用於汽車鑄鐵加工的硬質合金刀片的製作方法
2023-10-08 19:23:59 2
用於汽車鑄鐵加工的硬質合金刀片的製作方法
【專利摘要】本發明為用於汽車鑄鐵加工的硬質合金刀片，解決已有硬質合金刀片不同時具有高的抗衝擊性和高的耐磨性的問題。粘結相Co含量為5～7%，固溶體（W，Ti，Ta）C含量8—12%，TaC含量0.5—2%，其餘為WC，硬質合金中WC的粒徑範圍為1—1.5um，固溶體粒徑為WC平均粒徑1—1.5倍。本發明刀片在汽車鑄鐵加工方面具有良好的性能。
【專利說明】用於汽車鑄鐵加工的硬質合金刀片
[0001]
【技術領域】： 本發明與金屬材料切屑加工刀具有關，尤其涉及用於製備硬質合金刀具基體材料。
[0002]
【背景技術】： 硬質合金自問世以來，被廣泛地應用於金屬切屑加工領域，一時間受到人們的青睞，但 隨著被加工材料的發展，硬質合金刀具也逐漸顯現出不足的地方，相對於工具鋼而言，硬質 合金雖有良好的耐磨性，但韌性不足，相對於金屬陶瓷而言，其耐磨性又比較差。而硬質合 金本身要同時提高耐磨性與韌性是比較困難，為了提高其耐磨性，需要提高固溶體的含量 或者降低合金中鈷的含量，但與此同時韌性降低，為了提高合金的韌性，需要降低固溶體含 量或提高合金中鈷的含量，但耐磨性又降低，因此在實際應用的情況中要兼顧兩者的平衡。
[0003] 硬質合金刀在使用過程中，主要的失效方式為磨損和崩刃，而磨損又分為：機械摩 擦磨損、黏結磨損、擴散以及氧化磨損，機械摩擦磨損存在所有加工的情況，工件材料硬度 越高，硬質點越多，刀具磨損越嚴重。黏結磨損、擴散以及氧化磨損主要出現在高溫情況下， 黏結磨損在切削塑性高、黏結性強，切削溫度高的情況下最容易發生；在高溫高壓的時候， 刀具與被切削件之間產生元素擴散，從而引起擴散磨損。
[0004] 汽車鑄鐵件加工時，由於鑄鐵的硬度很高，再加上表面有氧化皮，刀具磨損快且易 崩刃，因此對刀具要求有高的抗衝擊性和耐磨性。傳統的鑄鐵加工主要是以鎢鈷硬質合金 刀具為主，並向其中單獨添加少量的TaC、TiC、NbC、Cr3C2來改變其磨損性能。例如專利 舊2007134517公開了一種用於鑄鐵車削的硬質合金基體，其成分為6-8%的(：〇,2-3%的 TaC，0. 2 - 0. 35%的NbC，其餘為WC。專利CN201010500969. 7公開了 一種汽車鑄鐵加工用 硬質合金刀片及其製備方法，其成分為7 - 9%的Co, 1- 3%的TaC，其餘為電解WC。專利 CN201110420253. 0公開了一種用於鑄鐵車削加工的硬質合金及其硬質合金塗層刀片，其成 分為粘接相含量為4一10%，Cr佔粘接相的1一10%，立方碳化物的含量為0. 5 - 2%，其餘為 WC。上述專利文獻中所述的技術方案從一定程度上解決了耐磨性以及韌性，但單獨添加的 TaC、TiC、NbC等並不能有效地發揮其性能，特別是TaC、TiC，在燒結過程中因燒結溫度遠遠 低於碳化溫度而無法獲得完全的固溶體，從而影響其強度性能。不同時具有高的抗衝擊性 和高的耐磨性。本發明刀片在汽車鑄鐵加工方面具有良好的性能。
[0005]
【發明內容】
： 本發明的目的提供一種既有較高的抗衝擊性，同時又有較好的耐磨性的用於汽車鑄鐵 加工的硬質合金刀片。
[0006] 本發明是這樣實現的： 用於汽車鑄鐵加工的硬質合金刀片，粘結相Co含量為5?7%，固溶體(W，Ti,Ta)C含 量8-12%，TaC含量0. 5- 2%，其餘為WC，硬質合金中WC的粒徑範圍為1 一I. 5um，固溶體粒 徑為WC平均粒徑1 一 1. 5倍。
[0007] 粘結相Co含量為5. 5?6. 5%。
[0008] 所用固溶體（W，Ti,Ta)C為不飽和固溶體。
[0009]固溶體（W，Ti,Ta)C中TiC/TaC/WC的重量比為 3:2:5。
[0010] 製備方法如下：按照配方，將平均粒徑分別為2 - 3um的WC、I. 5 - 2um的（W，Ti, Ta)C、lum的TaC以及Ium的Co,按比例混合，以己燒為溼磨介質，每公斤粉末加300毫升， 球料比為4:1，球磨時間64h，參蠟混合2h，乾燥制粒後壓成刀片毛坯，在溫度1425°C下低壓 燒結I. 5h。
