CN114981027B - 处理采矿刀片的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种处理包括硬质合金的烧结采矿刀片的方法,其中该采矿刀片经受表面硬化工艺,其特征在于该表面硬化工艺是在100℃或以上的高温下执行的。本发明进一步涉及一种采矿刀片,其中与在主体中测量到的HV1维氏硬度(HV1主体)相比,作为在表面下方100μm、200μm和300μm处获得的HV1测量值的平均值测量到的、相对于表面区域的HV1维氏硬度测量值增加(HV1%)是至少8.05–0.00350×HV1主体。
Description
技术领域
本发明涉及一种处理硬质合金采矿刀片的方法,其中在烧结后,采矿刀片在高温下经受表面硬化工艺,并且涉及一种根据此方法处理的硬质合金采矿刀片。
背景技术
硬质合金具有高弹性模量、高硬度、高抗压强度、高耐磨损性以及良好的韧性水平的独特组合。因此,硬质合金通常用于诸如采矿工具等产品中。硬质合金采矿刀片通常用刃口去毛刺和表面硬化工艺来处理,诸如滚光、后烧结和无心磨削。表面硬化工艺将压缩应力引入到采矿刀片中。压缩应力的存在提高了采矿刀片的抗疲劳性和断裂韧性。因此,使采矿刀片断裂所需的阈值能量较高,并且因此降低了部件崩刃、破裂和/或断裂的可能性。因此,希望的是提高引入到采矿刀片中的压缩应力水平,以延长刀片的寿命。
高能滚光(HET)方法(诸如,US7258833B2所公开的方法)提供了一种提高所引入的压缩应力水平的方法,然而,希望的是能够通过提供一种可以将更高水平的压缩应力引入到采矿刀片中而不会损坏采矿刀片的方法来进一步改进此工艺。
本发明的目标是提供一种将较高水平的压缩应力引入到硬质合金采矿刀片中从而降低损坏水平的方法。
发明内容
因此,本公开提供了一种处理包括硬质合金的烧结采矿刀片的方法,其中该采矿刀片经受表面硬化工艺,其特征在于该表面硬化工艺是在100℃或以上的高温下、优选在200℃或以上的温度下、更优选在200℃与450℃之间的温度下执行的。
本方法的优点是较高水平的压缩应力被引入到硬质合金采矿刀片中。滚光高温会导致碳化物的韧性提高,并且因此碰撞不会导致诸如微裂纹、大裂纹或刃口崩刃等缺陷。较高水平的压缩应力与减少的碰撞缺陷相结合将提高采矿刀片的抗疲劳性和断裂韧性,并且因此延长刀片的寿命。这种方法的其它优点在于,以前容易过度损坏角部并且因此产量低的刀片几何形状(比如,具有尖锐底部半径的刀片几何形状)现在可以被滚光,而不会造成刃口损坏。这为开发具有不同几何形状的采矿刀片产品提供了可能性,这些几何形状以前不适合于滚光。该方法还可以使用硬质合金组合物,这些硬质合金组合物以前对于采矿应用或Epiroc Smith的US7258833B2所述的高能滚光来说过脆,例如,刀片具有高水平的η相或较低的粘结剂含量。将该表面处理工艺的温度从室温升高到诸如~300℃等的温度会导致200HV20以上的硬度下降,这引起了韧性提高。引入较高水平的压缩应力的能力意味着采矿刀片的韧性被提高到可接受的水平并且因此具有较高硬度的采矿刀片可以得以使用,这有益于提高采矿刀片的耐磨性。
此外,本公开提供了一种采矿刀片,其中与在主体(bulk)中测量到的HV1维氏硬度(HV1主体)相比,作为在表面下方100μm、200μm和300μm处获得的HV1测量值的平均值测量到的、相对于表面区域的HV1维氏硬度测量值增加(HV1%)是至少HV1%>8.05–0.0035×HV1主体。
这种情况的优点在于采矿刀片的抗压强度提高,这因此导致采矿刀片的寿命延长。
附图说明
图1是表面和主体硬度测量值的HV1图。
图2是示出了HV1%趋势线的图。
具体实施方式
根据本发明的一个方面,提供了一种处理包括硬质合金的烧结采矿刀片的方法,其中该采矿刀片经受表面硬化工艺,其特征在于该表面硬化工艺是在100℃或以上的高温下、优选在200℃或以上的温度下、更优选在200℃与450℃之间的温度下执行的。
“硬质合金”在本文中是指包括至少50wt%的WC、制造硬质合金的领域中常见的可能的其它硬质成分和优选选自Fe、Co和Ni中的一种或多种的金属粘结剂相的材料。在该方法的一个实施例中,硬质合金采矿刀片含有硬质相,该硬质相包括至少80wt%、优选至少90wt%的WC。
硬质合金的金属粘结剂可以包括在烧结过程中溶解在该金属粘结剂中的其它元素,诸如,源自WC的W和C。取决于存在的硬质成分有什么其它类型,其它元素也可以溶解在粘结剂中。
