本发明专利技术公开了一种模具用高温韧性硬质合金材料及其制备方法，其包括如下重量百分比的合金组分：WC 79.1～79.5%，Co 11.5～11.9%，Ni 7.4～7.8%和Cr3C2 1.3～1.4%，各组分之和为100%。本发明专利技术一种模具用高温韧性硬质合金材料，通过合理的配方设计和制备工艺的调整，使所制备的硬质合金材料具有良好的耐高温性能，其高温强度和韧性性能好，可有效防止模具在高温热锻工序或高温热挤压过程中出现变形、龟裂及掉块等现象，大大提高了模具的使用寿命。
A high temperature tough cemented carbide material for die and its preparation method
The invention discloses a high temperature tough cemented carbide material for die and its preparation method, which comprises the following alloy components of weight percentage: WC 79.1-79.5%, Co 11.5-11.9%, Ni 7.4-7.8% and Cr3C2 1.3-1.4%, and the sum of each component is 100%. The high temperature toughness cemented carbide material used in the die has good high temperature resistance and good high temperature strength and toughness through reasonable formulation design and preparation process adjustment, which can effectively prevent the deformation, cracking and falling of the die during high temperature hot forging process or high temperature hot extrusion process, and greatly improve the die's quality. Service life.
【技术实现步骤摘要】
一种模具用高温韧性硬质合金材料及其制备方法
本专利技术涉及金属模具材料领域，特别是涉及一种模具用高温韧性硬质合金材料及其制备方法。
技术介绍
热锻模具、热挤压模具均是在高温、高压、磨损和热疲劳等恶劣条件下将金属坯料通过锻造或挤压模具型腔形成所要求形状的金属配件的模具。随着金属坯料材质的不同，所需要的锻造或热挤压温度也不同，因此，对热锻模具或热挤压模具自身的耐高温性能、高温下的强度和韧性要求也不同。硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料，具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，是制备热锻模具和热挤压模具的理想材料。但目前用于热锻模具和热挤压模具的硬质合金材料大都为一般合金材料，这种合金材料在高温下的机械性能较差，在高温使用时，模具容易出现变形，产生龟裂及容易掉块等缺陷，不仅使得模具自身的使用寿命较短，也影响了用该类模具成型的产品质量。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种模具用高温韧性硬质合金材料及其制备方法，能够有效解决现有热锻模具和热挤压模具存在的上述缺点。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种模具用高温韧性硬质合金材料，其包括如下重量百分比的合金组分：WC79.1～79.5%，Co11.5～11.9%，Ni7.4～7.8%和Cr3C21.3～1.4%，各组分之和为100%。在本专利技术一个较佳实施例中，所述WC包括平均粒径为6μm和9μm的两种粒径尺寸的颗粒。在本专利技术一个较佳实施例中，平均粒径为6μm的所述WC与平均粒径为9μm的所述WC的质量比为4～5：1。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种模具用高温韧性硬质合金材料的制备方法，包括如下步骤：（1）配料：将两种粒径的WC、Co、Ni和Cr3C2按上述配方量称取，备用；（2）研磨混合：将上述物料依次加入球磨桶中，然后加入一定量溶剂油，混合研磨，得到一定粒径的湿磨料浆；（3）干燥过筛：向步骤（2）中得到的湿磨料浆中加入低熔点石蜡，搅拌使上述湿磨料浆干燥，然后过400目筛，滤除杂质；（4）压制成型：将经过筛处理后的料粒进行压制成型，得到半成品；（5）烧结成型：将压制后的半成品放入烧结炉中，在惰性气氛条件下经高温加压烧结后，冷却得到所述模具用高温韧性硬质合金材料。在本专利技术一个较佳实施例中，所述步骤（2）中，所述溶剂油的加入量为所述WC、Co、Ni和Cr3C2总质量的1/5～1/4；所述混合研磨的工艺条件为：球料比10：1，球磨时间为15～20h，所得湿磨料浆的平均粒径为1.5～3μm。