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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410639611.0 (22)申请日 2014.11.13 C22C 29/08(2006.01) C22C 1/05(2006.01) C22F 1/00(2006.01) (71)申请人 株洲硬质合金集团有限公司 地址 412000 湖南省株洲市荷塘区钻石路 288 号 (72)发明人 尹超 郭建中 任跃 (74)专利代理机构 长沙永星专利商标事务所 43001 代理人 周咏 林毓俊 (54) 发明名称 一种冷镦模具用硬质合金及其制备方法 (57) 摘要 本发明公开了一种冷镦模具用硬质合金及 其制备方法, 按重量比 Co22 。
2、28, WC70.5 77.5, 余量为 Cr3C2配料, WC 的 Fsss 粒度为 1.0 6.0m, 然后进行湿磨、 干燥、 压制成型、 烧 结后进行淬火和回火。用本发明方法制备的硬质 合金硬质相的平均晶粒度在 1.2 2.0m, 硬度 在 84.0 86.0HRA, 抗弯强度在 3100MPa 以上, -Co 的含量高, 合金的韧性和抗腐蚀性好, 由于 Cr3C2几乎完全固溶于 Co 相中, 进一步强化了 Co 相, 又增强了 -Co 相的稳定性, 在使用过程中抑 制-Co向-Co的转变, 大大提高了硬质合金的 综合性能及使用寿命。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知。
3、识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 104388796 A (43)申请公布日 2015.03.04 CN 104388796 A 1/1 页 2 1.一种冷敦模具用硬质合金, 其特征在于按质量百分比硬质相为70.577.5的WC, 粘结相为 22 28的 Co, 抑制剂为 0.5 1.5的 Cr3C2, 合计 100% ; 所述的硬质相 WC 晶 粒为 1.0 6.0m ; 该合金的制备方法中包括烧结、 淬火和回火处理的步骤。 2.根据权利要求1所述的冷敦模具用硬质合金, 其特征在于所述淬火温度为1150 1250。 3. 根据权利。
4、要求 1 或 2 所述的冷敦模具用硬质合金, 其特征在于所述回火温度为 500 600。 4. 一种权利要求 1 所述冷敦模具用硬质合金的制备方法, 其特征在于包括如下步骤 : (1) 按所述质量比配料 ; (2) 将上述原料球磨、 压制成毛坯 ; (3) 将上述毛坯在温度 1400 1450进行真空烧结 ; (4) 将烧结后的硬质合金加热到 1150 1250, 淬火处理 ; (5) 将淬火后的硬质合金在 500 600下回火处理。 5. 根据权利要求 4 所述的冷敦模具用硬质合金的制备方法, 其特征在于步骤 (2) 所述 球磨采用湿磨, 球料比为3.44.5:1, 液固比为320350ml。
5、/Kg, 湿磨时间为3652h, 然 后喷雾干燥。 6. 根据权利要求 4 所述的冷敦模具用硬质合金的制备方法, 其特征在于步骤 (3) 所述 真空烧结压力为 0 58bar。 7. 根据权利要求 46 之一所述的冷敦模具用硬质合金的制备方法, 其特征在于步骤 (4) 在真空度 410-1Pa 下, 保温 30 45min, 然后油淬 5 8min。 8. 根据权利要求 7 所述的冷敦模具用硬质合金的制备方法, 其特征在于步骤 (5) 回火 保温 3 5h, 随炉冷却。 权 利 要 求 书 CN 104388796 A 2 1/3 页 3 一种冷镦模具用硬质合金及其制备方法 0001 技术领域。
6、 0002 本发明涉及一种硬质合金的制备方法, 具体涉及一种用于冷敦模具的硬质合金的 制备方法。 背景技术 0003 硬质合金因具有高强度、 高硬度等特点, 广泛应用于成型模具、 切削工具、 矿山工 具及耐磨零件等领域。目前国内外广泛采用硬质合金作为成型模具, 用来冷镦标准和非标 准紧固件, 如螺帽、 螺栓和螺钉等。 由于在这种工作状态下, 成型冲头承受的冲击力很大, 冲 击频率非常高, 此外还有一定的工作温度, 使用环境比较恶劣, 这就要求硬质合金模具既具 有高强度、 高耐磨性, 又要有一定耐腐蚀性。 目前制备硬质合金冷镦模具的难点是如何使高 强度与高硬度达到统一, 因为强度高时, 往往硬度。
