[发明专利]一种硬质合金和双金属复合工艺及设备

摘要

本发明涉及一种硬质合金和双金属复合工艺及设备，它由含量为10％－40％的C1.5－3.8％，Cr15－27％，余Fe的高铬铸铁做粘结剂，与含量为90％－60％的WC或TiC颗粒用粉末冶金工艺制造成硬质合金。将所制造的硬质合金在外部安装有电磁感应加热器的铸型中与含有C1.5－3.8％，Cr15－25％，余为铁的高铬铸铁和球墨铸铁进行复合铸造。在浇注过程中通过感应加热器直接对硬质合金和基体金属液加热，实现两种材料的复合。该发明所制造的硬质合金对基体金属有着较好的润湿性和较小的膨胀差，能够与基体金属实现良好复合；复合工艺简单，技术易于实现，复合产品性能好，生产成本低。

主权项

1.一种硬质合金和双金属复合工艺及设备，其特征是：硬质合金的粘结相为高铬铸铁或改进型高铬铸铁，各元素百分比组成为：(1)C 1.5-3.8％，Cr 15-27％，余Fe；(2)C 1.5-3.8％，Cr 15-27％，Ni 0.4-2.5％，余Fe；(3)C 1.5-3.8％，Cr 15-27％，Co 0.5-3％，Ni0.4-4％，Mo 0.4-3％，V 0.2-2％，余Fe；(4)在上述各成分的合金中还可以加入适量铈或镧或钇等成分的稀土及稀土合金；上述各组分中的任何一种组分的高铬铸铁或改进型高铬铸铁在硬质合金中所占的百分比为10％-40％；硬质合金的硬质相各元素百分比组成为：(1)WC颗粒100％；(2)TiC颗粒100％；(3)WC颗粒70％-90％，TiC颗粒30％-10％；(4)在上述硬质合金颗粒中加入总量为8％以下的TaC或10％以下的NbC；(5)在上述各成分中的硬质合金颗粒中可以加入总量为4％以下的VC、或硼化物或氮化物，或在上述各成分中的硬质合金中加入总量为0.1％-2％的硬质合金和高铬铸铁晶粒长大抑制剂VC、Cr3C2、Mo2C，或其中的任何一种；上述各组分中的任何一种成分的硬质相在硬质合金中所占的百分比为为90％-60％；将上述组分中的任何一种高铬铸铁粘结剂按所需百分比和上述组分中的任何一种硬质相颗粒按所需百分比进行配比，其两种材料的合计组成比为100％，将所配制好的上述组分的硬质合金经湿磨、参蜡(或参胶)、烘干、压制成型、高温烧结(保护气氛烧结、真空烧结、等静压烧结)后制造成所需形状和尺寸的硬质合金；将1个或多个上述各成分中的任何一种硬质合金经表面清洗和去除氧化物后烘干，在其需复合的部位的表面上涂覆一层1-4mm厚的铁粉或含有10％-50％WC等硬质合金颗粒的铁粉或含有2％-10％镍的铁粉或含有10％-50％WC等硬质合金颗粒、2％-10％镍、2％-15％铬及1％-5％的钼和其它合金的铁粉，将其固定在外部安装有电磁感应加热器的铸型中的所需位置尺寸上，将铸型安装在水冷底座(或金属底板)上，在铸型的内腔与硬质合金之间安装一金属隔套(板)，在铸型内的硬质合金与隔套(板)之间设有浇注口和保温冒口，在铸型的中心设有另一浇注保温冒口，打开进水阀门将冷却水通过进水8进入水冷底座6，然后通过出水管7流出，启动电磁感应加热器，对铸型内的硬质合金和隔套(板)进行电磁感应加热，当加热到400-1250度时，将熔化好的含有C 1.5-3.8％，Cr 15-25％，余为铁，或含有C 1.5-3.8％，Cr 15-25％，Ni 2-5.5％，余为铁的高铬铸铁和含有C 2.5-3.8％，Si 1.5-2.5％，Mn 0.2-0.6％，Ni 3-5.5％，Mo 0.1-0.4％，Mg 0.04-0.06％，余为铁的球墨铸铁分别加热到1400-1550度后，分别通过各自的浇注口浇入到铸型中，以使基体形成梯度复合。在浇注过程中电磁感应加热器不停止加热，铸型充满后，电磁感应加热器再继续加热3-20分钟后停止加热，以获得硬质合金与基体金属材料之间1-5mm宽的过度层，使两种材料间形成冶金结合，实现两种材料直接复合成一体，待铸型冷却后，将铸型整体吊出，脱模，取出硬质合金复合坯体，送入热处理炉中进行球化退火处理，以消除铸造应力和转变基体金属的铸态组织。