表面硬化处理被定义为通过物理冲击将压缩应力引入到材料中而导致表面处和该表面下方的形变硬化的任何处理,例如,滚光或喷丸硬化。该表面硬化处理是在烧结和磨削后进行的。已意外地发现,在高温下用表面硬化处理来处理采矿刀片减少或者甚至消除了崩刃和微断裂形式的碳化物间碰撞损坏,并且因此延长了产品寿命。本发明的表面硬化工艺是在高温下执行的,并且此温度在本文中被定义为采矿刀片在表面硬化工艺开始时的温度。执行该表面硬化工艺的温度的上限优选低于烧结温度,更优选低于900℃。该采矿刀片的温度是通过适合于测量温度的任何方法来测量的,诸如,红外温度测量。
在本发明的一个实施例中,该采矿刀片在150℃与250℃之间的温度下、优选在175℃与225℃之间的温度下经受表面硬化处理。
在本发明的一个实施例中,该表面硬化处理的上限是700℃,优选是600℃,更优选是550℃。
在本发明的一个实施例中,该采矿刀片在在300℃与600℃之间的温度下、优选在350℃与550℃之间的温度下、更优选在450℃与550℃之间的温度下经受表面硬化处理。
该温度是使用任何合适的测量温度的方法在采矿刀片上测量的。优选地是,使用红外温度测量装置。
在一个实施例中,该硬质合金在金属粘结剂相中包括硬质成分,并且其中该硬质合金中的金属粘结剂相含量是4wt%至30wt%,优选是5wt%至15wt%。
该粘结剂相含量需要足够得高,以提供采矿刀片的韧性。该金属粘结剂相含量优选不高于30wt%,优选不高于15wt%。过高的粘结剂相含量会降低采矿刀片的硬度和耐磨性。金属粘结剂相含量优选大于4wt%,更优选大于6wt%。
在一个实施例中,该金属粘结剂相包括至少80wt%的一种或多种选自Co、Ni和Fe的金属元素。
优选是Co和/或Ni,最优选是Co,甚至更优选是3wt%与20wt%之间的Co。可选地是,该粘结剂是镍铬或镍铝合金。可选地是,该碳化物采矿刀片还可以包括晶粒细化剂化合物,其含量≤粘结剂含量的20wt%。该晶粒细化剂化合物适当地是选自钒、铬、钽和铌的碳化物、混合碳化物、碳氮化物或氮化物构成的组。该碳化物采矿刀片的其余部分由上述一种或多种硬质相组分构成。
在一个实施例中,该硬质合金另外包括Cr,其含量使得Cr/粘结剂的质量比为0.043到0.19。
Cr/粘结剂的质量比是通过将添加到粉末混合物的Cr的重量百分比(wt%)除以粉末混合物中的粘结剂的重量%来计算得到的,其中重量百分比基于与粉末混合物的总重量相比的此组分的重量。在很大程度上,该Cr溶解到该粘结剂相中,然而在该硬质合金体中,可能有一定量(例如,高达3wt%)的未溶解的碳化铬。然而,可以优选仅添加Cr至如下的Cr/粘结剂的质量比,以使得所有Cr溶解到该粘结剂中,而使得烧结硬质合金体不含未溶解的碳化铬。
该Cr/粘结剂的质量比可以在0.043与0.19之间,优选在0.075与0.15之间,更优选在0.085与0.12之间。如果该Cr/粘结剂的质量比过低,则Cr的正面作用将过小。另一方面,如果该Cr/粘结剂的质量比过高,则该碳化铬的形成浓度将提高,粘结剂将溶解于碳化铬中,从而减小粘结剂相的体积,并且因此使硬质合金体过脆。
Cr通常以Cr3C2的形式添加到粉末混合物,因为这提供了每克粉末中最高比例的Cr,但是应理解的是,可以使用替代性的碳化铬(诸如,Cr26C2或Cr7C3)或氮化铬将Cr添加到粉末混合物。
添加Cr还具有提高硬质合金体的耐腐蚀性的效果。该Cr的存在也使粘结剂在钻凿过程中容易从fcc转化为hcp,这有益于吸收钻凿作业中产生的能量中的一些能量。因此,这种转化将使粘结剂相硬化,并且减少球齿(button)在使用球齿过程中的磨损。该Cr的存在将提高硬质合金的耐磨性并提高其形变硬化的能力。硬质合金粉末中的Cr以及将包括晶粒细化剂化合物和可选的是还有碳基晶粒生长促进剂的粉末涂敷到压实体的表面的至少一个部分上的组合产生了具有化学和硬度梯度的硬质合金体,这产生具有高耐磨性的硬质合金采矿刀片。
除了硬质相形成组分、粘结剂和含Cr组分之外,在WC基起始材料中可能存在附带杂质。
在本发明的一个实施例中,在经受表面硬化处理之前,该硬质合金具有在1200与1900HV1之间、优选在1300与1850HV1之间、最优选在1400与1700HV1之间的主体硬度。
在本发明的一个实施例中,该硬质合金没有被涂覆处理。
在本发明的一个实施例中,该硬质合金包括M7C3碳化物,并且可能还包括M3C2碳化物,其中M是Cr,并且可能是W、Co和添加到硬质合金的任何其它元素中的一种或多种。这在本文中是指,使用背散射,以足以检测到100nm尺寸的颗粒的放大率,该M7C3碳化物应在SEM(扫描电子显微镜)图像中清晰可见。在本发明的一个实施例中,该硬质合金包括M7C3碳化物,其量由M7C3碳化物的体积%与Co的体积%之比给出。适当地是,M7C3碳化物的体积%与Co的体积%之比在0.01与0.5之间,优选在0.03与0.25之间。M7C3碳化物和Co粘结剂的体积%可以通过EBSD或使用合适软件的图像分析来测量。
