高硬度高耐磨性鋼結硬質合金的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及粉末冶金技術領域，特別涉及制備高硬度高耐磨性鋼結硬質合金。
【背景技術】
[0002]在鋼結硬質合金中，按其粘結相基體成分來分，有合金工具鋼鋼結硬質合金、不銹鋼鋼結硬質合金、高速鋼和高錳鋼鋼結硬質合金等。如果按硬質相分，有TiC系和WC系兩大類鋼結硬質合金。同樣高錳鋼結硬質合金也就有TiC系和WC系兩大類。國內外研宄得較多的是TiC系鋼結硬質合金，占據市場份額較大的和應用范圍較寬的也是TiC系鋼結硬質合金。原因是TiC資源豐富，價格低廉，密度也緊為WC的三分之一，在硬質相等同的情況下，TiC系鋼結硬質合金所制作的耐磨零部件就是WC系鋼結合金的二倍多。所以我國目前市場上用量最大的是TiC系鋼結硬質合金，而且是含錳鋼結硬質合金居首位。
[0003]高錳鋼結硬質合金屬于單相奧氏體材料，目前我國市場上銷售的其成分和性能仍然是《鋼結硬質合金》一書中所表述的TM60和TM52兩個牌號。雖然有足夠的強度和加工硬化效果，但硬度仍顯偏低，如TM52的硬度只有HRC60-62，在某些工況條件下耐磨性不夠，使得工程技術人員不得不去選擇昂貴的WC-Co硬質合金。TM52是上世紀80年代的老產品，其成分的質量百分比為:硬質相TiC40.0% -60.0%，粘結相60.0% -40.0%，其中粘結相Μη8.0% -10.0%,C0.8% -1.2%,N1.6% _2.0%,Μο0.6%~ 2.0%,Fe 為余量的合金。這一合金在成分設計上存在缺陷。其一，硬質相成分單一，易于使TiC顆粒聚集長大，產生鄰接，使合金變脆，硬度也不均勻；其二，粘結相的成分缺陷是貴金屬含量高，Mn量的設計也不合理易揮發，使粘結金屬容易流失，成分產生偏析，造成組織疏松，孔隙率增加。它的燒結態組織為TiC+珠光體+碳化物，水韌處理后才能得到奧氏體組織，甚至也不是均勻的奧氏體組織，嚴重影響了合金質量和使用范圍，也浪費大量的能源。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種高硬度高耐磨性鋼結硬質合金材料。
[0005]針對現有TM52高錳鋼結硬質合金存在的技術問題，本發明旨在改變硬質相單一化的均勻結構，添加一種比TiC顆粒細得多的硬質相，形成非均勻結構的雙硬質相合金，使之在組織上具有大的填充密度，阻止TiC晶粒的長大和鄰接，達到提高強度和硬度，以及提高耐磨性的目的。在粘結相中也改變了部分元素含量，為的是解決成分偏析，降低孔隙率，不需熱處理，燒結出爐產品就是均勻的奧氏體初晶，實現制備出高硬度高耐磨性鋼結硬質
I=IO
[0006]本發明提供的高硬度高耐磨性鋼結硬質合金。其中硬質相48.0% -62.0%，粘結相52.0% -38.0%，所述粘結相主要由12.0% -19.0%的Mn、N1、Mo、C，Fe為余量及其不可避免的雜質<0.5組成。
[0007]所述硬質相主要由TiC和B4C構成雙相硬質相合金，且所述硬質相總量為48.0% -62.