7、较低, 不耐磨, 硬度高时, 往往强度又低、 韧性差, 易开裂。 0004 目前, 在冷镦模具生产中, 广泛采用非均匀结构理论, 使用粗和细颗粒 WC 或者 是粗、 中和细颗粒 WC 与 20左右的 Co 搭配, 耐冲击性不够, 易开裂, 硬度也较低, 一般在 HRA84.0 以下, 使用过程中不耐磨, 且不耐腐蚀, 不能满足使用要求。为解决硬度和韧性之 间的矛盾, 公告号为 CN 1544676 A、 CN 1554789 A、 CN 101338384 A、 CN 101285146 A、 CN 101768679 A、 CN 101845579 A 和 CN 102212731 A 等专。
8、利运用了硬质合金材料非均匀结构 理论, 采用合理搭配粗颗粒碳化钨和细颗粒碳化钨的比例, 兼顾合金的韧性和硬度, 根据使 用环境选择合适的 Co 含量, 如在冲击力较大时, 选择高 Co 含量, 再添加微量元素满足特殊 要求。公开号为 CN 102061401 A 的专利通过制备板状 WC 来提高硬质合金的韧性和硬度, 公告号为 CN 101008064 A 和 CN 102912205 A 的专利分别通过添加碳化钛晶须和 Sr2Nb2O7 来增强增韧。 总的来说这些方法提高合金韧性有限, 而且以牺牲耐磨性为前提, 不能很好解 决两者之间的矛盾。 0005 因此, 开发出具有高强度、 高硬度和耐。
9、腐蚀性等综合性能高的硬质合金模具有很 大的应用空间, 意义重大。 发明内容 0006 本发明的目的是克服现有技术的不足, 提供一种冷镦模具用硬质合金, 实现硬质 合金兼有高强度和高硬度, 且具有良好的抗腐蚀性, 综合性能好。 0007 为实现上述目的, 本发明提供的冷镦模具用硬质合金硬质相为 70.5 77.5的 WC, 粘结相为 22 28的 Co, 抑制剂为 0.5 1.5的 Cr3C2, 合计 100%, 所述的硬质相 WC 晶粒为 1.0 6.0m。 0008 上述冷镦模具用硬质合金的制备方法, 它能使生产的硬质合金满足上述要求。具 体制备方法包括以下步骤 : 说 明 书 CN 104。
10、388796 A 3 2/3 页 4 (1) 配料 : 按重量比Co粉2228, Fsss粒度为1.06.0m的WC粉70.577.5, Cr3C2 0.5 1.5, 合计 100%。 0009 (2) 将上述原料混合后进行湿磨, 优选混合料的球料比为 3.4 4.5:1、 液固比为 320 350ml/Kg、 湿磨时间为 36 52h ; 然后进行喷雾干燥、 压制成毛坯。 0010 (3) 烧结 : 将上述毛坯在温度为 1400 1450进行真空烧结, 烧结压力优选为 0 58bar。 0011 (4) 淬火 : 将烧结后的硬质合金加热到 1150 1250, 进行淬火处理 ; 优选在真 空。
11、度 410-1Pa 下, 保温 30 45min, 然后油淬 5 8min。 0012 (5) 回火 : 将油淬后的硬质合金在 500 600下回火, 优选保温 3 5h、 随炉冷 却至室温。 0013 本发明与现有技术相比, 具有以下优点 : 1. 采用本发明制备的硬质合金, 摒弃了之前冷镦模用硬质合金大都使用粗细颗粒或是 粗中细颗粒 WC 搭配的思路, 而选用高 Co 与细颗粒 WC 搭配, 既充分体现了 Co 的韧性又发挥 出细颗粒 WC 的耐磨性。 0014 2. 通过在 1150 1250下淬火, 增加了 -Co 的含量, 降低了 -Co 的含量, 由 于 -Co 的韧性要好于 -C。
12、o, 进一步提高了 Co 相韧性。同时, 淬火提高了 W 在 Co 相中的 固溶量, 使 Co 相得固溶强化程度得到进一步提高。 0015 3.添加少量的Cr3C2可以提高硬质合金的耐腐蚀性, 由于 Cr3C2几乎完全固溶于Co 相中, 进一步强化了 Co 相, 又增强了 -Co 相的稳定性, 在合金使用过程中, 可抑制 -Co 向-Co的转变, 提高-Co相稳定性, 改变了传统利用Cr3C2达到晶粒均匀的目的, 突破性 地利用 Cr3C2来实现 -Co 相稳定性, 从而大大提高了硬质合金的综合性能及使用寿命。 0016 4. 本发明提供的硬质合金硬质相的平均晶粒度在 1.2 2.0m, 硬度。
13、在 84.0 86.0HRA, 抗弯强度在 3100MPa 以上, 具有良好的抗腐蚀性, 综合性能好, 使用寿命长, 用于 冷镦不锈钢 4.8 以下的螺丝直杆时, 镦制次数在 25 万次以上, 用于冷镦不锈钢 8 螺丝 直杆, 镦制次数在 6 万次左右, 较现有技术提高了 20% 以上。 附图说明 0017 附图 1 为本发明实施例 1 制备的硬质合金热处理后的微观结构 SEM 图。 0018 附图 2 为本发明实施例 2 制备的硬质合金热处理后的微观结构 SEM 图。 0019 附图 3 为本发明实施例 3 制备的硬质合金热处理后的微观结构 SEM 图。 具体实施方式 0020 实施例 1 。
