用于汽车铸铁加工的硬质合金刀片的制作方法
【专利摘要】本发明为用于汽车铸铁加工的硬质合金刀片，解决已有硬质合金刀片不同时具有高的抗冲击性和高的耐磨性的问题。粘结相Co含量为5～7%，固溶体（W，Ti，Ta）C含量8—12%，TaC含量0.5—2%，其余为WC，硬质合金中WC的粒径范围为1—1.5um，固溶体粒径为WC平均粒径1—1.5倍。本发明刀片在汽车铸铁加工方面具有良好的性能。
【专利说明】用于汽车铸铁加工的硬质合金刀片
[0001]
【技术领域】： 本发明与金属材料切屑加工刀具有关，尤其涉及用于制备硬质合金刀具基体材料。
[0002]
【背景技术】： 硬质合金自问世以来，被广泛地应用于金属切屑加工领域，一时间受到人们的青睐，但 随着被加工材料的发展，硬质合金刀具也逐渐显现出不足的地方，相对于工具钢而言，硬质 合金虽有良好的耐磨性，但韧性不足，相对于金属陶瓷而言，其耐磨性又比较差。而硬质合 金本身要同时提高耐磨性与韧性是比较困难，为了提高其耐磨性，需要提高固溶体的含量 或者降低合金中钴的含量，但与此同时韧性降低，为了提高合金的韧性，需要降低固溶体含 量或提高合金中钴的含量，但耐磨性又降低，因此在实际应用的情况中要兼顾两者的平衡。
[0003] 硬质合金刀在使用过程中，主要的失效方式为磨损和崩刃，而磨损又分为：机械摩 擦磨损、黏结磨损、扩散以及氧化磨损，机械摩擦磨损存在所有加工的情况，工件材料硬度 越高，硬质点越多，刀具磨损越严重。黏结磨损、扩散以及氧化磨损主要出现在高温情况下， 黏结磨损在切削塑性高、黏结性强，切削温度高的情况下最容易发生；在高温高压的时候， 刀具与被切削件之间产生元素扩散，从而引起扩散磨损。
[0004] 汽车铸铁件加工时，由于铸铁的硬度很高，再加上表面有氧化皮，刀具磨损快且易 崩刃，因此对刀具要求有高的抗冲击性和耐磨性。传统的铸铁加工主要是以钨钴硬质合金 刀具为主，并向其中单独添加少量的TaC、TiC、NbC、Cr3C2来改变其磨损性能。例如专利 旧2007134517公开了一种用于铸铁车削的硬质合金基体，其成分为6-8%的(：〇,2-3%的 TaC，0. 2 - 0. 35%的NbC，其余为WC。专利CN201010500969. 7公开了 一种汽车铸铁加工用 硬质合金刀片及其制备方法，其成分为7 - 9%的Co, 1- 3%的TaC，其余为电解WC。专利 CN201110420253. 0公开了一种用于铸铁车削加工的硬质合金及其硬质合金涂层刀片，其成 分为粘接相含量为4一10%，Cr占粘接相的1一10%，立方碳化物的含量为0. 5 - 2%，其余为 WC。上述专利文献中所述的技术方案从一定程度上解决了耐磨性以及韧性，但单独添加的 TaC、TiC、NbC等并不能有效地发挥其性能，特别是TaC、TiC，在烧结过程中因烧结温度远远 低于碳化温度而无法获得完全的固溶体，从而影响其强度性能。不同时具有高的抗冲击性 和高的耐磨性。本发明刀片在汽车铸铁加工方面具有良好的性能。
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【发明内容】
： 本发明的目的提供一种既有较高的抗冲击性，同时又有较好的耐磨性的用于汽车铸铁 加工的硬质合金刀片。
[0006] 本发明是这样实现的： 用于汽车铸铁加工的硬质合金刀片，粘结相Co含量为5?7%，固溶体(W，Ti,Ta)C含 量8-12%，TaC含量0. 5- 2%，其余为WC，硬质合金中WC的粒径范围为1 一I. 5um，固溶体粒 径为WC平均粒径1 一 1. 5倍。
[0007] 粘结相Co含量为5. 5?6. 5%。
[0008] 所用固溶体（W，Ti,Ta)C为不饱和固溶体。
[0009]固溶体（W，Ti,Ta)C中TiC/TaC/WC的重量比为 3:2:5。
[0010] 制备方法如下：按照配方，将平均粒径分别为2 - 3um的WC、I. 5 - 2um的（W，Ti, Ta)C、lum的TaC以及Ium的Co,按比例混合，以己烧为湿磨介质，每公斤粉末加300毫升， 球料比为4:1，球磨时间64h，参蜡混合2h，干燥制粒后压成刀片毛坯，在温度1425°C下低压 烧结I. 5h。
