为了改善合金钢的硬度、耐磨性，制备了一种铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金‑多元低合金钢。采用140‑200目的Ti粉、石墨粉、Cr粉、羰基铁粉、硅铁粉、钼铁粉、锰铁粉等合金粉末为原料，铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金‑多元低合金钢，铸造烧结原位生成工艺能够抑制烧结过程中硬质合金晶粒的长大，使制得的硬质合金具有均匀的内部结构及物相组成，提高硬质合金的力学性能。所制得的铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金‑多元低合金钢，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。本发明专利技术能够为制备高性能的钢结硬质合金提供一种新的生产工艺。
TiC steel-bonded carbide-multicomponent low alloy steel prepared by casting sintering
In order to improve the hardness and wear resistance of alloy steel, a cast-sintered TiC steel-bonded carbide steel with multi-component low alloy was prepared. TiC steel-bonded cemented carbide Mechanical properties of high cemented carbides. The hardness, densification degree and flexural strength of TiC steel-bonded carbide multi-component low alloy steel prepared by casting sintering have been greatly improved. The invention can provide a new production process for preparing high-performance steel-bonded cemented carbide.
【技术实现步骤摘要】
一种铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金-多元低合金钢所属
本专利技术涉及一种硬质合金材料，尤其涉及一种铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金-多元低合金钢。
技术介绍
硬质合金是以难熔金属碳化物(碳化钨、碳化钛、碳化钽、碳化铌和碳化钒等)为基，铁族金属钴或镍等做粘结金属而制成的具有金属性质的粉末冶金材料，其具有良好的硬度、韧性及耐磨性，是机械密封中最常用的硬质摩擦副材料。钢结硬质合金是以钢为粘结相，以碳化物为硬质相，采用粉末冶金方法制备的一种介于工具钢和普通硬质合金之间的铁基复合材料，既有硬质合金的高硬度、高耐磨性和高强度，又同时具有钢的可加工性、可热处理性、可锻性和可焊接性。TiC浅灰色，立方晶系，不溶于水，具有很高的化学稳定性，与盐酸、硫酸几乎不起化学反应，但能够溶解于王水，硝酸，以及氢氟酸中，还溶于碱性氧化物的溶液中。TiC是具有金属光泽的铁灰色晶体,属于NaCl型面心立方结构,晶格常数为0.4329nm,空间群为Fm3m,在晶格位置上碳原子与钛原子是等价的,TiC原子间以很强的共价键结合,具有类似金属的若干特性,如高的熔点、沸点和硬度,硬度仅次于金刚石,有良好的导热和导电性,在温度极低时甚至表现出超导性。因此,TiC被广泛用于制造金属陶瓷,耐热合金、硬质合金、抗磨材料、高温辐射材料以及其它高温真空器件,用其制备的复相材料在机械加工、冶金矿产、航天和聚变堆等领域有着广泛的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了改善合金钢的硬度、耐磨性，设计了一种铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金-多元低合金钢。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金-多元低合金钢的制备原料包括：140-200目的Ti粉、石墨粉、Cr粉、羰基铁粉、硅铁粉、钼铁粉、锰铁粉等合金粉末。铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金-多元低合金钢的制备步骤为：将原始粉末按实验设计方案称重、配料，配好后倒入硬质合金球磨罐中进行湿磨，球磨介质为四氯化碳，球磨机转速为70r/min，球料比为8:1，球磨时间为24h。球磨结束后，将制得的粒料进行真空干燥，随后加入成形剂进行制粒。将制好的粉末加至万能试验机中进行压制成形，然后放入真空烧结炉中进行烧结，烧结温度为1460℃，保温时间为90min。铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金-多元低合金钢的检测步骤为：质量用F210型电子天平，密度采用阿基米德排水法，物相分析用D8Advance型X射线衍射仪，微观结构采用NanoSEM430超高分辨率场发射扫描电镜，硬度和断裂韧性通过Vickers压痕法测量。所述的铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金-多元低合金钢，其结合界面处存在明显的过渡层，该过渡层结构均匀，与基体冶金结合良好。所述的铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金-多元低合金钢，过渡层的物相组成也较为均匀，Fe元素和Cr元素主要分布在粘结相中；Ti元素存在于原位生成的硬质相颗粒中；C元素主要分布于硬质相颗粒及其周围，在粘结相中含量较低。所述的铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金-多元低合金钢，铸造烧结原位生成工艺能够抑制烧结过程中硬质合金晶粒的长大，使制得的硬质合金具有均匀的内部结构及物相组成，提高硬质合金的力学性能。