14、: 一种冷镦模具用硬质合金, 用于冷镦不锈钢 4.8 螺丝直杆, 该成分的合金及重量百 分比为 : Co 粉 25, Fsss 粒度 2.0 3.0m 的 WC 粉 74, 1.5m 的 Cr3C2 1。 0021 上述冷镦模具用硬质合金的制备方法 : 按比例取上述原料, 总重量为 50KG, 放入 50 立升可倾斜式球磨机内, 以酒精做湿磨介质进行湿磨, 球料比为 4.3:1, 液固比为 330ml/ KG, 按原料总重的 2加入石蜡成型剂, 湿磨时间为 50h, 湿磨好的料浆经喷雾干燥、 压制成 型后用 PVA 炉在 58bar 下烧结, 烧结温度为 1410, 保温时间为 60min, 。
15、得到烧结后的硬质 说 明 书 CN 104388796 A 4 3/3 页 5 合金。 0022 将烧结后得到的硬质合金进行热处理, 采用双室真空炉, 将双室真空炉抽到极限 真空度 410-1Pa, 加热到 1210后保温 40min, 随后油淬 5min。再将油淬后的硬质合金 进行回火处理, 加热到550, 保温3h, 随炉冷却, 得到最终产品。 产品组织结构见图1, 由图 可见 WC 颗粒细小且分布均匀, 平均晶粒度为 1.2m, 经测试, 产品的密度为 12.87g/cm3, 硬 度为 84.8HRA, 抗弯强度为 3260MPa, 镦制次数在 30 万次左右。 0023 实施例 2 :。
16、 一种冷镦模具用硬质合金, 用于冷镦碳钢 3.8 螺丝直杆, 该成分的合金及重量百分 比为 : Co 粉 22, Fsss 粒度 5.0 6.0m 的 WC 粉 77.5, 1.5m 的 Cr3C20.5。 0024 上述冷镦模具用硬质合金的制备方法 : 按比例取上述原料, 总重量为 50KG, 放入 50 立升可倾斜式球磨机内, 以酒精做湿磨介质进行湿磨, 球料比为 3.4:1, 液固比为 320ml/ KG, 按原料总重的 2加入石蜡成型剂, 湿磨时间为 36h, 湿磨好的料浆经喷雾干燥、 压制成 型后使用 PVA 压力炉在 58bar 下烧结, 烧结温度为 1450, 保温时间为 60m。
17、in, 得到烧结后 的硬质合金。 0025 将烧结后得到的硬质合金进行热处理, 将双室真空炉抽到极限真空度 410-1Pa, 加热到 1250后保温 45min, 随后油淬 8min。再将油淬后的硬质合金进行回 火处理, 加热到 600, 保温 5h, 随炉冷却, 得到最终产品, 产品组织结构见图 2, 由图可见 产品组织结构非常均匀, 平均晶粒度为 1.6m, 经测试, 产品的密度为 13.08g/cm3, 硬度为 85.5HRA, 抗弯强度为 3170MPa, 镦制次数在 27 万次左右。 0026 实施例 3 : 一种冷镦模具用硬质合金, 用于冷镦不锈钢 8 螺丝直杆, 该成分的合金及重。
18、量百分 比为 : Co 粉 28, Fsss 粒度 3.0 4.0m 的 WC 粉 70.5, 1.5m 的 Cr3C21.5。 0027 上述冷镦模具用硬质合金的制备方法 : 按比例取上述原料, 总重量为 50KG, 放入 50 立升可倾斜式球磨机内, 以酒精做湿磨介质进行湿磨, 球料比为 4.5:1, 液固比为 350ml/ KG, 按原料总重的 2加入石蜡成型剂, 湿磨时间为 52h, 湿磨好的料浆经喷雾干燥、 压制成 型后用 TP 炉 ( 无压力 ) 烧结, 烧结温度为 1400, 保温时间为 60min, 得到烧结后的硬质合 金。 0028 将烧结后得到的硬质合金进行热处理, 将双室。
19、真空炉抽到极限真空度 410-1Pa, 加热到 1150后保温 30min, 随后油淬 5min。再将油淬后的硬质合金进行回火 处理, 加热到 500, 保温 3h, 随炉冷却, 得到最终产品, 组织结构见图 3, 由图可见产品组织 较好, 平均晶粒度为 1.6m, 经测试, 产品的密度为 12.68g/cm3, 硬度为 84.3HRA, 抗弯强度 为 3320MPa, 镦制次数在 6 万次左右。 说 明 书 CN 104388796 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 104388796 A 6 2/2 页 7 图 3 说 明 书 附 图 CN 104388796 A 7 。