一种TiC系钢结硬质合金的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种TiC系钢结硬质合金，其各成分和重量百分含量为：Ti47.5～56%，Mn6.4～8%，Ni2.0～4.0%，Mo0.6～1.0%，稀土元素0.3～0.5%，C11.6～13.5%，余量为Fe。本发明的TiC系钢结硬质合金的TiC颗粒呈现大量的不规则多边形，实际切削、凿破效果更加突出，内部组织结构均匀，耐磨性得到了提高，抗弯强度更好，变形小。
【专利说明】一种TiC系钢结硬质合金
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钢结硬质合金，特别是一种TiC系钢结硬质合金。
【背景技术】
[0002]钢结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。近年来，钢结硬质合金的成分范围不断拓宽，以往合金中钢基体含量一般为50%~75%，正向两头延伸，一头向硬质合金领域延伸，提闻硬质相含量，最闻可达92% ;另一头向闻速钢领域延伸，提高钢基体含量，最高可达90%。通过选择不同钢种和成分作粘结剂，可制取具有特定性能的合金，以适应各种不同应用领域的要求，使钢结硬质合金应用范围不断扩大，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，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系钢结合金越来越得到广泛应用的原因之一。
[0003]TiC系钢结合金主要应用于矿山工具、工程机械等领域，其主要成分为TiC、MnFe、Ni,Mo和Fe。如专利“TiC系钢结硬质合金及其制备方法”(CN 102230119 A)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 (1.0 ~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，但合金最终不能完全得到均匀的奥氏体，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。
【发明内容】
[0004]针对上述不足，本发明的目的是提供一种耐磨性更高、抗冲击性能更好的TiC系钢结硬质合金。`
[0005]本发明提供的TiC系钢结硬质合金，其各成分和重量百分含量为:Ti 47.5~56%，Mn 6.4 ~8%，Ni 2.0 ~4.0%, Mo 0.6 ~1.0%,稀土元素 0.3 ~0.5%, C 11.6 ~13.5%，余
量为Fe。
[0006]所述稀土元素为Y、Ce或La。
[0007]所述的TiC系钢结硬质合金的制备方法，包括配料、球磨、喷雾干燥、压制成型、烧结，所述配料各原料和重量百分含量为:TiC粉60~70%，锰铁粉8.0~10.0%，Ni粉2.0~
4.0%，Mo粉0.6~1.0%，稀土元素0.3~0.5%，余量为铁粉。
[0008]作为改进，上述烧结以氧化锆舟皿为接触材料，在1400~1420°C烧结。
[0009]本发明的TiC系钢结硬质合金硬质相为TiC，比例为60~70wt% ;粘接相为高锰钢，粘接相中Mn 6.4~8%，Ni 2.0~4.0%, Mo 0.6~1.0%,稀土元素0.3~0.5%,余量为Fe。
[0010]公布号为CN 102230119 A的发明专利，其合金中含有较高的Mo和Cr，而且Mo和Cr均以非碳化物的形式加入，在合金生产过程中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。而本发明Mo的加入是少量的，且没有Cr，目的是改善合金在热处理的导热性，同时提高了合金中Mn、Ni的含量，Mn、Ni是奥氏体区的扩大元素，其含量的提高有效地保证了在常温下基体可以得到较为完全、均匀的奥氏体组织，而且保证基体(高锰钢)中Mn、C含量的比例达到10:1左右，使其有效的体现高锰钢的抗冲击等性能。
[0011]此外，Ni含量提高还有利于合金强度与焊接性的提高，使合金产品在浇铸、焊接时产生裂纹的趋势降低。通过提高稀土元素(Y、Ce或La)的含量，较为明显改善了 T1-Fe间的润湿性，使合金的致密化程度提高，孔隙度下降。
[0012]本发明的TiC系钢结硬质合金的TiC颗粒呈现大量的不规则多边形，实际切削、凿破效果更加突出，内部组织结构均匀，耐磨性得到了提高，抗弯强度更好，变形小，尺寸精度闻。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明的TiC系钢结硬质合金3000倍金相照片。
[0014]图2为本发明的TiC系钢结硬质合金300倍金相照片。
[0015]图3为本发明的TiC系钢结硬质合金100倍金相照片。
【具体实施方式】
[0016]实施例1
将重量百分比(即wt%，以下实施例均相同)为60wt%的TiC、10.0wt%的锰铁粉、4.0wt%的N1、1.0wt%的Mo、0.5wt%的稀土 Ce和余量的铁几种粉末按要求配料，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，以氧化锆舟皿为接触材料，在1400°C下烧结保温I小时后随炉冷却，得到表面平整、不变形的TiC系钢结合金。其成分和重量百分比为:Ti 47.5%，Mn8.0%，Ni 4.0%，Mo 1.0%，Ce 0.5%, C 11.6%，余量为铁。
[0017]实施例2
将重量百分比(即wt%，以下实施例均相同)为65wt%的TiC、9.0wt%的锰铁粉、3.0wt%的N1、0.8wt%的Mo、0.4wt%的稀土 Ce和余量的铁几种粉末按要求配料，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，以氧化锆舟皿为接触材料，在1410°C下烧结保温I小时后随炉冷却，得到表面平整、不变形的TiC系钢结合金。其成分和重量百分比为:Ti 52%，Mn 7.2%，Ni 3.0%，Mo 0.8%，Ce 0.4%, C 12.5%，余量为铁。
[0018]实施例3
将重量百分比(即wt%，以下实施例均相同)为70wt%的TiC、8.0wt%的锰铁粉、2.0wt%的N1、0.6wt%的Mo、0.3wt%的稀土 Ce和余量的铁几种粉末按要求配料，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，以氧化锆舟皿为接触材料，在1420°C下烧结保温I小时后随炉冷却，得到表面平整、不变形的TiC系钢结合金。其成分和重量百分比为:Ti 56.0%，Mn6.4%, Ni 2.0%，Mo 0.6%, Ce 0.3%, C 13.5%，余量为铁。
[0019]实施例1-3生产的TiC系钢结硬质合金性能见表1。
[0020]表1
【权利要求】
1.一种TiC系钢结硬质合金，其各成分和重量百分含量为:Ti 47.5~56%，Mn 6.4~8%, Ni 2.0 ~4.0%, Mo 0.6 ~1.0%,稀土元素 0.3 ~0.5%, C 11.6 ~13.5%,余量为 Fe。
2.根据权利要求1所述的TiC系钢结硬质合金，其特征在于所述稀土元素为Y、Ce或Lb ο
3.—种权利要求1或2所述的TiC系钢结硬质合金的制备方法，包括配料、球磨、喷雾干燥、压制成型、烧结，所述配料各原料和重量百分含量为=TiC粉60~70%，锰铁粉8.0~10.0%, Ni粉2.0~4.0%, Mo粉0.6~1.0%,稀土元素0.3~0.5%,余量为铁粉。
4.根据权利要求3所述的TiC系钢结硬质合金的制备方法，其特征在于所述烧结以氧化锆舟皿为接触材料，在140`0~1420°C烧结。
【文档编号】C22C29/10GK103627943SQ201310657224
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年12月9日 优先权日:2013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