在一个实施例中,硬质合金具有0.75≤Com/Co≤0.98的Com/Co比。Com是以重量百分比表示的磁饱和,而“Co”是钴在硬质合金中的重量百分比。Com通过下式与硬质合金的相对于纯金属Co粘结剂的磁饱和4πσ0=201.9[μTm3/kg]的磁饱和4πσ1[μTm3/kg]相关:
Com(%)=4πσ1×(100/201.9)
参考文献:Roebuck等人的《测量的良好实践指南第20号》(Measurement GoodPractice Guide No.20),1999年,NPL
在一个实施例中,该硬质合金不含η相和石墨。如果该粘结剂相由钴组成,那么当Com/Co比为0.75≤Com/Co≤0.98时,硬质合金将没有η相和石墨。在硬质合金中用作粘结剂相的金属(如Co、Ni和Fe)是铁磁性的。饱和磁化强度是铁磁材料的最大可能磁化强度,其特征在于,所有磁矩在材料内部的平行取向。使用Foerster KOERZIMAT1.096来确定刀片的磁饱和(Com)偶极矩jS和所导出的重量比饱和磁化强度σS(4πσ)。接着,使用MalvernPanalytical Axios Max Advanced仪器以XRF(X射线荧光法)测量Co含量。在η相与石墨形成之间的Com/%Co范围因改变粘结剂组成(诸如,通过添加Cr、Fe、Ni等)而受到影响。
W在粘结剂相中的溶解度与碳含量直接相关。该W在该粘结剂中的量随着碳含量的降低而提高,直到达到η相形成的极限为止。如果该碳含量降低得更低,则该W在该粘结剂中的溶解度将不会进一步提高。在获得大量溶解在该粘结剂中的W有益的一些硬质合金牌号中,碳含量保持得较低,但高于η相形成的极限。
在本发明的另一实施例中,该硬质合金基底包括包含Me12C和/或Me6C碳化物的η相,其中Me是选自W、Mo和粘结剂相金属的一种或多种金属。该硬质合金的Com/Co比≤0.69。如果向该硬质合金添加其它成分,例如晶粒生长抑制剂、γ相形成剂等,则Com/Co比将受到影响。然而,所形成的η相不是以大的团块的形式存在的。通常,该η相在该硬质合金中被认为是不需要的,因为它传统上以η相晶粒的大的团块存在,这些大的团块较脆并且对硬质合金性质有害。根据本发明的此实施例的硬质合金应具有均匀分布的η相,这在本文中是指,该硬质合金不含大的团块。η相的量是至少2体积%,优选是至少4体积%。通过如在此实施例的硬质合金中那样选择一定范围的亚化学计量碳含量来提供未团成块的η相,该硬质合金显示出良好性质。该η相作为细分散相存在于微观结构中。该η相的常见碳化物是W6Co6C、W3Co3C、W6Ni6C、W3Ni3C、W6Fe6C、W3Fe3C。在一个实施例中,η相包括Me12C与Me6C两者。
在一个实施例中,该方法另外包含一个步骤,其中,在烧结之前,将包括晶粒细化剂和碳和/或氮以及碳形式的晶粒生长促进剂的液体分散剂或浆料涂敷到硬质合金的压实体的表面的至少一个部分,该晶粒细化剂化合物与该晶粒生长促进剂两者被提供到表面上,其量为0.1mg/cm2到100mg/cm2。
该晶粒细化剂化合物是碳化物、混合碳化物、碳氮化物或氮化物,该晶粒细化剂化合物和晶粒生长促进剂通过首先提供压实体并且接着在压实体的表面的至少一部分上提供晶粒细化剂化合物和晶粒生长促进剂而提供在压实体的表面上,该晶粒细化剂化合物和该晶粒生长促进剂通过以单独或组合的液体分散剂或浆料的形式涂敷而被提供到压实体,该晶粒细化剂化合物与该晶粒生长促进剂的重量比为约0.05至约50。在表面硬化处理之前,在将该晶粒细化剂化合物和该晶粒生长促进剂涂敷到该压实体的表面之后,烧结该压实体。
该晶粒细化剂化合物优选是铬或钒的碳化物或氮化物。在EP2355948B1中可以找到关于将该晶粒细化剂化合物和晶粒生长促进剂涂敷到硬质合金压实体的表面的方法的其它细节。
在一个实施例中,该方法包含在表面硬化工艺之前加热采矿刀片和介质的步骤,并且该表面硬化工艺是对加热的采矿刀片执行的。
在表面硬化工序工艺之前,可以在单独的步骤中加热该采矿刀片。可以使用若干方法来产生该采矿刀片的高温,诸如,感应加热、电阻加热、热空气加热、火焰加热、在热表面上、烘箱或炉中或使用激光加热进行的预加热。
在替代实施例中,该采矿刀片在该表面硬化工艺中保持加热。例如使用感应线圈。