[0011] 本发明与现有的技术相比优点在于： 本发明从化学成分上添加了（W，Ti，Ta)C三元固溶体，能够充分发挥Ti以及Ta的优良 性能，TaC作为抑制剂可以起到细化WC晶粒作用，提高合金的硬度，（W，Ti,Ta)C也能够改 善合金的高温性能，从而进一步加强合金的耐磨性，其中的TiC使得合金对碳的敏感降低， 从而能够改善合金的烧结性能。本发明的刀片硬度为91HRA以上，强度为2000Mpa以上，同 时具有高的抗冲击性和耐磨性。
[0012]
【专利附图】
【附图说明】： 图1为被冲击材料主视图。
[0013] 图2为图1的左视图。
[0014] 图3为图1的D-D剖视图。
[0015] 图4为被冲击材料的轴侧图。
[0016]
【具体实施方式】： 以下结合具体实施对本发明做进一步阐述。
[0017] 实施例1 : 用于汽车铸铁加工的硬质合金刀片，粘结相Co含量为6. 5%，固溶体(W，Ti,Ta)C含 量12%，TaC含量0. 5,其余为WC，硬质合金中WC的平均粒径为I. 4um，固溶体的平均粒径为 I. 5um〇
[0018] 步骤如下：按照配方，将平均粒径分别为3um的WC、I. 5um的（W，Ti,Ta)C、Ium的 TaC以及Ium的Co,按比例混合，以己烷为湿磨介质，每公斤粉末加300毫升，球料比为4:1， 球磨时间64h，参蜡混合2h，干燥制粒后压成刀片毛坯，在温度1425°C下低压烧结I. 5h，制 成的刀片硬度为：91HRA，强度为2200MPa。
[0019] 实施例2: 用于汽车铸铁加工的硬质合金刀片，粘结相Co含量为6%，固溶体(W，Ti,Ta)C含量 10%，TaC含量1%，其余为WC，硬质合金中WC的平均粒径为I. 2um，固溶体的平均粒径为 I. 4um〇
[0020] 步骤如下：按照配方，将平均粒径分别为2um的WC、I. 3um的（W，Ti,Ta)C、Ium的 TaC以及Ium的Co,按比例混合，以己烷为湿磨介质，每公斤粉末加300毫升，球料比为4:1， 球磨时间64h，参蜡混合2h，干燥制粒后压成刀片毛坯，在温度1425°C下低压烧结I. 5h，制 成的刀片硬度为：91. 6HRA，强度为2000MPa。
[0021] 对比例1 : 一种现有技术的硬质合金，其成分包括：7wt%的Co,0·8%的TaC，0· 2%的NbC，其余为WC，按照比例配制成粉末，经过球磨后压制成刀片压坯，在1425°C下低压烧结I. 5h得到硬 质合金基体。
[0022] 对比例2 : 一种现有技术的硬质合金，其成分包括：6wt%的Co, 1%的TaC，0. 2%的NbC，其余为WC， 按照比例配制成粉末，经过球磨后压制成刀片压坯，在1425°C下低压烧结I. 5h得到硬质合 金基体。
[0023] 对比试验一： 以上各实施和对比的硬质合金刀片基体和型号一样，经加工钝化后，涂CVDAL203,将 涂层后的刀片进行切削试验对比其使用性能。
[0024] 实施例1和对比例1切削对比，被加工材料HT250; 表1 :
【权利要求】
1. 用于汽车铸铁加工的硬质合金刀片，其特征在于：粘结相Co含量为5?7%，固溶体 (W，Ti，Ta) C含量8 -12%，TaC含量0. 5 - 2%，其余为WC，硬质合金中WC的粒径范围为1 一 1. 5um，固溶体粒径为WC平均粒径1 一 1. 5倍。
2. 如权利要求1所述的一种用于汽车铸铁加工的硬质合金刀片，其特征在于：粘结相 Co含量为5. 5?6. 5%。
3. 如权利要求1所述的用于汽车铸铁加工的硬质合金刀片，其特征在于：所用固溶体 (W，Ti，Ta) C为不饱和固溶体。
4. 如权利要求3所述的用于汽车铸铁加工的硬质合金刀片，其特征在于：固溶体(W， Ti，Ta) C 中 TiC/TaC/WC 的重量比为 3:2:5。
5. 根据权利要求1或2或3或4所述的用于汽车铸铁加工的硬质合金刀片，其特征在 于制备方法如下：按照配方，将平均粒径分别为2 - 3um的WC、1. 5 - 2um的（W，Ti，Ta) C、 lum的TaC以及lum的Co,按比例混合，以己烧为湿磨介质，每公斤粉末加300毫升，球料比 为4:1，球磨时间64h，参蜡混合2h，干燥制粒后压成刀片毛坯，在温度1425°C下低压烧结 1. 5h。
【文档编号】C22C29/08GK104278186SQ201410547889
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月16日 优先权日:2014年10月16日
【发明者】袁宏辉, 彭建财, 王权, 唐琛 申请人:成都工具研究所有限公司