[0008]所述硬質相48.0%-62.0%中，B4C應為總量硬質相的2.0 %-8.0 %，且所述B4C粉末粒徑小于等于0.5ym。
[0009]所述粘結相中Ni和Mo的含量分別為0.8% -1.8%和0.8%?1.4%。
[0010]所述C的含量為0.7%-1.2%。
[0011]所述余量為Fe粉，其它不可避免的雜質小于等于0.5%。
[0012]本發明提供的所述高硬度高耐磨性鋼結硬質合金，通過添加硬度僅似于金剛石，熔點高達2350°C的B4C細顆粒，能起到填充粗顆粒TiC的間隙，改善組織結構狀態，阻止TiC晶粒長大，既提高合金的硬度，又使硬度更均勻化。無需水韌處理也能使合金的硬度從HRC60-62提高到HRC68-70，相當于WC-Co硬質合金YGllC的硬度，增硬效果明顯。
[0013]本發明所述高硬度高耐磨性鋼結硬質合金，通過改變粘結相成分，控制Mn的揮發，不造成粘結金屬流失，實現燒結態合金為奧氏體初晶，不需水韌處理抗彎強度可達到ISOOMPa以上，奧氏體組織均勻，孔隙率降低，明顯提高合金強度和硬度，也使硬度更均勻。
【具體實施方式】
[0014]下面結合【具體實施方式】來進一步說明本發明的技術方案:
[0015]在本實施例中，本發明具體提供了一種高硬度高耐磨性鋼結硬質合金，包括硬質相TiC+B4C的質量百分比組成為48.0% -62.0%，粘結相為52.0% -38.0%，其所述粘結相主要由 12.0% -19.0% 的 Μη，0.8% -1.8% 的 Ni，0.8% -1.4% 的 Mo，0.7% -1.2%的 C，余量為Fe粉和其它不可避免的雜質小于等于0.5構成。其中所述雜質是在材料粉末中不可避免的S1、Ca、S、P、O等元素。
[0016]所述硬質相的共同含量為48.0% -62.0%，且所述硬質相B4C應為總量硬質相的2.0% -8.0%，B4C 粉末粒徑彡 0.5 ymo
[0017]所述高硬度高耐磨性鋼結硬質合金在實施過程中，按上述質量百分比計算各組元含量，然后稱重，按下述工藝制備:配料計算一濕磨混料一過濾烘干一摻膠制粒一壓制成型—真空燒結一產品檢驗一包裝出廠。
[0018]本發明提供的所述高硬度高耐磨性鋼結硬質合金，通過添加高硬度、高熔點細晶粒的B4C粉末，能有效地起到填充粗顆粒TiC的間隙，形成非均勻結構的組織狀態，阻止了TiC晶粒的長大和鄰接，提高了合金硬度，也使硬度更均勻化。無需水韌處理，燒結態合金的硬度由HRC60-62提高到HRC68-70。同時通過改變粘結相成分，控制錳的揮發，不造成粘結金屬流失，實現燒結態合金為奧氏體初晶，而不是水韌處理后的奧氏體組織，且抗彎強度能達到1800MPa以上。
[0019]由上述工藝制取的高硬度高耐磨性鋼結硬質合金，其燒結出爐后的毛坯或產品的硬度能達到HRC68-70，抗彎強度彡1800MPa，密度5.8g/cm3，說明改變硬質相和粘結相的配比后，比傳統配比的合金性能更好，更耐磨。
[0020]以上對本發明進行了示例性的描述，顯然實現本發明并不受上述方式的限制，只要采用了本發明技術方案進行的各種改進，或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用的情況，例如改用wc、ZrC, VC、Cr33C2、TiN、NbC和1182等硬質相，均在本發明的保護范圍內。
【主權項】
1.一種高硬度高耐磨性鋼結硬質合金，其特征在于，包括48.0% -62.0%的硬質相、52.0% -38.0%的粘結相，所述粘結相主要由12.0% -19.0%的Mn、N1、Mo、C及余量為Fe和其它不可避免的雜質構成。
2.根據權利要求1高硬度高耐磨性鋼結硬質合金，其特征在于，所述硬質相主要由TiC和B4C的共同質量百分比為48.0% -62.0%構成。
3.根據權利要求2所述高硬度高耐磨性鋼結硬質合金，其特征在于，所述B4C的質量百分比為硬質相總量的2.0% -8.0%。所述硬質相B4C的粉末粒徑小于等于0.5 μπι。
4.根據權利要求1所述高硬度高耐磨性鋼結硬質合金，其特征在于，所述粘結相中的Ni和Mo的質量百分比分別為0.8% -1.8%和0.8% -1.4%。
5.根據權利要求1所述高硬度高耐磨性鋼結硬質合金，其特征在于，所述粘結相C的質量百分比含量為0.7% -1.20Z0o
6.根據權利要求1所述高硬度高耐磨性鋼結硬質合金，其特征在于，所述Fe為余量。
7.根據權利要求1所述高硬度高耐磨性鋼結硬質合金，其特征在于，所述不可避免的雜質含量應小于等于0.5%。
【專利摘要】本發明公開了一種高硬度高耐磨性鋼結硬質合金，其硬質相為48.0％～62.0％，粘結相為52.0％～38.0％，粘結相主要由12.0％～19.0％的Mn、0.8％～1.8％的Ni、0.8％～1.4％的Mo、0.7％～1.2％的C，以及余量為Fe及其它不可避免的雜質≤0.5％組成。硬質相由TiC和B4C構成。通過添加粉末粒徑≤0.5μm、質量分數為2.0％～8.0％的B4C，填充了粗顆粒TiC的間隙，既阻止TiC晶粒長大，又提高硬質合金的硬度。另通過改變粘結相的合金成分，控制了粘結金屬的流失，無需水韌處理就能獲得燒結態為奧氏體初晶的高性能硬質合金，合金的強度≥1800MPa，密度5.8g/cm3，硬度由HRC60-62提高到HRC68～70，是一種低密度高性能合金。
【IPC分類】C22C29-06, C22C30-00, C22C29-10, C22C32-00
【公開號】CN104561724
【申請號】CN201410126865
【發明人】張震宇
【申請人】張震宇
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年3月26日