一种高性能YC50硬质合金及其加工方法技术

本发明专利技术公开了一种高性能YC50硬质合金及其加工方法，配方包括：87‑90％的超细WC粉末、0.4‑0.5％的添加剂和10‑12％的钴粉；加工方法，包括步骤一，原材料选取；步骤二，制备(W，Ti，Ta，Nb)C固溶体；步骤三，球磨混合；步骤四，高精度模压；步骤五，脱蜡/真空压力烧结；步骤六，检测入库；该发明专利技术，适合于加工各种不锈钢的YC50A微晶硬质合金的生产；通过计算制定球磨工艺，实现对超细硬质合金的矫顽磁力、比饱和磁化强度等重要物理性能的定量控制，稳定产品质量；根据产品规格不同而选择不同的工艺及工艺组合，既能保证产品尺寸的精度，又能保证产品的质量，采用脱蜡真空压力烧结一体化技术，有利于稳定碳势，缩短了工艺流程，提高了生产效率，降低了能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能YC50硬质合金及其加工方法
本专利技术涉及硬质合金
，具体为一种高性能YC50硬质合金及其加工方法。
技术介绍
不锈钢自从其问世以来，由于其优异的抗腐蚀性能而在国民经济的各个领域得到广泛的应用。随着世界经济的快速发展，随着工业领域的应用层次的不断提高，越来越多的领域需要档次更高、性能更优异的特种不锈钢。特种不锈钢，首先在化学成分上与普通不锈钢304不同，是指含高镍、高铬、高钼的高合金不锈钢。其次在耐高温或者耐腐蚀的性能上，与304相比，具有更加优秀的耐高温或者耐腐蚀性能，是304不可取代的。另外，从不锈钢的分类上，特殊不锈钢的金相组织是一种稳定的奥氏体金相组织。由于这种特种不锈钢是一种高合金材料，所以在制造工艺上相当复杂。不锈钢种类多样，根据其金相组织特点可分为以下几类:铁素体型、马氏体型、奥氏体型、奥氏体加铁素体型和沉淀硬化型。不锈钢是一种典型的难加工材料，不锈钢加工难度从易到难的顺序是铁素体型、马氏体型、奥氏体型、奥氏体加铁素体型、沉淀硬化型。不锈钢的切削加工有如下特点:1、切屑不易折断，粘附现象严重，既加剧刀具磨损，又会出现撕扯现象而使已加工表面受伤。由于特种不锈钢中含有大量的Ti、Ni、Cr、Mo、W等元素，与其他金属亲和性强，易产生粘附现象，形成积屑瘤。当切屑流动时，在刀刃上切屑的粘附、堆集、直至脱落会交替进行，从而带走刀具表面材料，导致刀具破损，这种磨损除在前刀面产生明显的月牙洼外，后刀面也易出现明显的沟纹，且边界磨损厉害；特种不锈钢的高塑性、韧性也使得车加工时切屑连绵不断，这不仅影响操作的安全性，而且还会挤伤己加工表面。在含碳量较低的马氏体不锈钢中这一特点更为明显。2、导热系数小，切削过程中产生的热量不能及时传导，导致切削温度急剧升高。奥氏体不锈钢导热系数仅是一般钢材的28％左右，甚至比硬质合金的导热系数还低，因此在切削过程中的切削热不能及时通过工件、切屑传导出去，造成大量切削热集中在刀刃附近，使得切削温度大大提高，如18-8型不锈钢的切削温度高达1000-1100℃，而45#钢的切削温度只有700-750℃。3、加工硬化趋势严重，以奥氏体和奥氏体+铁素体不锈钢的加工硬化现象最为突出。如奥氏体不锈钢硬化后的强度σb达1470-1960MPa，而且随σb的提高，屈服极限σs升高；退火状态的奥氏体不锈钢σb不超过的σb30％-45％，而加工硬化后达85％-95％。加工硬化层的深度可达切削深度的l/3或更大；硬化层的硬度比原来的提高1.4-2.2倍。因为不锈钢的塑性大，塑性变形时品格歪扭，强化系数很大；且奥氏体不够稳定，在切削应力的作用下，部分奥氏体会转变为马氏体；再加上化合物杂质在切削热的作用下，易于分解呈弥散分布，使切削加工时产生硬化层。前一次进给或前一道工序所产生的加工硬化现象严重影响后续工序的顺利进行。4、切削力大，特种不锈钢在切削过程中塑性变形大，尤其是奥氏体不锈钢(其伸长率超过45号钢的1.5倍以上)，使切削力增加。同时，不锈钢的加工硬化严重，热强度高，进一步增大了切削抗力，切屑的卷曲折断也比较困难。加工不锈钢的切削力大，如车削1Cr18Ni9Ti的单位切削力为2450MPa，比45号钢高25％。5、线膨胀系数大：不锈钢的线膨胀系数约为碳素钢的1.5倍，在切削温度作用下，工件容易产生热变形，尺寸精度较难控制。加工这类材料，国内外普遍采用M20-M40类合金，如YM20、YC30S、YG640等。大量的生产实践证明，添加一定的数量细颗粒Tac、Nbc、(Ta，Nb)C粉末，M类合金会有着更好的效果。如HS、K2S、UTi20T、U1等。近年来，随着超细WC粉末的研发和进步，促使了超细硬质合金的出现。随着WC晶粒的细化，切削效果又前进了一步。目前国内有不少牌号可用于加工特种不锈钢，如YS2T、YW4等，但都存在加工范围窄，通用性不高，使用寿命不理想的问题。因此开发出性能优良的适用的合金牌号，解决特种不锈钢加工难的问题，对于创造良好经济效益，具有现实意义。实践表明，加工奥氏体不锈钢及沉淀硬化型不锈钢有着良好效果的合金牌号，加工其他难加工材料往往也有着良好的效果，因此研究出适于加工特种不锈钢的合金牌号有着广泛而重要的意义。传统的碳化钨、钛、钽、铌固溶体粉末的制备主要采用常规的原材料粉末TiO2、C、WC、Ta2O5、Nb2O5按一定比例混合后在碳管炉中高温碳化(碳化温度为2100-2200℃)而成，经强烈球磨后粉末粒度一般为3-5μm左右，难以满足高档硬质合金的要求。其碳化反应过程可以分为两个阶段。第一阶段，Ta2O5与C、Nb2O5与C以及TiO2与C反应生成碳化钽颗粒、碳化铌颗粒和碳化钛颗粒。随后，碳化钽颗粒、碳化铌颗粒、碳化钨颗粒溶解在碳化钛颗粒中，形成稳定的(Ti，W，Ta，Nb)C固溶体。为了加速固溶体形成过程，炉料制备一般采用压团工艺。采用此传统方法制备的碳化钨、钛、钽、铌固溶体粉末固溶不完全，相成分呈现为两相或多相，见图1所示的X衍射图在2θ为40-43度的衍射峰。传统(Ti，W，Ta，Nb)C固溶体粉末电镜图片如图2所示。由图可见粉末颗粒分布不均匀，存在着粗大团聚体和单晶颗粒，其平均粒度为3-5微米。其中粒度最小的颗粒约为1μm左右，粗大的单晶颗粒也约为40-50μm。在硬质合金的制备过程中这些粗大颗粒几乎会保留下来，由于(Ti，W，Ta，Nb)C是TiC基面心立方结构，与钴相的润湿性差。粗大颗粒与钴相的结合力弱，结合处晶界面积大，在合金烧结过程中活性低、扩散速度慢、聚集现象严重，因此粗大颗粒与钴相的接触处可视为微裂纹，影响产品的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高性能YC50硬质合金及其加工方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种高性能YC50硬质合金，配方包括：超细WC粉末、添加剂和钴粉；各组分的重量份数分别是：87-90％的超细WC粉末、0.4-0.5％的添加剂和10-12％的钴粉。一种高性能YC50硬质合金的加工方法，包括步骤一，原材料选取；步骤二，制备(W，Ti，Ta，Nb)C固溶体；步骤三，球磨混合；步骤四，高精度模压；步骤五，脱蜡/真空压力烧结；步骤六，检测入库；其中在上述步骤一中，按照各组分的重量份数分别是：87-90％的超细WC粉末、0.4-0.5％的添加剂和10-12％的钴粉进行选取，并按照重量百分比之和为1进行称取；其中在上述步骤二中，制备(W，Ti，Ta，Nb)C固溶体包括以下步骤：1)超细WC粉末、TaC、NbC、Ti02和炭黑按一定的比例(根据原材料的情况略有微调)进行混合6-8小时；2)卸料装舟进行碳化，碳化完成后球磨并分析结果；其中在上述步骤三中，根据每批原料所生产牌号的球磨因子、性能指标中值，通过计算制定球磨工艺，将上述步骤二中制备所得的(W，Ti，Ta，Nb)C固溶体与超细WC粉末、添加剂和钴粉按照球磨工艺混合打磨；其中在上述步骤四中，将打磨好的粉末加入成型剂后进行高精度模压，制造出坯体；其中在上述步骤五中，采用真空-压力烧结技术和脱蜡压力烧结一体化技术，将压制成型的坯体烧结成成品；其中在上述步骤六中，对上述步骤五中所得的成品进行性能和尺寸的测试，合格本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能YC50硬质合金，其特征在于：配方包括：超细WC粉末、添加剂和钴粉；各组分的重量份数分别是：87‑90％的超细WC粉末、0.4‑0.5％的添加剂和10‑12％的钴粉。

