[发明专利]一种适用于不锈钢加工的硬质合金及其制备方法

说明书

本发明的适用于不锈钢加工的硬质合金，将碳化钨、镍粉和铁粉、氧化铝粉、氧化镁、氮化硼、氮化硅的科学配比，通过真空高温高压成型，制备的硬质合金具有良好的硬度和韧性，尤其适用硬质合金的加工，加工中不易出现粘刀和难切削的问题，且刀具使用寿命长。本适用于不锈钢加工的硬质合金的成分选择主要是为了提高材料的韧性，细化晶粒，氮化硼主要起提高耐磨性能和硬度，与碳化钨、碳化硅一起，作为分散相，提供硬度、耐高温性能和耐磨性能。减少硬质合金在工作时的掉块、崩缺等现象，保证加工质量。

技术领域

本发明涉及一种合金工艺，特别是硬质合金，更具体地，涉及一种适用于不锈钢加工的硬质合金及其制备方法。

背景技术

硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料，具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，被誉为“工业牙齿”，广泛用于刀具材料、机械加工、航空航天、高压高温试验等领域。国内市场上普遍应用的硬质合金硬度可达HRA86～93，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍保持高硬度，耐磨性较差。

传统硬质合金是以Co、Ni、Fe单质元素为粘结相、以WC为硬质相。随着使用温度的升高，特别是在400℃以上，Co、Ni、Fe单质元素为粘结相和WC硬质相开始发生氧化，导致传统硬质合金抗弯强度、硬度等性能显著降低，高温使用寿命也显著降低。

不锈钢材料由于其晶体类型和组织十分复杂，使不锈钢的切削加工难，其主要原因是：加工硬化严重，切削力大、切削温度高，难切削、易粘刀，刀具磨损快。现有的硬质合金刀具并未彻底解决上述不锈钢加工的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适用于不锈钢加工的硬质合金及其制备方法，本发明的硬质合金将碳化钨、镍粉和铁粉、氧化铝粉、氧化镁、氮化硼、氮化硅的科学配比，通过真空高温高压成型，制备的硬质合金具有良好的硬度和韧性，尤其适用硬质合金的加工，加工中不易出现粘刀和难切削的问题，且刀具使用寿命长。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

公开的适用于不锈钢加工的硬质合金，按重量份数计，通过以下原料制备得到：碳化钨30～60份、镍粉和铁粉15～30份，氧化铝粉6～10份，氧化镁4.0～6.0份、氮化硼1.0～2.0份、氮化硅3.0～5.0份，除渣剂、球化剂2.0～4.0份，成型剂5.0～8.0份；其中，镍粉和铁粉的质量比为1:1～3。

进一步地，所述镍粉的粒径为2～3μm，所述铁粉的粒径为3.0～5.0μm，所述碳化钨的粒径为2.0～5.0μm，所述氧化铝的粒径为5.0～10nm，所述氮化硼的粒径12～20μm，所述氧化镁的粒径18～25μm，所述氮化硅的粒径为8～12μm。

本适用于不锈钢加工的硬质合金将碳化钨、镍粉和铁粉、氧化铝粉、氧化镁、氮化硼、氮化硅的科学配比，氧化铝、氧化镁的加入，主要是为了提高材料的韧性，细化晶粒，300度以下的制品稳定性，氮化硼主要起提高耐磨性能和硬度，与碳化钨、碳化硅一起，作为分散相，提供硬度、耐高温性能和耐磨性能。

镍粉、铁粉作为粘结剂，在不同温度阶段生成不同晶体(包括冷却速度)，相互协同作用，作为合金材料的连续相，减少硬质合金在工作时的掉块、崩缺等现象，保证加工质量。为合金材料提供韧性、弯矩、剪切强度和团聚度。通过后期温度冷却曲线控制，可以控制钴和铁的晶体结构，达到控制材料强度的目的；得到的适用于不锈钢加工的硬质合金具有良好的韧性和强度，使用领域广泛。

进一步地，所述镍粉的粒径为2～3μm，所述铁粉的粒径为3.0～5.0μm，所述碳化钨的粒径为2.0～5.0μm，所述氧化铝的粒径为5.0～10nm，所述氮化硼的粒径12～20μm，所述氧化镁的粒径18～25μm，所述氮化硅的粒径为8～12μm。

本发明公开上述适用于不锈钢加工的硬质合金的制备方法，包括以下制备步骤：