专利名称：钢结硬质合金与碳钢的爆炸复合工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及材料复合技术，主要提出一种钢结硬质合金与碳钢的爆炸复合工艺。
背景技术：
就爆炸复合材料来讲，目前大多数是由不锈钢、铜、铝等与普通碳钢的复合，其爆炸焊接工艺已基本成熟，但不锈钢与碳钢复合率有限，我国标准为95％；我国早在1994年有报道爆炸焊接钢轨成功，其只能对于形状简单且体积较大的工件进行复合，对于形状复杂的小工件很难复合；工具钢与碳钢的爆炸复合也有报道，但由于工具钢脆性大，在爆炸复合时易产生断裂，翘曲变形等问题，复合率不高，为了提高其复合率，有采取预热200℃以上再进行装配爆炸复合，受条件限制较大，很难应用于生产；也有将工具钢开上切槽提高其复合率，工艺复杂，在生产中得不到广泛应用。由于钢结硬质合金可以进行热处理，具有很好的可塑性，同时也具有很高的强度与高耐磨性的优点，由此可以替代工具钢与碳钢的复合。
发明内容
本发明的目的是提出一种钢结硬质合金与碳钢的爆炸复合工艺，以保证硬质合金与碳钢的良好结合。
本发明所提出的复合工艺方法为采用钢结硬质合金粉末与碳钢基体通过爆炸工艺复合，利用爆炸产生的冲击波使钢结硬质合金粉末成形，并通过液相烧结使其与碳钢基体进一步良好复合，对复合体进行热处理，得到钢结硬质合金与碳钢复合材料。
其具体工艺过程为1、把碳钢基体需要复合的部位机加工成凹槽结构。
2、将钢结硬质合金粉末加入硬质合金粘结剂放入球磨机充分搅拌球磨，其中，钢结硬质合金粉末主要元素及含量的重量比为Wc30～50％，C0.3～1.0％，Mo0.5～1.5％，Cr0.5～3.0％，余量为铁；粘结剂的加入量为钢结硬质合金重量的1.0～3.0％，碳钢基体为普通碳钢。
3、将混合均匀的钢结硬质合金粉末填入碳钢基体的凹槽中压实，待粘结剂干后，将其整体平放在平整的土地或沙地上，在此基体上方支撑一块碳钢板作复板，并在复板上平摊上炸药，引爆。
4、铣去复合在碳钢基体表层的碳钢板，钢结硬质合金与碳钢基体的复合体经过液相烧结并经热处理得到钢结硬质合金与碳钢复合材料。其中，液相烧结工艺为500～600℃保温1～2小时，1200～1400℃保温1～2小时随炉冷却；热处理工艺为820～840℃保温3～6小时空冷。
本发明提出的钢结硬质合金与碳钢的爆炸复合工艺，可以使硬质合金与碳钢良好结合，具有高强度与高耐磨性，同时又有很好的韧性，克服了硬质合金与碳钢难以复合的技术难题，可替代工具钢与碳钢的复合。
附图1为将钢结硬质合金粉末与碳钢基体复合时的示意图。
图中，1、碳钢基体，2、钢结硬质合金粉末，3、金属薄片支架，4、碳钢板，5、炸药。
具体实施例方式
实施例1以制作耐火砖模具为例。将一块45钢表面铣出约280×160×5mm的凹槽；把配制好的硬质合金粉末(Wc50％，C1.0％，Mo1.5％，Cr3.0％，余量为铁)加入合金粉末重量的1.0％的硬质合金粘结剂球磨搅拌均匀，并填入碳钢铣好的凹槽中压实，粘结剂干后，将其整体平放在平整的土地或沙地上，由四个薄金属片在碳钢基体上支撑起一块厚3mm、面积略大于凹槽的碳钢板作复板，距基板8cm，在复板上布上炸药由8#雷管引爆；铣去表面的碳钢板，液相烧结工艺(温度600℃，保温2小时，1250℃保温2小时随炉冷却)，热处理820℃保温3小时空冷，得到高耐磨的耐火砖模具。
实施例2以制作耐火砖模具为例。将一块45钢表面铣出约280×180×6mm的凹槽；把配制好的硬质合金粉末(Wc30％，C0.3％，Mo0.5％，Cr0.5％，余量为铁)加入合金粉末重量的1.5％的石蜡作为粘结剂球磨搅拌均匀，并填入碳钢铣好的凹槽中压实，粘结剂干后，将其整体平放在平整的土地或沙地上，由四个薄金属片在碳钢基体上支撑起一块厚4mm、面积略大于凹槽的碳钢板作复板，距基板12cm，在复板上布上炸药由8#雷管引爆；铣去表面的碳钢板，液相烧结工艺(温度600℃，保温2小时，1300℃保温2小时随炉冷却)，热处理820℃保温3小时空冷，得到高耐磨的耐火砖模具。
