈粉钛粉以及步骤2）制备的高碳铬轴承钢粉末经过粉碎、过200目筛过滤，混合均匀，作为混合料备用；
4）将混合料加入到充有保护气体的球磨机中球磨10h，球磨机转速为1000转/分，得到混合粉末；
5）将步骤4）得到的混合粉末冷压成块，制得生坯；
6）将生坯加入到加热炉中，真空煅烧4h,煅烧温度为750℃；继续升温加热炉至1250℃，恒温煅烧65min；
7）选用合适的模具，将经过步骤6）处理后的生坯加入高速镦锻机中进行锻造成形，得到硬质合金半成品；
8）将硬质合金半成品经过球化退火、表面抛光处理，即得硬质合金成品。
作为本发明的优先方案，本发明步骤2）中球磨工艺参数为：球料比为6.5:1，球磨转速为300rpm，球磨时间为24h，球磨后混合粉末的颗粒形貌为粒度均匀的球形或近似球形，粒度范围为25μm。
所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本发明新产品属于保留的权利。
Claims (5)
1.一种运用粉末冶金法制备硬质合金的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）原料选取：高碳铬轴承钢粉末、铜粉、钼粉、铈粉以及钛粉；
其中，各原料的重量份为：高碳铬轴承钢粉末85-95重量份、铜粉25-35重量份、钼粉2-6重量份、铈粉3-7重量份以及钛粉1-5重量份；
2）高碳铬轴承钢粉末的制备：将高氮不锈钢进行磨削成细屑，其磨削参数为：磨粒粒度200目；砂轮转速25m/s；工件转速0.5m/s，得到高氮不锈钢粗粉；然后将高氮不锈钢粗粉放入球磨机进行球磨，得到高氮不锈钢粉末；
3）按照步骤1）中的重量份，称取铜粉、钼粉、铈粉钛粉以及步骤2）制备的高碳铬轴承钢粉末经过粉碎、过200目筛过滤，混合均匀，作为混合料备用；
4）将混合料加入到充有保护气体的球磨机中球磨6-10h，球磨机转速为500-1000转/分，得到混合粉末；
5）将步骤4）得到的混合粉末冷压成块，制得生坯；
6）将生坯加入到加热炉中，真空煅烧2-4h,煅烧温度为650-750℃；继续升温加热炉至1150-1250℃，恒温煅烧45-65min；
7）选用合适的模具，将经过步骤6）处理后的生坯加入高速镦锻机中进行锻造成形，得到硬质合金半成品；
8）将硬质合金半成品经过球化退火、表面抛光处理，即得硬质合金成品。
2.根据权利要求1所述的一种运用粉末冶金法制备硬质合金的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）原料选取：高碳铬轴承钢粉末、铜粉、钼粉、铈粉以及钛粉；
其中，各原料的重量份为：高碳铬轴承钢粉末85重量份、铜粉25重量份、钼粉2重量份、铈粉3重量份以及钛粉1重量份；
2）高碳铬轴承钢粉末的制备：将高氮不锈钢进行磨削成细屑，其磨削参数为：磨粒粒度200目；砂轮转速25m/s；工件转速0.5m/s，得到高氮不锈钢粗粉；然后将高氮不锈钢粗粉放入球磨机进行球磨，得到高氮不锈钢粉末；
3）按照步骤1）中的重量份，称取铜粉、钼粉、铈粉钛粉以及步骤2）制备的高碳铬轴承钢粉末经过粉碎、过200目筛过滤，混合均匀，作为混合料备用；
4）将混合料加入到充有保护气体的球磨机中球磨6h，球磨机转速为500转/分，得到混合粉末；
5）将步骤4）得到的混合粉末冷压成块，制得生坯；
6）将生坯加入到加热炉中，真空煅烧2h,煅烧温度为650℃；继续升温加热炉至1150℃，恒温煅烧45min；
7）选用合适的模具，将经过步骤6）处理后的生坯加入高速镦锻机中进行锻造成形，得到硬质合金半成品；
8）将硬质合金半成品经过球化退火、表面抛光处理，即得硬质合金成品。
3.根据权利要求1所述的一种运用粉末冶金法制备硬质合金的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）原料选取：高碳铬轴承钢粉末、铜粉、钼粉、铈粉以及钛粉；
其中，各原料的重量份为：高碳铬轴承钢粉末90重量份、铜粉30重量份、钼粉4重量份、铈粉5重量份以及钛粉3重量份；