在一个实施例中,在该采矿刀片已在高温下经受该表面硬化工艺之后,该采矿刀片在室温下经受第二次表面硬化工艺。有利地是,这从工艺容器的内部去除沉积在刀片表面上的碎屑和氧化物,例如氧化铁。在室温下执行的第二次表面硬化工艺可以是在湿式条件下执行的,这将有助于从正被处理的采矿刀片去除污垢和灰尘,此举减少了健康危害。
在一个实施例中,该表面硬化工艺是滚光。该滚光处理可以是离心式的或振动式的。“标准”滚光工艺通常将是使用振动式滚筒(诸如,Reni Cirillo RC 650)进行的,其中约30kg的刀片将在50Hz下滚光约40分钟。替代的典型“标准”滚光工艺将是使用离心式滚筒(诸如,ERBA-120)进行的,该离心式滚筒在顶部具有封闭的盖子,并且在底部具有旋转盘。又一种方法是离心桶抛光工艺。在两种离心工艺中,旋转导致刀片与其它刀片或与任何添加的介质碰撞。对于使用离心式滚筒进行的“标准”滚光,滚光操作通常将以120RPM运行至少20分钟。滚筒的衬里可以在该刀片的表面上形成氧化物或金属沉积物。
可能有必要将该滚筒的衬里更改,以能够耐受进行该工艺的较高的高温。
在一个实施例中,该滚光工艺是“高能滚光”(HET)工艺,其中在滚光之后,均质的硬质合金采矿刀片已被形变硬化,以使得ΔHV3%≥9.72–0.00543×HV3主体,其中ΔHV3%是距表面0.3mm处的HV3测量值与主体中的HV3测量值之间的百分比差。
为了将较高水平的压缩应力引入到硬质合金采矿刀片中,可以使用高能滚光工艺。有许多不同的可能的工艺设置可以用于引入高能滚光,包含滚筒的类型、所添加的介质(如果有的话)的体积、处理时间和工艺设置,例如,离心式滚筒的RPM等。因此,定义高能滚光的最合适方式是依照“在质量约20g的由WC-Co组成的均质的硬质合金采矿刀片中引入特定程度的形变硬化的任何工艺设置”。在本公开中,高能滚光被定义为在滚光之后将会引入至少如下硬度改变(ΔHV3%)(使用HV3测量到)的滚光处理:
ΔHV3%=9.72–0.00543×HV3主体 (式1)
其中:
ΔHV3%=100×(HV30.3mm–HV3主体)/HV3主体 (式2)
HV3主体是在硬质合金采矿刀片的最内部(中心)中测量到的至少30个压痕点的平均值,并且HV30.3mm是在硬质合金采矿刀片的滚光表面下方0.3mm处测量到的至少30个压痕点的平均值。这基于对具有均质性质的硬质合金采矿刀片进行的测量。“均质性质”是指烧结后,从表面区域到主体区域的硬度差不超过1%。用于在均质硬质合金采矿刀片上实现式(1)和(2)中所述的形变硬化的滚光参数将适用于具有梯度性质的硬质合金体。
HET滚光通常可以使用ERBA 120来执行,该ERBA 120具有约600mm的盘尺寸,如果在没有介质或是使用比正被滚光的刀片尺寸大的介质的情况下执行滚光操作,则以约150RPM运行,或者如果所使用的介质比正被滚光的刀片尺寸小,则以约200RPM运行;可以使用滚筒来执行,该滚筒具有约350mm的盘尺寸,如果在没有介质或是使用比正被滚光的刀片尺寸大的介质的情况下执行滚光操作,则以约200RPM运行,或者如果所使用的介质比正被滚光的刀片尺寸小,则以约280RPM运行。通常,部件被滚光至少40分钟至60分钟。
在一个实施例中,该滚光工艺是在干燥条件下进行的。如果在干燥条件下进行表面硬化工艺,则在高温下表面硬化处理的效果会增强。“干燥”条件是指没有液体被添加到该工艺。在没有被这一理论约束的情况下,人们认为,液体如果被引入到该工艺,则将降低部件的温度。进一步,包含液体会降低正被滚光的部件之间的冲击的程度。内部摩擦将生成热并且将热保存下来。
取决于正被滚光的采矿刀片的几何形状和材料组成,该滚光工艺可以在存在或不存在滚光介质的情况下进行。如果决定添加该滚光介质,则选择介质的类型和介质与刀片的比率,以适合正被滚光的采矿刀片的几何形状和材料组成。
可选地是,所有或部分的热由该刀片与在该滚光工艺中添加的任何介质之间的摩擦生成。
可选地是,该刀片进一步经受第二次表面硬化工艺。优选地是,如果在室温下执行第二次表面硬化工艺,则此第二次表面硬化工艺是在湿式条件下在室温下进行的HET滚光。
在一个实施例中,在高温下以表面硬化工艺处理的采矿刀片与在主体中测量到的HV1维氏硬度(HV1主体)相比,作为在表面下方100μm与300μm之间的HV1的平均值测量到的、相对于表面区域的HV1维氏硬度测量值增加(HV1%)是至少HV1%>8.05–0.00350×HV1主体,优选是HV1%>8.45–0.00355×HV1主体。优选地是,HV1%<17.5–0.00662×HV1主体。这示出在图2中。