实施例3以制作耐火砖模具为例。将一块45钢表面铣出约280×210×8mm的凹槽；把配制好的硬质合金粉末(Wc40％，C0.6％，Mo0.6％，Cr0.6％，余量为铁)加入合金粉末重量的2.0％的树脂作为粘结剂球磨搅拌均匀，并填入碳钢铣好的凹槽中压实，粘结剂干后，将其整体平放在平整的土地或沙地上，由四个薄金属片在碳钢基体上支撑起一块厚4mm、面积略大于凹槽的碳钢板作复板，距基板16cm，在复板上布上炸药由雷管引爆；铣去表面的钢板，液相烧结工艺(温度500℃保温2小时，1400℃保温1小时随炉冷却)，热处理840℃保温3小时空冷，得到高耐磨的耐火砖模具。
实施例4以制作耐火砖模具为例。将一块45钢表面铣出约310×220×10mm的凹槽；把配制好的硬质合金粉末(Wc50％，C0.6％，Mo0.7％，Cr2.0％，余量为铁)加入合金粉末重量的3.0％的合成橡胶作为粘结剂球磨搅拌均匀，并填入碳钢铣好的凹槽中压实，粘结剂干后，将其整体平放在平整的土地或沙地上，由四个薄金属片在碳钢基体上支撑起一块厚5mm、面积略大于凹槽的碳钢板作复板，距基板20cm，在复板上布上炸药由雷管引爆；铣去表面的钢板，液相烧结工艺(温度500℃，保温2小时，1300℃保温1小时随炉冷却)，热处理840℃保温3小时空冷，得到高耐磨的耐火砖模具。
权利要求
1.一种钢结硬质合金与碳钢的爆炸复合工艺，其特征是采用钢结硬质合金粉末与碳钢基体复合，利用爆炸产生的冲击波使合金粉末成形，并通过液相烧结使其与碳钢基体进一步复合，进行热处理得到钢结硬质合金与碳钢复合体。
2.根据权利要求1所述的钢结硬质合金与碳钢的爆炸复合工艺，其特征是所述的钢结硬质合金粉末主要元素及含量的重量比为Wc30～50％，C0.3～1.0％，Mo0.5～1.5％，Cr0.5～3.0％，余量为铁，碳钢基体为普通碳钢。
3.根据权利要求1所述的钢结硬质合金与碳钢的爆炸复合工艺，其特征是所述液相烧结工艺为500～600℃保温1～2小时，1200～1400℃保温1～2小时随炉冷却；热处理工艺为820～840℃，保温3～6小时空冷。
4.根据权利要求1或3所述的钢结硬质合金与碳钢的爆炸复合工艺，其特征是a、把碳钢基体需要复合的部位机加工成凹槽结构；b、将钢结硬质合金粉末加入粘结剂放入球磨机充分搅拌球磨，粘结剂的加入量为钢结硬质合金粉末总重量的1.0～3.0％；c、将混合均匀的钢结硬质合金粉末填入碳钢基体板的凹槽中压实，待粘结剂干后，将其整体平放在平整的土地或沙地上，在其上方支撑一块碳钢板作复板，并在复板上平摊上炸药，引爆；d、铣去复合在碳钢基体表层的碳钢板，钢结硬质合金与碳钢板的复合体经过液相烧结并经过热处理得到钢结硬质合金与碳钢板复合体。
5.根据权利要求4所述的钢结硬质合金与碳钢的爆炸复合工艺，其特征是所述的粘结剂为硬质合金粘结剂或石腊或树脂。
6.根据权利要求4所述的钢结硬质合金与碳钢的爆炸复合工艺，其特征是所述的碳钢复板与碳钢基体之间距5～20cm进行操作复合。
全文摘要
本发明涉及材料复合技术。提出的钢结硬质合金与碳钢的爆炸复合工艺是采用钢结硬质合金粉末与碳钢基体复合，利用爆炸产生的冲击波使合金粉末成形，并通过液相烧结使其与碳钢基体复合，进行热处理得到钢结硬质合金与碳钢的复合体。本发明提出的钢结硬质合金与碳钢的爆炸复合工艺，可以使硬质合金与碳钢良好结合，具有高强度与高耐磨性，同时又有很好的韧性，克服了硬质合金与碳钢难以复合的技术难题，可替代工具钢与碳钢的复合。
文档编号B22F7/02GK1789494SQ200510107300
公开日2006年6月21日 申请日期2005年12月22日 优先权日2005年12月22日
发明者魏世忠, 龙锐, 苟新建, 薛年景, 赵举峰, 赵正栓, 李小强 申请人:河南科技大学