[发明专利]将硬度突变型转变为硬度渐变型梯度硬质合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种将硬度突变型转变为硬度渐变型梯度硬质合金的方法。

背景技术

磨损是硬质合金工具失效的一种典型表现形式。硬质合金的硬度与耐磨性具有正相关关系，提高合金耐磨性首先必须提高合金的硬度。对WC-Co硬质合金，降低硬质合金中的Co含量，可显著提高合金硬度，改善合金耐磨性。硬质合金中Co的梯度变化必然会导致合金中硬度的梯度变化。

传统硬质合金的硬度与韧性是一对相互矛盾的参数，提高硬度要以牺牲韧性为代价，反之亦然。1986年，瑞典Sandvik公司率先推出了一种硬质合金新材质-双相结构WC-Co梯度硬质合金，简称DP(dual phase)合金。这种合金成功地解决了硬质合金的硬度与韧性难以同时兼顾的矛盾，可使合金的使用寿命得到明显改善。这项技术主要包括两个方面，即首先制得含均匀、细小且体积分数可控脱碳相(η相)的WC+β+η三相组织合金(β：Co基粘结相)，然后对此合金进行渗碳处理，以获得具有双相结构的梯度合金。这种合金的表层与中间过渡层为WC+β两相组织合金，合金芯部为WC+β+η三相组织合金。合金表层为贫Co区；合金过渡层中Co含量呈梯度变化，为富Co区。DP合金中Co梯度的形成机理主要是通过碳势差为合金中Co发生质量迁移提供驱动力，即通过对低碳合金进行渗碳处理，使WC-Co硬质合金中Co从合金表面的高碳区向合金中的低碳区迁移。采用这种方法制备的合金表层厚度通常为1mm～3mm，含Co约3％，赋予合金高硬度与高耐磨性；中间过渡层厚度通常为1.5mm～2.5mm，最高含Co量通常在10％左右，赋予合金高韧性。图1展示了一种典型DP合金抛光截面(沿合金中部的切割面)小负荷维氏硬度HV2(2kgf载荷)变化曲线。采用这种技术制备的合金存在表层高硬度区厚度偏小，过渡层为低硬度突变区的缺陷。若表面高硬度区被磨损后，合金工具寿命会迅速降低，因而限制了合金的推广应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种硬度突变型WC-Co梯度硬质合金转变为硬度渐变型WC-Co梯度硬质合金，以提高合金工具使用寿命的将硬度突变型转变为硬度渐变型梯度硬质合金的方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的将硬度突变型转变为硬度渐变型梯度硬质合金的方法，通过对具有贫钴高硬度表层区、富钴低硬度过渡层区WC-Co梯度硬质合金进行后续液相复烧处理，达到消除低硬度突变区，实现合金中硬度渐变的目的，所述的后续液相复烧处理是指在真空烧结炉内将原始硬度突变型WC-Co梯度硬质合金在1400℃～1460℃的温度保温60min～120min。所述硬度渐变是指合金硬度由表至里呈现缓慢降低特性。

采用上述技术方案的将硬度突变型转变为硬度渐变型梯度硬质合金的方法，通过对具有贫钴高硬度表层区、富钴低硬度过渡层区WC-Co梯度硬质合金进行后续液相复烧处理，达到消除低硬度突变区，实现合金中硬度的渐变，进一步改善合金耐磨性与使用寿命的目的。硬质合金中Co梯度结构的稳定性受控于液相迁移驱动力。液相迁移驱动力由合金中液相体积分数、合金含碳量、合金中WC晶粒度大小等因素共同决定。由于原始突变型梯度态合金中存在碳势差和WC晶粒度差异，同时受表层区液相迁移通道狭窄等因素的影响，复烧过程中原始富钴过渡层区的Co只向合金芯部迁移，从而使合金中Co含量由表至里逐渐升高、合金硬度由表至里逐渐降低。

综上所述，本发明是一种硬度突变型WC-Co梯度硬质合金转变为硬度渐变型WC-Co梯度硬质合金，以提高合金工具使用寿命的将硬度突变型转变为硬度渐变型梯度硬质合金的方法。

附图说明

图1是一种典型DP合金抛光截面小负荷维氏硬度HV2变化曲线。

图2是本发明制备方法1460℃，保温120min真空复烧前后DP合金抛光截面硬度变化曲线。

图3是本发明制备方法1430℃，保温90min真空复烧后DP合金抛光截面由表至里不同部位HV50压痕的对角裂纹；(a)、(b)：表层；(c)、(d)：中部；(e)、(f)芯部(含η相)。

图4是本发明制备方法1400℃，保温60min真空复烧前后DP合金抛光截面硬度变化曲线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：