TiC系钢结硬质合金的制作方法及注意事项

　　一种TiC系钢结硬质合金的制作方法

　　【专利摘要】本发明涉及一种TiC系钢结硬质合金，由按重量百分比的下述元素组成：Ti 47.5～56.0 wt%、Mn 0.5～2.0wt%、Mo 2.0～3.0wt%、Cr 1.5～3.0wt%、Ni 5.0～8.0wt%、C 11.0～13.4wt%、稀土0.1～1.0wt%，Fe为余量。该合金的抗弯强度≥1700 MPa，HRA硬度≥88.0，孔隙度≤A04B04，在保证产品的高硬度、高耐磨性的同时还能够防锈，耐蚀性好，无磁性，扩大了TiC系钢结硬质合金使用领域。

　　【专利说明】一种TiC系钢结硬质合金

　　【技术领域】

　　[0001] 本发明属于粉末冶金领域，涉及一种TiC系钢结硬质合金。

　　【背景技术】

　　[0002] 钢结硬质合金作为一种新型工程材料，其介于工具钢和硬质合金之间的优异性能 以及可加工和良好的热处理特性，使它在制造业的应用越来越受到材料工作者的关注。

　　[0003] 近年来，钢结硬质合金逐渐向粉末钢以及硬质合金两头延伸，在精密模具、耐磨零 件以及矿山工具、破碎均得到很好的应用，淡化了与普通硬质合金以及与高速钢、工具钢之 间的界限，市场占有量也越来越大。同时W、Co作为稀有元素，面临越来越严峻资源匮乏，而 TiC系钢结硬质合金的主要硬质相为TiC、主要粘接相为Fe,有着很大的资源优势，这也是 TiC系钢结硬质合金越来越得到广泛应用的原因之一。

　　[0004] 在矿山工具、工程机械等行业，TiC系钢结硬质合金使用量很小，主要是WC-Co硬 质合金，其原因是TiC系钢结硬质合金的硬度较低，耐磨性不够。像钎片、截齿、球齿、柱钉、 铲雪片等使用领域要求合金的硬度在HRA88. 0以上，尺寸精度高，焊接性能好，同时一些使 用领域还要求在大气环境下不生锈。

　　[0005] 纵观现有技术，只有少些TiC系钢结硬质合金产品能够达到上述部分要求，如专 利申请号201110170310. 4的"TiC系钢结硬质合金及其制备方法"公开了一种TiC系钢结 硬质合金材料的制备方法，其成分和重量百分比为：硬质相TiC(50. 0?70. 0) %，高锰钢 粘结相（30. 0 ?50. 0) %，其中 Mn (4. 2 ?7. 2) %、Ni (I. 0 ?2. 0) %、Mo (0· 5 ?1. 0) %、 Cr(0. 5?1. 5) %、C(11?14) %、稀土（0. 05?0. 15) %、铁为余量。该合金类似于常规高 锰钢钢结硬质合金，有较高的硬度与耐磨性，硬度可以达到HRA88.0以上，尺寸精度好；但 高锰钢基体的性能未能得到很好的体现，影响合金的抗冲击性能；同时该合金稀土元素加 入量少未能很好改善合金的润湿性。

　　[0006] 又如专利"一种TiC系钢结硬质合金"（申请号：201310657224. 5)公开了一种TiC 系钢结硬质合金材料，其成分和重量百分比为：Ti 47. 5?56%，Mn 6. 4?8%，Ni 2. 0? 4· 0%，M〇 0· 6?L 0%，稀土元素0· 3?0· 5%，C 11. 6?13. 5%，余量为Fe ;该合金属于 高锰钢钢结硬质合金，有较高的硬度与耐磨性，硬度可以达到HRA88.0以上，尺寸精度好。 但是该合金的抗冲击性能不理想；同时该合金产品在大气中易氧化生锈，耐蚀性差，同时影 响焊接性能。

　　【发明内容】

　　[0007] 针对上述问题，本发明旨在提供一种TiC系钢结硬质合金，在确保高硬度、高耐磨 性的同时，抗弯强度高，耐腐蚀好，不易生锈。

　　[0008] 本发明首先研究了现有技术中的TiC系钢结硬质合金其缺陷产生的原因。在背景 技术中介绍的专利申请号201110170310. 4的TiC系钢结硬质合金，其合金中含有较高的 Mo、Cr,而且Mo、Cr均不是以碳化物的形式加入，而是在合金生产过程融入基体中形成金属 间化合物。由于Mo、Cr是缩小奥氏体区元素，会使合金最终不能完全得到均匀的奥氏体，因 此影响了其抗冲击性能。

　　[0009] 在【背景技术】中介绍的另一专利申请号为201310657224. 5的TiC系钢结硬质合金 材料，其合金由于有较高含量的Mn,在产品烧结时会因为Mn烙点低而造成产品表层Mn含量 挥发过多，出生局部不均匀造成产品，影响了合金的抗冲击性能。

