[发明专利]一种高强度高速切削刀具

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷领域，特别是涉及一种高速切削工具。

背景技术

切削刀具由于其高硬度和抗高温以及防止高温脆性等的需求，对于其材质有很严格的要求，金属陶瓷日益成为高速切削刀具的主体材料，金属陶瓷包括硬质相和粘结相。硬质相，由于过渡金属碳化物、氮化物、硼化物具有较高的强度、硬度、耐磨性和热稳定性而被广泛用作金属陶瓷的硬质相，其中研究最多的是以WC、TiC、TiN、Ti(C,N)、Cr₃B₂等化合物为硬质相，以Co、Ni、Fe等金属或合金为粘结相的金属陶瓷。TiC基金属陶瓷、TiN基金属陶瓷和Ti(C,N)基金属陶瓷具有较低的韧性而难以媲美传统的WC基硬质合金。而对于Cr₃B₂基金属陶瓷，由于Cr₃B₂较低自扩散系数使其烧结性差，且在烧结过程中易于与粘结金属反应生成脆性第三相，因此，Cr₃B₂基金属陶瓷难以用传统粉末冶金方法制备成致密材料，性能不佳。急需发明一种适用于高速切削刀具的高性能金属陶瓷复合材料。

发明内容

本发明的目的之一在于提出一种高速切削刀具。

本发明的目的之二在于提出一种高速切削刀具的制备方法。

具体通过如下技术手段实现：

一种高速切削刀具，所述高速切削刀具采用金属陶瓷制成，所述金属陶瓷包括硬质相和粘结相，化学组成按重量百分比计为： TiC：2.5~12.8%，ZrC:1.1~2.1%，Cr₃B₂:8.8~10.6%，Mo：6~8%，C：0.6~1.8%，Ni：18~26%，余量为（Ti_x，W_y）C及不可避免的杂质，其中x：0.21~0.41，x+y=1；

其中TiC、Cr₃B_2、ZrC和（Ti_x，W_y）C为硬质相，在刀具表面以下1mm处的纵截面中TiC相的平均粒径为0.08~0.12μm，Cr₃B₂相的平均粒径为0.28~1.0μm，（Ti_x，W_y）C相的平均粒径为0.11~0.18μm，（Ti，W，Mo）C固溶体环绕在所述硬质相的周围。

作为优选，在刀具中心部位直径为0.5mm形成的球体的纵截面中TiC相的平均粒径为0.21~0.52μm，Cr₃B₂相的平均粒径为0.58~0.88μm，（Ti_x，W_y）C相的平均粒径为0.21~0.26μm，（Ti，W，Mo）C固溶体环绕在所述硬质相的周围。

前述高速切削刀具的制备方法，包括如下步骤：

（1）干磨：按所需原料比例将TiO₂粉、W粉混合，采用球磨机进行干式球磨，球料比为50：1~60:1，球磨时间为48~50小时，磨球材质为不锈钢；

（2）湿磨：对干磨得到的混合物与（Ti_x，W_y）C粉体、Cr₃B₂粉体、ZrC颗粒，TiC颗粒、Mo粉、C粉、Ni粉混合均匀后采用湿磨机加湿磨剂进行球磨，球料比为5:1~8:1，转速为180~260rpm，湿磨时间为28~40小时；

（3）烘干，对步骤（2）湿磨后的浆料进行烘干，烘干后的粉过100~120目的筛；

（4）成型：将步骤（3）得到的混合粉末在模压机中与成型剂混合，模压成型，压力为210~360MPa，得到成型的高速切削刀具坯体；

（5）脱脂：将坯体置入脱脂炉中脱脂；

（6）真空烧结：将步骤（5）得到的坯体置入真空烧结炉中烧结，真空度为0.8Χ10^-1~2.1Χ10^-1Pa，烧结温度为1452~1468℃，烧结时间为80~100min，得到高速切削刀具成品。

作为优选，所述成型剂选择聚乙烯醇溶液。

得到的高速切削刀具的硬度为96~111HRA，抗弯强度为1980~2200MPa，断裂韧性为19~28MPa·m^1/2。

本发明的效果在于：

1，通过将四种硬质相与粘结相相结合，使得高速切削刀具的硬度得到大幅度提高；