术语“主体”在本文中是指切削工具的最内部(中心)部分,并且对于本公开来说是具有最低硬度的区域。
该硬质合金刀片的硬度是使用维氏硬度自动测量来测量的。该硬质合金体沿着纵向轴线被切开,并使用标准程序抛光。切开是在流动的水的作用下用金刚石盘切刀进行的。1kg载荷下的维氏压痕于是等距地分布在表面下方给定深度处的抛光的部分上。表面区域的硬度是在该表面下方给定距离100μm、200μm和300μm处获得的约180个压痕的平均值。该主体的硬度是在表面下方给定距离4.50mm、4.65mm和4.80mm处获得的约150个压痕的平均值。图1示出了HV1布局,其中所填充的正方形表示表面压痕2和主体压痕4的位置。
该硬度测量是使用KB Prüftechnik公司的可编程硬度试验仪KB30S进行的,所述试验仪已根据英国欧洲制品校准实验室(Euro Products Calibration Laboratory,UK)发布的HV1试验块进行了校准。硬度是根据ISO EN6507来测量的。
HV1测量按以下方式进行:
-扫描样品的刃口。
-对硬度试验仪进行编程,以在距该样品的刃口指定距离处产生压痕。
-在所有已编程的坐标处以1kg的载荷产生压痕。
-计算机将载物台移动到每个坐标,将显微镜定位在每个压痕上,并且运行自动调光、自动对焦,并且自动测量每个压痕的尺寸。
-用户检验压痕的所有照片以寻找焦点和其它干扰结果的事项。
在一个实施例中,在高温下的表面硬化工艺后,20g采矿刀片的残余应力为至少1250MPa。
通过使用Bruker D8 Discovery和Cu Kα以及平行光束多毛细管和光圈为0.5mm的准直器,在刀片顶部上使用X射线衍射分析残余应力测量值。
使用等倾方法(sin2ψ方法)在-45°至45°的11个不同ψ角和0°、45°和90°的3个不同下执行测量。对于具有hkl:311(117.32°2θ)的布拉格峰的峰值位移,计算伸长率。为了计算残余应力,使用软件Leptos(Bruker)。计算用的输入值是:E模块为650MPa,并且泊松常数为0.19。因为假设残余应力没有方向依赖性,所以使用了“正常”电压模型(非双轴)。并且,每个样品在3个角下的测量值被认为是单独测量值。用刚玉样品(NIST标准)连续检查衍射仪,以确保对准。
示例
示例1——起始材料和滚光条件
测试了具有不同组成(基于称入磨机中的粉末的起始组成)的采矿刀片。表1示出了所测试的采矿刀片的组成的汇总:
表1:所测试的采矿刀片的组成。*在尖头下方0.5mm处测量到的,因为D是梯度的。
样品A、E和F代表用于采矿刀片的“标准”硬质合金牌号。样品B和G含有铬,并且样品C含有η相。所有硬质合金刀片都是使用WC粉末制造的,其晶粒尺寸在研磨前按照FSSS测量在5μm与18μm之间。该WC和Co粉末在湿式条件下在球磨机中使用乙醇研磨,其中添加了2wt%的作为有机粘结剂(压制剂)的聚乙二醇(PEG 8000)以及硬质合金研磨体。研磨后,将混合物在N2气氛中喷雾干燥,并且接着单轴压制成采矿刀片,该采矿刀片的尺寸为外径(OD)约10mm并且高度约17mm到20mm,重量约20g,各自均在顶部带有球形圆顶(“切削刃”)。接着,使用烧结HIP将样品在55巴Ar压力下在1410℃下烧结1小时。样品D是与样品A相同的起始材料,但是在烧结之前,该样品被浸入包括分散在水中的25wt%的Cr3C2和5wt%的石墨的、被涂敷到硬质合金采矿刀片的表面的浆料中,以使得该刀片的总长度的约60%暴露于浆料。
为了进行比较,在湿式条件下,用50kg、7mm的H10F牌号碳化物球,使用HET离心式滚光工艺,将样品A到D中的每一种的一批25或50个在25℃(室温)下、在FKS04滚筒中、在300RPM下处理50分钟。在结果的表中,根据此方法处理的样品被称为“25℃湿式高能滚光”。