　　[0010] 在上述研究的基础上，本发明的具体技术方案为：一种TiC系钢结硬质合金，由按 重量百分比的下述元素组成：Ti 47. 5?56. 0wt%、Mn 0. 5?2. 0wt%、Mo 2. 0?3. Owt%、 Cr 1.5 ?3.0wt%、Ni 5.0 ?8.0wt%、C 11.0 ?13.4wt%、稀土 0.1 ?1.0wt%，Fe 为余 量。

　　[0011] 该合金在配料时选用TiC粉、锰铁粉、镍粉、钥粉、铬铁粉、铁粉。

　　[0012] 各原料加入比例分别为：TiC 60.0?70. Owt%、锰铁粉0.6?2. 5wt%、Mo 2.0? 3. Owt%、铬铁粉 2. 5 ?5. Owt%、Ni 5. 0 ?8. Owt%、稀土 0· 1 ?I. Owt%，Fe 为余量。

　　[0013] 所加入的稀土元素为Y、Ce或La。

　　[0014] 本发明的TiC系钢结硬质合金的制备方法，包括以下步骤：按所述组分及百分比 配料、湿磨、喷雾干燥、压制成型和烧结。

　　[0015] 合金烧结时的接触材料选用氧化锆、氧化镁或氧化铝，其可以做成板材，也可以涂 层在石墨舟皿上使用。优选烧结温度为1400?1420°C。

　　[0016] 本发明是以碳化钛为硬质相、以奥氏体不锈钢为基体的钢结硬质合金，合金的抗 弯强度彡1700MPa，HRA硬度彡88. 0,孔隙度彡A04B04,在保证产品的高硬度、高耐磨性的同 时还能够防锈，耐蚀性好，无磁性，扩大了 TiC系钢结硬质合金使用领域。

　　【专利附图】

　　【附图说明】

　　[0017] 图1本发明的TiC系钢结硬质合金800倍金相图。

　　[0018] 图2本发明的TiC系钢结硬质合金1500倍金相图。

　　[0019] 图3本发明的TiC系钢结硬质合金与高锰钢基合金产品防锈比较图，右侧为本发 明的TiC系钢结硬质合金，左侧为高锰钢基产品。其中防锈测试条件是：温度15至20摄氏 度，雨水淋湿的条件下放置6个小时。

　　[0020] 图4本发明的TiC钢结硬质合金与高锰钢基合金产品防锈比较图，右侧为本发明 TiC系钢结硬质合金，左侧为高锰钢基产品。其中防锈测试条件是：温度15至20摄氏度， 雨水淋湿的条件下放置72个小时。

　　【具体实施方式】

　　[0021] 将一定重量百分比（即wt%，以下实施例均相同）的TiC、锰铁粉、Ni粉、Mo粉、铬 铁粉、稀土和余量的铁等几种粉末按表1要求配料，以硬质合金棒为研磨体，球料比为6:1， 以酒精为介质湿磨32小时后卸料，接着进行喷雾干燥制粒，然后压制成型，最后进行一体 烧结，具体烧结参数见表2,得到表面平整、不变形的TiC系钢结硬质合金，制得的TiC系钢 结硬质合金的化学成分见表3,合金性能见表4,金相结构如图1、2,防锈效果如图3、4。

　　[0022] 表1各实施实例各原料配比单位：wt%

　　[0023]

　　【权利要求】

　　1. 一种TiC系钢结硬质合金，其特征在于：由按重量百分比的下述元素组成：Ti 47. 5 ?56. 0 wt%、Mn 0. 5 ?2. Owt%、Mo 2. 0 ?3. Owt%、Cr 1. 5 ?3. Owt%、Ni 5. 0 ?8. Owt%、 C 11. 0 ?13. 4wt%、稀土 0? 1 ?1. Owt%，Fe 为余量。

　　2. 根据权利要求1所述的TiC系钢结硬质合金，其特征在于：配料时选用TiC粉、锰铁 粉、镍粉、钥粉、铬铁粉、铁粉。

　　3. 根据权利要求2所述的TiC系钢结硬质合金，其特征在于：各原料加入比例分别为： TiC 60. 0 ?70. Owt%、锰铁粉 0? 6 ?2. 5wt%、Mo 2. 0 ?3. Owt%、铬铁粉 2. 5 ?5. Owt%、Ni 5. 0 ?8. Owt%、稀土 0? 1 ?1. Owt%，Fe 为余量。

　　4. 根据权利要求1~3之一所述的TiC系钢结硬质合金，其特征在于：所加入的稀土元 素为Y、Ce或La。

　　5. -种权利要求1~4之一所述TiC系钢结硬质合金的制备方法，其特征在于包括以下 步骤：按所述组分及百分比配料、湿磨、喷雾干燥、压制成型和烧结。

　　6. 根据权利要求4所述TiC系钢结硬质合金的制备方法，其特征在于烧结时的接触材 料为氧化锆、氧化镁或氧化铝。

　　7. 根据权利要求4或5所述TiC系钢结硬质合金的制备方法，其特征在于烧结温度为 1400?1420。。。

　　【文档编号】C22C1/05GK104498801SQ201410746464

　　【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月9日 优先权日:2014年12月9日

　　【发明者】郑阳东, 申梦龙, 李强, 赵璇, 王立明, 许玉峰 申请人:株洲硬质合金集团有限公司