[0011] 本發明與現有的技術相比優點在於： 本發明從化學成分上添加了（W，Ti，Ta)C三元固溶體，能夠充分發揮Ti以及Ta的優良 性能，TaC作為抑制劑可以起到細化WC晶粒作用，提高合金的硬度，（W，Ti,Ta)C也能夠改 善合金的高溫性能，從而進一步加強合金的耐磨性，其中的TiC使得合金對碳的敏感降低， 從而能夠改善合金的燒結性能。本發明的刀片硬度為91HRA以上，強度為2000Mpa以上，同 時具有高的抗衝擊性和耐磨性。
[0012]
【專利附圖】
【附圖說明】： 圖1為被衝擊材料主視圖。
[0013] 圖2為圖1的左視圖。
[0014] 圖3為圖1的D-D剖視圖。
[0015] 圖4為被衝擊材料的軸側圖。
[0016]
【具體實施方式】： 以下結合具體實施對本發明做進一步闡述。
[0017] 實施例1 : 用於汽車鑄鐵加工的硬質合金刀片，粘結相Co含量為6. 5%，固溶體(W，Ti,Ta)C含 量12%，TaC含量0. 5,其餘為WC，硬質合金中WC的平均粒徑為I. 4um，固溶體的平均粒徑為 I. 5um〇
[0018] 步驟如下：按照配方，將平均粒徑分別為3um的WC、I. 5um的（W，Ti,Ta)C、Ium的 TaC以及Ium的Co,按比例混合，以己烷為溼磨介質，每公斤粉末加300毫升，球料比為4:1， 球磨時間64h，參蠟混合2h，乾燥制粒後壓成刀片毛坯，在溫度1425°C下低壓燒結I. 5h，制 成的刀片硬度為：91HRA，強度為2200MPa。
[0019] 實施例2: 用於汽車鑄鐵加工的硬質合金刀片，粘結相Co含量為6%，固溶體(W，Ti,Ta)C含量 10%，TaC含量1%，其餘為WC，硬質合金中WC的平均粒徑為I. 2um，固溶體的平均粒徑為 I. 4um〇
[0020] 步驟如下：按照配方，將平均粒徑分別為2um的WC、I. 3um的（W，Ti,Ta)C、Ium的 TaC以及Ium的Co,按比例混合，以己烷為溼磨介質，每公斤粉末加300毫升，球料比為4:1， 球磨時間64h，參蠟混合2h，乾燥制粒後壓成刀片毛坯，在溫度1425°C下低壓燒結I. 5h，制 成的刀片硬度為：91. 6HRA，強度為2000MPa。
[0021] 對比例1 : 一種現有技術的硬質合金，其成分包括：7wt%的Co,0·8%的TaC，0· 2%的NbC，其餘為WC，按照比例配製成粉末，經過球磨後壓製成刀片壓坯，在1425°C下低壓燒結I. 5h得到硬 質合金基體。
[0022] 對比例2 : 一種現有技術的硬質合金，其成分包括：6wt%的Co, 1%的TaC，0. 2%的NbC，其餘為WC， 按照比例配製成粉末，經過球磨後壓製成刀片壓坯，在1425°C下低壓燒結I. 5h得到硬質合 金基體。
[0023] 對比試驗一： 以上各實施和對比的硬質合金刀片基體和型號一樣，經加工鈍化後，塗CVDAL203,將 塗層後的刀片進行切削試驗對比其使用性能。
[0024] 實施例1和對比例1切削對比，被加工材料HT250; 表1 :
【權利要求】
1. 用於汽車鑄鐵加工的硬質合金刀片，其特徵在於：粘結相Co含量為5?7%，固溶體 (W，Ti，Ta) C含量8 -12%，TaC含量0. 5 - 2%，其餘為WC，硬質合金中WC的粒徑範圍為1 一 1. 5um，固溶體粒徑為WC平均粒徑1 一 1. 5倍。
2. 如權利要求1所述的一種用於汽車鑄鐵加工的硬質合金刀片，其特徵在於：粘結相 Co含量為5. 5?6. 5%。
3. 如權利要求1所述的用於汽車鑄鐵加工的硬質合金刀片，其特徵在於：所用固溶體 (W，Ti，Ta) C為不飽和固溶體。
4. 如權利要求3所述的用於汽車鑄鐵加工的硬質合金刀片，其特徵在於：固溶體(W， Ti，Ta) C 中 TiC/TaC/WC 的重量比為 3:2:5。
5. 根據權利要求1或2或3或4所述的用於汽車鑄鐵加工的硬質合金刀片，其特徵在 於製備方法如下：按照配方，將平均粒徑分別為2 - 3um的WC、1. 5 - 2um的（W，Ti，Ta) C、 lum的TaC以及lum的Co,按比例混合，以己燒為溼磨介質，每公斤粉末加300毫升，球料比 為4:1，球磨時間64h，參蠟混合2h，乾燥制粒後壓成刀片毛坯，在溫度1425°C下低壓燒結 1. 5h。
【文檔編號】C22C29/08GK104278186SQ201410547889
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月16日 優先權日:2014年10月16日
【發明者】袁宏輝, 彭建財, 王權, 唐琛 申請人:成都工具研究所有限公司