为了在实验室规模上复制高温下的滚光,使用了“热摇”方法。热摇方法使用商标为CorobTM Simple Shake 90的市售油漆摇动器,其最大载荷为40kg,最大振动频率为65Hz。“热摇”方法以45Hz的频率分批进行,每批50个采矿刀片。将约800克或50片刀片和4.2kg碳化物介质(1560块约7mm的球)放置在内径为10cm并且内部高度为12cm的圆柱形钢容器中,将该容器填充至高度的2/3。将带有采矿刀片的钢筒在炉中与介质一起加热到100℃、200℃或300℃的高温,该采矿刀片在目标温度下保持120分钟。加热后,将该钢筒直接转移到油漆摇动器中,并且立即摇动9分钟。从炉到摇动器启动的转移时间少于20秒。该介质由硬质合金牌号H10F制成,具有10wt%的Co、0.5重量%的Cr和89.5重量%的WC,这导致约1600的烧结HV20。在结果的表中,取决于所使用的温度,根据此方法处理的样品被称为“100℃干摇”、“200℃干摇”或“300℃干摇”。摇动是在干燥条件下执行的,即,不向摇动添加水。一些样品也通过在干燥条件下在室温下摇动来处理,在结果的表中,此方法被称为“25℃干摇”。对于这些样品,25℃表示处理开始时的温度,然而由于在9分钟摇动工艺中形成的摩擦和碰撞热,该钢筒中的最终温度实际上在60℃与100℃之间,即也是“高温”。摇动后,接着将该样品冷却下来,并且使用上述HET离心式滚光工艺以及第二次表面硬化工艺来处理。在结果的表中,根据此方法处理的样品被称为“300℃干摇+25℃湿式高能滚光”。
示例2——刃口损坏
重要的是,为了获得最高产量,在滚光后,对该采矿刀片的刃口的损坏较低,优选完全没有损坏。
在表面硬化处理是在室温和300℃下进行的情况下,在滚光后,目视检验采矿刀片是否有损坏,以比较优质采矿刀片的产量。如果崩刃的长度大于约1mm,或者如果崩刃到达刀片的无心磨削圆柱形表面,则采矿刀片被视为已损坏。表2中报告了已损坏的刀片的百分比:
表2:摇动处理后损坏的采矿刀片的百分比。
针对该表面硬化处理所述的温度是起始温度。对于以25℃的起始温度处理的批次,如果将水添加到该工艺,则温度预计不会随着样品被处理而显著升高,其中对于在干燥条件下处理的样品,温度会升高,这是因为在滚光工艺中,刀片与介质之间的摩擦会产生热。表2中的结果显示出,如果在高温下进行表面硬化处理,则采矿刀片的刃口损坏的量减少。
示例3——刀片压缩测试
刀片压缩测试方法涉及以恒定位移速率在两个平面平行的硬质配对表面之间压缩钻头刀片,直到刀片失效为止。使用基于ISO 4506:2017(E)标准“硬质金属——压缩测试”的测试夹具以及硬度超过2000HV的硬质合金砧座,而测试方法本身适合用于岩钻刀片的韧性测试。该夹具安装在Instron 5989测试框架上。
加载轴线与刀片的旋转对称轴线一致。夹具的配对表面符合ISO 4506:2017(E)标准中要求的平行度,即最大偏差为0.5μm/mm。以等于0.6mm/分钟的恒定十字头位移速率对所测试的刀片进行加载,直到失效为止,同时记录载荷-位移曲线。在测试评估之前,从所测量到的载荷-位移曲线减去测试装备和测试夹具的柔度。每种样品类型测试五个刀片。在每次测试之前,检验配对表面是否有损坏。当所测量的载荷突然下降至少1000N时,认为发生了刀片失效。对所测试的刀片的后续检验证实,在所有情况下,这与宏观可见的裂纹的出现相一致。材料韧性是通过直至断裂的总吸收变形能来表征的。压碎样品所需的以焦耳(J)为单位的总断裂能示出在下表3中:
表3:压碎样品所需的断裂能(J)(牌号E用2.5mm尖头半径测试,而所有其它牌号用5mm尖头半径测试。)
可以看出,与室温下相比,当在高温下进行表面硬化处理时,所有样品的断裂能都增大。
示例4——现场试验
顶锤钻头被制成具有约49mm的初始钻头直径,带有六个直径为10mm的周边刀片和三个直径为9mm的前刀片。刀片的几何形状为圆锥形,具有半径为2.5mm的球形顶部。
用以下类型的刀片中的每一种类型的刀片测试两个钻头:样品A,根据标准离心式方法“25℃湿式高能滚光”表面硬化处理来处理,这代表将用于顶锤钻削的标准刀片;样品E,根据“25℃湿式高能滚光”表面硬化处理来处理,这种材料通常被认为过脆,并且不适合用于顶锤钻削;样品E,根据“300℃干摇+25℃湿式高能滚光”表面硬化处理来处理,并且是本发明的样品。这些钻头在芬兰米吕普罗(Myllypuro)的山特维克(Sandvik)试验矿的花岗闪长岩上进行了测试。钻机配备有以全功率操作的HLX5钻岩机,这意味着冲击压力为200巴,进给压力为100巴,转速为240RPM,旋转压力为120巴。如果钻头断裂或者钻头在可以继续钻削之前需要重新磨锐,则该钻头被归类为已失效。两个钻头(每种情况)的平均结果示出在下表4中:
表4:现场试验结果
可以看出,通过在高温下应用表面硬化处理,与用于顶锤钻削的标准材料(根据传统方法“25℃湿式高能滚光”加热的样品A)相比,本发明的样品的钻削性能得到提高,即使对于刀片牌号E而言也是如此,原本如果仅在室温下进行表面硬化处理,则刀片牌号E的性能通常非常差。
示例5——硬度测量