2）高碳铬轴承钢粉末的制备：将高氮不锈钢进行磨削成细屑，其磨削参数为：磨粒粒度200目；砂轮转速25m/s；工件转速0.5m/s，得到高氮不锈钢粗粉；然后将高氮不锈钢粗粉放入球磨机进行球磨，得到高氮不锈钢粉末；
3）按照步骤1）中的重量份，称取铜粉、钼粉、铈粉钛粉以及步骤2）制备的高碳铬轴承钢粉末经过粉碎、过200目筛过滤，混合均匀，作为混合料备用；
4）将混合料加入到充有保护气体的球磨机中球磨8h，球磨机转速为800转/分，得到混合粉末；
5）将步骤4）得到的混合粉末冷压成块，制得生坯；
6）将生坯加入到加热炉中，真空煅烧3h,煅烧温度为700℃；继续升温加热炉至1200℃，恒温煅烧55min；
7）选用合适的模具，将经过步骤6）处理后的生坯加入高速镦锻机中进行锻造成形，得到硬质合金半成品；
8）将硬质合金半成品经过球化退火、表面抛光处理，即得硬质合金成品。
4.根据权利要求1所述的一种运用粉末冶金法制备硬质合金的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）原料选取：高碳铬轴承钢粉末、铜粉、钼粉、铈粉以及钛粉；
其中，各原料的重量份为：高碳铬轴承钢粉末95重量份、铜粉35重量份、钼粉6重量份、铈粉7重量份以及钛粉5重量份；
2）高碳铬轴承钢粉末的制备：将高氮不锈钢进行磨削成细屑，其磨削参数为：磨粒粒度200目；砂轮转速25m/s；工件转速0.5m/s，得到高氮不锈钢粗粉；然后将高氮不锈钢粗粉放入球磨机进行球磨，得到高氮不锈钢粉末；
3）按照步骤1）中的重量份，称取铜粉、钼粉、铈粉钛粉以及步骤2）制备的高碳铬轴承钢粉末经过粉碎、过200目筛过滤，混合均匀，作为混合料备用；
4）将混合料加入到充有保护气体的球磨机中球磨10h，球磨机转速为1000转/分，得到混合粉末；
5）将步骤4）得到的混合粉末冷压成块，制得生坯；
6）将生坯加入到加热炉中，真空煅烧4h,煅烧温度为750℃；继续升温加热炉至1250℃，恒温煅烧65min；
7）选用合适的模具，将经过步骤6）处理后的生坯加入高速镦锻机中进行锻造成形，得到硬质合金半成品；
8）将硬质合金半成品经过球化退火、表面抛光处理，即得硬质合金成品。
5.根据权利要求1所述的一种运用粉末冶金法制备硬质合金的方法，其特征在于：步骤2）中球磨工艺参数为：球料比为6.5:1，球磨转速为300rpm，球磨时间为24h，球磨后混合粉末的颗粒形貌为粒度均匀的球形或近似球形，粒度范围为25μm。
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| CN202010064096.3A CN111112599A (zh) | 2020-01-20 | 2020-01-20 | 一种运用粉末冶金法制备硬质合金的方法 |
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|---|---|
| CN (1) | CN111112599A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111790917A (zh) * | 2020-07-02 | 2020-10-20 | 西安建筑科技大学 | 一种具有高硬度、高耐磨性的铁基复合工件及其制备方法 |
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2020
- 2020-01-20 CN CN202010064096.3A patent/CN111112599A/zh not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111790917A (zh) * | 2020-07-02 | 2020-10-20 | 西安建筑科技大学 | 一种具有高硬度、高耐磨性的铁基复合工件及其制备方法 |
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