一种强韧性超耐磨硬质合金及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种硬质合金，尤其是涉及一种强韧性超耐磨硬质合金及其制造方法。
【背景技术】
[0002]硬质合金是以WC、TiC或二者形成的复式碳化物为硬质相，以Co、Mo、Ni为粘结相，经高温液相烧结而成的硬质材料，硬质合金刀具、工模具、耐磨零件在机械、冶金、采矿、石油、电子等行业具有广泛的应用，因其有很高的硬度、耐磨性、耐热性、耐腐蚀等和较稳定的化学性能，故被称用“工业的牙齿”。随着现代化工业的迅猛发展，人们对硬质合金性能提出了越来越高的要求。然而传统的硬质合金的硬度越高其韧性越差，使硬质合金应用受到了一定的限制。
【发明内容】
[0003]本发明一种强韧性超耐磨硬质合金及其制造方法，使得用本方法制得的硬质合金耐磨性和韧性增加。
[0004]为达到上述目的，本发明技术方案如下:
[0005]一种强韧性超耐磨硬质合金，配料按质量百分比包括:
[0006]Co 3.0%?5.0%, VC 0.6%?1.0%, (Ta, Nb)C 4.0%?8.0%,
[0007]B4C 5.0%?7.0%、羰基 Ni 0.4%?0.8%、Mo2C 0.4%?0.8% 以及余量 WC ;
[0008]且上述配料碳平衡值为+0.17%?+0.21%。
[0009]优选的，所述WC选用HCP值为(39.5?41.5) KA/m的超细晶粒WC粉。
[0010]一种强韧性超耐磨硬质合金的制造方法，包括以下步骤:
[0011]I)配料:将超细晶粒WC粉、超细Co粉、超细VC、超细(Ta，Nb) C、超细B4C、羰基Ni粉以及Mo2C按比例进行混合。
[0012]2)球磨:以酒精作球磨介质，液固比500ml/kg，球料比4.6:1，球磨96小时。
[0013]3)干燥、制粒:通过喷雾干燥制粒制得混合料。
[0014]4)压模成型；包括模压成型、挤压成型、注射成型。
[0015]5)烧结:用低温渗碳-低压烧结法，得到样品。
[0016]优选的，所述步骤I)中，超细晶粒WC粉的HCP值为(39.5?41.5) KA/m。
[0017]优选的，所述步骤I)中，超细晶粒WC粉粒径为0.25?0.35 μ m，超细Co粉粒径为0.3?0.6 μ m，超细VC粒径为0.2?0.8 μ m、超细(Ta, Nb) C粒径为0.4?1.0 μ m，超细B4C粒径为0.4?1.0 μ m，羰基Ni粉粒径为0.4?1.0 μ m，Mo2C粒径为0.2?0.8 μ m。
[0018]优选的，所述步骤I)中，超细Co粉质量百分比为3.0%?5.0%、超细VC质量百分比为0.6%?1.0%、超细(Ta，Nb) C质量百分比为4.0 %?8.0 %、超细B4C质量百分比为
5.0%?7.0%、羰基Ni粉质量百分比为0.4%?0.8%、Mo2C质量百分比为0.4%?0.8%以及余量WC，并控制配料碳平衡值为+0.17%?+0.21%。
[0019]优选的，所述步骤5)中，低温渗碳-低压烧结法包括以下步骤:
[0020]31)装料；
[0021]32)抽真空；
[0022]33)升温至300?500°C保温I?3小时；
[0023]34)升温至1100?1300°C保温0.5?2小时；
[0024]35) 1330?1350 °C低温渗碳0.5?2小时；
[0025]36)升温至最终烧结温度1400?1420 °C ；
[0026]37)充Ar加压，压力为5?1Mpa,保温加压0.5?2小时；
[0027]38)降压冷却，卸料。
[0028]本发明中利用较细的WC为原料粉，同时添加适当比例的晶粒长大抑制剂，同时采用低温渗碳-低压烧结这样就会保障样品烧结后仍能保持较小的晶粒尺寸；材料中利用超细的Co粉，其活性比普通粒径的Co粉具有更高的活性，使烧结更容易致密化；添加硬度较WC大的B4C，使得硬质合金具有更高的硬度，从而能提高硬质合金的耐磨性；粘结剂中添加一定含量的羰基Ni粉有助于材料韧性的提高，从而弥补了添加B4C而造成的韧性的降低。
[0029]本发明中还利用低温渗碳-低压烧结作为最终成形方法。由于原料的细化，硬质合金制品坯料表面氧化物含量增加，在烧结过程中容易与碳发生化学反应，产生CO或co2，影响合金的致密化，同时合金由于脱碳反应易产生缺碳相，不利于合金的力学性能，用低温渗碳-低压烧结弥补了烧结过程中碳的不足，有助于提高样品的力学性能。由于低温渗碳-低压烧结在较低的温度下进行渗碳，比高温渗碳更有利于超细晶粒的获得，超细晶粒的获得有助于提高样品的硬度和韧性。低温渗碳-低压烧结较普通真空烧结具有更低的烧结温度，同时还施加一定的压力，这使得晶粒尺寸长大的可能性大大减小，还能提高烧结硬质合金的致密度，同时低温渗碳-低压烧结还有利于硬质相和粘结剂之间的结合，使得界面结合强度大大提高，从而达到更好的综合力学性能。利用本发明制备的硬质合金WC的平均晶粒度为0.30?0.40 μ m，硬度达HRA 93.5?94.5，抗弯强度达2600_3200N/mm2。
[0030]由于原料选用了 HCP值为(39.5?41.5) KA/m的0.25?0.35 μ m超细晶粒WC粉，以及采用适量的VC、(Ta, Nb) C和Mo2C做晶粒抑制剂，用低温渗碳-低压烧结可得到硬质合金中WC的平均晶粒度达0.30?0.40 μ m，超细晶粒的获得有利于硬度、强度和耐磨性的提尚；添加(Ta, Nb) C可提尚材料的尚温硬度和综合使用性能，添加Mo2C可提尚硬质合金的尚温韧性；由于B4C是一种比WC还要硬的固体，在高温下与VC形成金属硼化物，故添加B4C可提高硬质合金耐磨性，而添加羰基Ni粉可使硬质合金的韧性加强。
[0031]本发明的有益效果为:用本方法制得的硬质合金WC粒径较小且分布均匀，提高材料耐磨性和韧性，有效延长刀具寿命和提高刀具的切削效率。
【具体实施方式】
[0032]实施例1:
[0033]配料选用HCP值为39.5KA/m的重量百分比为83.8%的超细晶粒WC粉，加入重量百分比3.0 %的超细Co粉，并加入重量百分比为1.0 %的VC、重量百分比为4.0 %的(Ta, Nb) C、重量百分比为7.0 %的B4C、重量百分比为0.7 %的羰基Ni粉、重量百分比为0.5%的Mo2C,控制碳平衡值为0.21 %。以酒精作球磨介质，液固比500ml/kg，球料比4.6:1，球磨96小时，喷雾干燥制粒制得混合料，成形后在低压烧结炉用低温渗碳-低压烧结法烧结:升温至1330°C低温渗碳0.5h，升温至1420°C、气压5MPa、保压保温2h，降压冷却后得到实验样品。其硬度HRA 94.5，抗弯强度2600N/mm2，WC的平均晶粒度为0.35 μ m。
[0034]实施例2:
[0035]配料选用HCP值为41.5KA/m的重量百分比为80.