根据上文对表1所述的样品进行的描述来进行硬度测量。在主体中(表1中的值)以及在纵向切开的样品的表面下方100μm、200μm和300μm的深度处测量HV1硬度,并且表5中报告了针对根据“300℃干摇+25℃湿式高能滚光”表面硬化方法处理的样品,与主体相比的硬度增加的百分比。
表5:与主体相比的表面下方不同深度处的HV1增加的百分比
可以看出,在所有情况下,与主体相比,该采矿刀片的表面处的HV1都有所提高。
示例6——残余应力测量
根据上述方法对样品进行残余应力测量。表6显示出,与室温下的后滚光处理相比,在高温下的后滚光处理后,该样品中的残余应力较高。
表6:压缩应力测量值(Mpa)
Claims (13)
1.一种处理包括硬质合金的烧结采矿刀片的方法,其中,所述硬质合金包括硬质相,所述硬质相由在金属粘结剂相中的硬质成分构成,并且其中所述硬质合金中的金属粘结剂相含量是4wt%至30wt%;其中所述金属粘结剂相包括至少80wt%的一种或多种选自Co、Ni和Fe的金属元素;其中所述硬质相包括至少80wt%的WC;其中所述采矿刀片经受表面硬化工艺,其中,所述表面硬化工艺是滚光,其中,所述滚光工艺是在干燥条件下进行的;其中,所述滚光工艺是“高能滚光”工艺,其中在滚光之后,均质的硬质合金采矿刀片已被形变硬化,以使得ΔHV3%≥9.72–0.00543×HV3主体,其中所述ΔHV3%是距所述表面0.3mm处的HV3测量值与主体中的HV3测量值之间的百分比差,其特征在于所述表面硬化工艺是在100℃或以上的高温下执行的。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述硬质合金中的金属粘结剂相含量是5wt%至15wt%。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法,其中,所述硬质合金另外包括Cr,其含量使得Cr/粘结剂的质量比为0.043到0.19。
4.根据权利要求1-2中任一项所述的方法,其中,所述硬质合金包括M7C3碳化物。
5.根据权利要求1-2中任一项所述的方法,其中,所述硬质合金具有>0.75且≤0.98的Com/Co比,其中Com是以重量百分比表示的磁饱和,而“Co”是钴在硬质合金中的重量百分比;Com通过下式与硬质合金的相对于纯金属Co粘结剂的磁饱和4πσ0=201.9[μTm3/kg]的磁饱和4πσ1[μTm3/kg]相关:
Com(%)=4πσ1×(100/201.9)。
6.根据权利要求1到2中任一项所述的方法,其中所述硬质合金具有Com/Co≤0.69和至少2%体积的η相,其中Com是以重量百分比表示的磁饱和,而“Co”是钴在硬质合金中的重量百分比;Com通过下式与硬质合金的相对于纯金属Co粘结剂的磁饱和4πσ0=201.9[μTm3/kg]的磁饱和4πσ1[μTm3/kg]相关:
Com(%)=4πσ1×(100/201.9)。
7.根据权利要求1-2中任一项所述的方法,其中,在烧结之前,将包括晶粒细化剂化合物以及碳形式的晶粒生长促进剂的液体分散剂或浆料涂敷到所述硬质合金的压实体的表面的至少一个部分,所述晶粒细化剂化合物包括晶粒细化剂和碳和/或氮,所述晶粒细化剂化合物与所述晶粒生长促进剂两者被提供到所述表面上,其量为0.1mg/cm2到100mg/cm2。
8.根据权利要求1-2中任一项所述的方法,其中,所述方法包括在所述表面硬化工艺之前加热所述采矿刀片和滚光介质的步骤,并且所述表面硬化工艺是对加热的采矿刀片执行的。
9.根据权利要求1-2中任一项所述的方法,其中,所述采矿刀片在所述表面硬化工艺中保持加热。
10.根据权利要求1-2中任一项所述的方法,其中,在所述采矿刀片已在高温下经受所述表面硬化工艺之后,所述采矿刀片在室温下经受第二次表面硬化工艺。
11.根据权利要求1-2中任一项所述的方法,其中,部分的热由所述刀片与在所述滚光工艺中添加的任何介质之间的摩擦生成。
12.根据权利要求1所述的方法,其中,所述表面硬化工艺是在200℃或以上的温度下执行的。
13.根据权利要求1所述的方法,其中,所述表面硬化工艺是在200℃与450℃之间的温度下执行的。
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Citations (3)
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---|---|---|---|---|
CN101962710A (zh) * | 2010-09-10 | 2011-02-02 | 江苏大学 | 一种用于硬脆材料激光喷丸强化的装置及方法 |