【技术特征摘要】
1.一种高性能YC50硬质合金，其特征在于：配方包括：超细WC粉末、添加剂和钴粉；各组分的重量份数分别是：87-90％的超细WC粉末、0.4-0.5％的添加剂和10-12％的钴粉。2.一种高性能YC50硬质合金的加工方法，包括步骤一，原材料选取；步骤二，制备(W，Ti，Ta，Nb)C固溶体；步骤三，球磨混合；步骤四，高精度模压；步骤五，脱蜡/真空压力烧结；步骤六，检测入库；其特征在于：其中在上述步骤一中，按照各组分的重量份数分别是：87-90％的超细WC粉末、0.4-0.5％的添加剂和10-12％的钴粉进行选取，并按照重量百分比之和为1进行称取；其中在上述步骤二中，制备(W，Ti，Ta，Nb)C固溶体包括以下步骤：1)超细WC粉末、TaC、NbC、Ti02和炭黑按一定的比例(根据原材料的情况略有微调)进行混合6-8小时；2)卸料装舟进行碳化，碳化完成后球磨并分析结果；其中在上述步骤三中，根据每批原料所生产牌号的球磨因子、性能指标中值，通过计算制定球磨工艺，将上述步骤二中制备所得的(W，Ti，Ta，Nb)C固溶体与超细WC粉末、添加剂和钴粉按照球磨工艺混合打磨；其中在上述步骤四中，将打磨好的粉末加入成型剂后进行高精度模压，制造出坯体；其中在上述步骤五中，采...

【专利技术属性】
技术研发人员：李望梅，何国安，李振艺，
申请(专利权)人：河源普益硬质合金厂有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44