[发明专利]一种TiC系钢结硬质合金

说明书

技术领域

本发明属于粉末冶金领域，涉及一种TiC系钢结硬质合金。

背景技术

钢结硬质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，钢结硬质合金逐渐向粉末钢以及硬质合金两头延伸，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，淡化了与普通硬质合金以及与高速钢、工具钢之间的界限，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系钢结硬质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系钢结硬质合金越来越得到广泛应用的原因之一。

在矿山工具、工程机械等行业，TiC系钢结硬质合金使用量很小，主要是WC-Co硬质合金，其原因是TiC系钢结硬质合金的硬度较低，耐磨性不够。像钎片、截齿、球齿、柱钉、铲雪片等使用领域要求合金的硬度在HRA88.0以上，尺寸精度高，焊接性能好，同时一些使用领域还要求在大气环境下不生锈。

纵观现有技术，只有少些TiC系钢结硬质合金产品能够达到上述部分要求，如专利申请号201110170310.4的“TiC系钢结硬质合金及其制备方法”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，硬度可以达到HRA88.0以上，尺寸精度好；但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；同时该合金稀土元素加入量少未能很好改善合金的润湿性。

又如专利“一种TiC系钢结硬质合金”(申请号：201310657224.5)公开了一种TiC系钢结硬质合金材料，其成分和重量百分比为：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；该合金属于高锰钢钢结硬质合金，有较高的硬度与耐磨性，硬度可以达到HRA88.0以上，尺寸精度好。但是该合金的抗冲击性能不理想；同时该合金产品在大气中易氧化生锈，耐蚀性差，同时影响焊接性能。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种TiC系钢结硬质合金，在确保高硬度、高耐磨性的同时，抗弯强度高，耐腐蚀好，不易生锈。

本发明首先研究了现有技术中的TiC系钢结硬质合金其缺陷产生的原因。在背景技术中介绍的专利申请号201110170310.4的TiC系钢结硬质合金，其合金中含有较高的Mo、Cr，而且Mo、Cr均不是以碳化物的形式加入，而是在合金生产过程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，因此影响了其抗冲击性能。

在背景技术中介绍的另一专利申请号为201310657224.5的TiC系钢结硬质合金材料，其合金由于有较高含量的Mn，在产品烧结时会因为Mn熔点低而造成产品表层Mn含量挥发过多，出生局部不均匀造成产品，影响了合金的抗冲击性能。

在上述研究的基础上，本发明的具体技术方案为：一种TiC系钢结硬质合金，由按重量百分比的下述元素组成：Ti 47.5～56.0wt％、Mn 0.5～2.0wt％、Mo 2.0～3.0wt％、Cr 1.5～3.0wt％、Ni 5.0～8.0wt％、C 11.0～13.4wt％、稀土0.1～1.0wt％，Fe为余量。

该合金在配料时选用TiC粉、锰铁粉、镍粉、钼粉、铬铁粉、铁粉。

各原料加入比例分别为：TiC 60.0～70.0wt％、锰铁粉0.6～2.5wt％、Mo 2.0～3.0wt％、铬铁粉2.5～5.0wt％、Ni 5.0～8.0wt％、稀土0.1～1.0wt％，Fe为余量。

所加入的稀土元素为Y、Ce或La。

本发明的TiC系钢结硬质合金的制备方法，包括以下步骤：按所述组分及百分比配料、湿磨、喷雾干燥、压制成型和烧结。

合金烧结时的接触材料选用氧化锆、氧化镁或氧化铝，其可以做成板材，也可以涂层在石墨舟皿上使用。优选烧结温度为1400～1420℃。