CN102209599A (zh) * | 2008-11-11 | 2011-10-05 | 山特维克知识产权股份有限公司 | 硬质合金体和方法 |
CN109790076A (zh) * | 2016-09-28 | 2019-05-21 | 山特维克知识产权股份有限公司 | 岩钻刀片 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3783038A (en) * | 1968-08-27 | 1974-01-01 | Surface Technology Corp | Nitrided-oxidized boronized articles |
BR0011428A (pt) * | 1999-06-08 | 2002-03-26 | Nhk Spring Co Ltd | Mola altamente reforçada e processo para produzir a mesma |
EP1997575B1 (en) * | 2001-12-05 | 2011-07-27 | Baker Hughes Incorporated | Consolidated hard material and applications |
WO2003055643A1 (fr) * | 2001-12-26 | 2003-07-10 | Nhk Spring Co., Ltd. | Ressort a lames pour vehicule et son procede de fabrication |
US7258833B2 (en) | 2003-09-09 | 2007-08-21 | Varel International Ind., L.P. | High-energy cascading of abrasive wear components |
SE527684C2 (sv) | 2004-11-10 | 2006-05-09 | Sandvik Intellectual Property | Skärande verktyg för metallbearbetning samt metod vid tillverkning av skärande verktyg |
AU2013273604B2 (en) * | 2008-11-11 | 2015-12-03 | Sandvik Intellectual Property Ab | Cemented carbide body and method |
CN103282147B (zh) * | 2010-12-25 | 2014-10-08 | 京瓷株式会社 | 切削工具 |
EP2638992B1 (en) * | 2012-03-13 | 2019-10-02 | Hyperion Materials & Technologies (Sweden) AB | Method of surface hardening |
CN103710603B (zh) | 2013-12-27 | 2016-01-20 | 华中科技大学 | 无磁梯度结构Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法 |
WO2017167906A1 (en) * | 2016-04-01 | 2017-10-05 | Pramet Tools, S.R.O. | Surface hardening of cemented carbide body |
CN106521487B (zh) | 2016-11-10 | 2019-05-17 | 北京睿曼科技有限公司 | 一种服役中期钛合金压气机叶片的再制造方法 |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102209599A (zh) * | 2008-11-11 | 2011-10-05 | 山特维克知识产权股份有限公司 | 硬质合金体和方法 |
CN101962710A (zh) * | 2010-09-10 | 2011-02-02 | 江苏大学 | 一种用于硬脆材料激光喷丸强化的装置及方法 |
CN109790076A (zh) * | 2016-09-28 | 2019-05-21 | 山特维克知识产权股份有限公司 | 岩钻刀片 |
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