本专利技术的有益效果是：采用140-200目的Ti粉、石墨粉、Cr粉、羰基铁粉、硅铁粉、钼铁粉、锰铁粉等合金粉末为原料，经过配料、球磨、干燥、制粒、成形、烧结工艺成功制备了具有优异力学性能的铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金-多元低合金钢。其中，TiC钢结硬质合金和多元低合金钢之间存在结合界面，该界面结构均匀，与基体结合良好，且铸造烧结原位生成工艺能够抑制烧结过程中硬质合金晶粒的长大。所制得的铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金-多元低合金钢，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。本专利技术能够为制备高性能的钢结硬质合金提供一种新的生产工艺。具体实施方式实施案例1：铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金-多元低合金钢的制备原料包括：140-200目的Ti粉、石墨粉、Cr粉、羰基铁粉、硅铁粉、钼铁粉、锰铁粉等合金粉末。铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金-多元低合金钢的制备步骤为：将原始粉末按实验设计方案称重、配料，配好后倒入硬质合金球磨罐中进行湿磨，球磨介质为四氯化碳，球磨机转速为75r/min，球料比为7:1，球磨时间为23h。球磨结束后，将制得的粒料进行真空干燥，随后加入成形剂进行制粒。将制好的粉末加至万能试验机中进行压制成形，然后放入真空烧结炉中进行烧结，烧结温度为1500℃，保温时间为85min。铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金-多元低合金钢的检测步骤为：质量用F210型电子天平测量，密度采用阿基米德排水法测量，物相分析用D8Advance型X射线衍射仪，微观结构采用NanoSEM430超高分辨率场发射扫描电镜，硬度和断裂韧性通过Vickers压痕法测量。实施案例2：母体材料和烧结复合层之间存在明显的过渡层，沿结合界面平直分布，质量均匀，宽度在0.7～1.2mm之间。过渡层在外观上沿着垂直方向大致可分为左右两部分，左侧组织类似母体组织，腐蚀后颜色偏浅，是因为烧结层中的Cr、Ni扩散到母体中，抗腐蚀性增强造成的；右侧组织接近烧结层组织，但较烧结层更为致密，是因为母体金属液渗透作用造成的。实施案例3：铸造烧结TiC钢结硬质合金/多元低合金钢之间存在一个硬度渐变的狭窄区域，这个区域的宽度反映了结合界面过渡层的厚度。硬度过渡区的存在，是因为烧结过程中坯体液相烧结时合金元素向基体材料扩散，同时基体金属液也向坯体中渗透，生成了性能介于两者之间的组织。实施案例4：C、Ti、Ni等元素从烧结层表面向基体材料方向均有明显的扩散。综合分析铸造烧结TiC钢结硬质合金/多元低合金钢结合界面微观形貌，观察硬度分布和合金元素分布结果，可判定两者结合界面为冶金结合。实施案例5：复合层已经完成液相烧结，但由于烧结是在常压下进行的，复合层致密程度稍低，孔隙率约为7%。铸造烧结复合材料层中的合金元素中，Fe元素和Cr元素主要分布在粘结相中；Ti元素存在于原位生成的硬质相颗粒中；C元素主要分布于硬质相颗粒及其周围，在粘结相中含量较低；Ni、Mo和Si没有明显的分布特征。实施案例6：TiC钢结硬质合金烧结层中生成大量尺寸细小的TiC颗粒，体积分数大约在55%～65%，直径大多在0.6～1μm之间；颗粒形状规则，没有明显的棱角，多数近似球形；其分布均匀，无团聚现象；原位生成的硬质相颗粒与粘结相间界面干净无夹杂物，结合良好。原位生成的硬质相颗粒，绝大部分为灰黑色，但在烧结层表面和其他一些部位，有个别硬质相颗粒局部或者整体为深黑色。其中Ti和C的含量分别高达50.6%和28%：C和Ti的含量也都达到了32%以上，同时N含量达到了7%以上。实施案例7：烧结成形后复合层中的硬质相有TiC和Ti(C，N)。作为构成Ti(C，N)基础的TiN和TiC，都属于立方晶型的化合物，两者的晶格常数非常接近，在晶粒中极易相互嵌套生长；且均可存在于明显低于它的碳和氮的化学计量值的成分之中。所以在高温烧结过程中，TiC和TiN能够发生反应，生成不同碳、氮含量的Ti(C，N)固溶体。因此可知烧结生成的硬质相颗粒中灰黑色的颗粒是TiC颗粒，而深黑色的是TiC和T本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金‑多元低合金钢的制备原料包括：140‑200目的Ti粉、石墨粉、Cr粉、羰基铁粉、硅铁粉、钼铁粉、锰铁粉等合金粉末。
【技术特征摘要】
1.一种铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金-多元低合金钢的制备原料包括：140-200目的Ti粉、石墨粉、Cr粉、羰基铁粉、硅铁粉、钼铁粉、锰铁粉等合金粉末。2.根据权利要求1所述的铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金-多元低合金钢，其特征是铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金-多元低合金钢的制备步骤为：将原始粉末按实验设计方案称重、配料，配好后倒入硬质合金球磨罐中进行湿磨，球磨介质为四氯化碳，球磨机转速为70r/min，球料比为8:1，球磨时间为24h，球磨结束后，将制得的粒料进行真空干燥，随后加入成形剂进行制粒，将制好的粉末加至万能试验机中进行压制成形，然后放入真空烧结炉中进行烧结，烧结温度为1460℃，保温时间为90min。3.根据权利要求1所述的铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金-多元低合金钢，其特征是铸造烧结制备的TiC钢结硬质合金-多元低合金钢的检测步骤为：质量用F21...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡松华，
申请(专利权)人：胡松华，
类型：发明
国别省市：辽宁,21
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