[发明专利]复合结构硬质合金制品的制备方法

说明书

本发明提供了一种制备具有复合结构硬质合金制品的方法，包括如下步骤：A、采用粉末冶金技术分别配制内层和外层硬质合金混合料，内层、外层的材质分别独立选自WC‑Binder或WC‑MeC‑Binder中一种或两种，其中，Binder为粘结剂，选自Co、Ni、Fe或Cr中的一种或多种，MeC选自过渡族难熔金属碳化物的一种或多种；B、分别成型内层压坯和外层压坯；C、将内层和外层压坯套装在一起，烧结；D、成品加工，即得复合结构硬质合金制品。本发明制备的具有复合结构硬质合金制品，具有比重及形状容易控制，制造简单，成本低廉的优点。

技术领域

本发明属于硬质合金技术领域，涉及一种具有复合结构的硬质合金制品的制备技术，尤其涉及一种具有复合结构的硬质合金辊环制品的制备方法，特别是一种高速线材轧机轧钢用的硬质合金辊环的制备方法。

背景技术

硬质合金是一种采用粉末冶金技术制备的，以WC、TiC、TaC、NbC等难熔金属碳化物作硬质相，以Co、Ni、Fe等塑性金属及合金为粘结相的复合材料，具有良好的耐磨性、耐热性、耐腐蚀性能和较高的强韧性，广泛应用于国民经济的各个领域。

硬质合金辊环在上世纪六、七十年代就已经成为高速线材轧机的标准消耗部件，经过近半个世纪的发展，其材质、制造工艺等都已经相当成熟，保守估计，国内高线硬质合金辊环年消耗量在1200吨左右。

轧钢辊环的工作环境复杂，使用条件苛刻，轧制过程中轧辊(环)直接与高温轧件接触，需承受较大的轧制力、热应力和冲击作用。在实际使用中，与轧件接触的辊环工作层(约为整体厚度的40％)需要高的硬度和耐磨性，而传递轧制扭矩、承受装配应力的辊环内层则需要高的强度和韧性。若将辊环设计成内层采用强韧性好的材质，外层采用耐磨性好的材质的复合结构，则可同时满足实际使用对辊环内外层耐磨性和强韧性的不同要求。然而，在目前公开的技术中，这种复合结构的轧辊(环)主要用于型、棒材轧制领域，而高速线材轧机辊环，因其旋转速度快、离心力大，复合轧辊(环)的结合强度不足，因此高线轧制一般采用整体均质硬质合金辊环。事实上，高线辊环有很大部分的异常失效是因为装配锥套产生的径向张力导致的轴向断裂。为此，领域内技术人员提出了大量解决方案。

专利US5044056公开了采用离心铸造技术制备硬质合金(外环)+铸铁/钢(内环)复合轧辊(环)的工艺方法。

专利CN1597161A，公开了一种采用金属胶粘剂制备的硬质合金/钢复合轧辊(环)及其工艺方法。

专利CN101386028A，公开了一种硬质合金/钢复合轧辊及其制备方法，这种复合轧辊由硬质合金外环、钢内环和预置钎料组成，采用真空钎焊法制备。

专利CN 201659142U，公开了一种线、棒轧机用机械复合辊环及制造方法，该复合辊环包括外层、内圈、压紧环和内六角螺钉，外层套在内圈外，压紧环套装在内圈上，压紧环与内圈之间通过内六角螺钉连接固定，内六角螺钉呈环形阵列排布，内圈和压紧环分别与外层的两侧台阶相接触。采用机械式组合装配而成。

专利CN 101716656A，公开了一种金属陶瓷复合辊环及其制备方法，该复合辊环由辊环和基体构成。其技术方案是：首先将合金粉末经模压或等静压成型为辊环压坯，在1100℃～1400℃条件下烧结10分钟～180分钟。然后将烧结制得的辊环的内壁作为铸模型腔的一部分，采用铸造工艺将钢水或铁水，浇铸到辊环内得到内层为铸钢/铁，外层为硬质合金的复合辊环。

CN104475455A公开了一种复合合金辊，包括五层结构，从上向下顺序依次为：铬金属层，粘结剂层，硬质合金碳化钨辊环，镍金属层，内层球墨铸铁层，所述的五层结构之间设置有加强卡具，在所述的内层球墨铸铁层下面连接设置有减震块，在所述的减震块中间设置有凹槽。

文献《轧辊环与钢套粘结试验》(《湖南冶金》，(2)：7-1)报道了采用金属胶粘剂粘结的方法制备外环为硬质合金外环，内环为钢的复合轧辊环的试验结果。