在本专利技术一个较佳实施例中，所述步骤（5）中，所述烧结的工艺条件为：在惰性氩气气氛，10～15MPa的压力条件下，先以3～5℃/min的升温速度从室温升至500℃，恒温保持30～60min，然后以8～10℃/min的升温速度从500℃升温至1000～1100℃，恒温保持30～60min，最后再以3～5℃/min的升温速度从1000～1100℃升温至1500～1550℃，恒温保持30～45min。在本专利技术一个较佳实施例中，所述步骤（5）中，所述冷却的工艺条件为：在惰性氩气气氛，5～8MPa的压力条件下，先以15～30℃/min的降温速率从1500～1550℃降温至500～800℃，恒温保持1～2h，然后惰性氩气气氛，常压条件下自然冷却至室温。本专利技术的有益效果是：本专利技术一种模具用高温韧性硬质合金材料，通过合理的配方设计和制备工艺的调整，使所制备的硬质合金材料具有良好的耐高温性能，其高温强度和韧性性能好，可有效防止模具在高温热锻工序或高温热挤压过程中出现变形、龟裂及掉块等现象，大大提高了模具的使用寿命。附图说明图1是本专利技术一种模具用高温韧性硬质合金材料放大1500倍的金相显微镜图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。本专利技术实施例包括：本专利技术揭示了一种模具用高温韧性硬质合金材料，其包括如下重量百分比的合金组分：WC79.1～79.5%，Co11.5～11.9%，Ni7.4～7.8%和Cr3C21.3～1.4%，各组分之和为100%。其中，所述WC包括平均粒径为6μm和9μm的两种粒径尺寸的颗粒，且平均粒径为6μm的所述WC与平均粒径为9μm的所述WC的质量比为4～5：1。上述一种模具用高温韧性硬质合金材料的制备方法，其包括如下步骤：（1）配料：将两种平均粒径的WC、Co、Ni和Cr3C2按上述配方量称取，备用；（2）研磨混合：将上述物料依次加入球磨桶中，然后加入占所述WC、Co、Ni和Cr3C2总质量的1/5～1/4的溶剂油，在10：1的球料比的条件下混合研磨15～20h，得到平均粒径为1.5～4μm的湿磨料浆；（3）干燥过筛：向步骤（2）中得到的湿磨料浆中加入低熔点石蜡，搅拌使上述湿磨料浆干燥，然后过400目筛，滤除杂质；（4）压制成型：将经过过筛处理后的混合料粒进行压制成型，得到半成品；（5）烧结成型：将压制后的半成品放入烧结炉中，在惰性氩气气氛下经高温加压烧结后，冷却得到所述模具用高温韧性硬质合金材料；具体的烧结工艺条件为：在惰性氩气气氛下，10～15MPa的压力条件下，先以3～5℃/min的升温速度从室温升至500℃，恒温保持30～60min，然后以8～10℃/min的升温速度从500℃升温至1000～1100℃，恒温保持30～60min，最后再以3～5℃/min的升温速度从1000～1100℃升温至1500～1550℃，恒温保持30～45min。具体的冷却工艺条件为：在惰性氩气气氛，以及5～8MPa的压力条件下，先以15～30℃/min的降温速率从1500～1550℃降温至500～800℃，恒温保持1～2h，然后惰性氩气气氛，常压条件下自然冷却至室温。上述方法制备的一种模具用高温韧性硬质合金材料，其可在1300℃以上的高温环境下使用，其物理性能测试如下：硬度为80～85HRD；拉伸强度为2600～3200N/mm2；密度为12～15g/cm3，断裂表面为韧性断裂。实施例1以配置100kg混合硬质合金材料为例。称取平均粒径为6μm的WC颗粒62kg和平均粒径为9μm的WC颗粒15.5kg，再称取Co粉21.8～22.2kg，Cr3C20.8～1.2kg，Ni7.4～7.8kg，依次加入球磨桶中，再加入28kg溶剂油，混合研磨20h，得到平均粒径为1.5～4μm的湿磨料浆，然后加入适量的低熔点石蜡，搅拌干燥，然后将干燥后的混合料过400目筛，以去除其中的杂质，最后按要求压制成所需形状的半成品，再经过高温加压烧结成型，冷却后得到所述硬质合金材料。具体地，所述高温加压烧结成型的工艺条件为：在惰性氩气气氛下，10～15MPa的压力条件下，先以5℃/min的升温速度从室温升至500℃，恒温保持30min，然后以10℃/min的升温速度从500℃升温至1000～1100℃，恒温保持60min，最后再以5℃/min的升温速度从1000～1100℃升温至1500～1550℃，恒温保持45min。具体的冷却工艺条件为：在惰性氩气气氛，5～8MPa的压力条件下，先本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种模具用高温韧性硬质合金材料，其特征在于，其包括如下重量百分比的合金组分：WC 79.1～79.5%，Co 11.5～11.9%，Ni 7.4～7.8%和Cr3C2 1.3～1.4%，各组分之和为100%。
【技术特征摘要】
1.一种模具用高温韧性硬质合金材料，其特征在于，其包括如下重量百分比的合金组分：WC79.1～79.5%，Co11.5～11.9%，Ni7.4～7.8%和Cr3C21.3～1.4%，各组分之和为100%。2.根据权利要求1所述的模具用高温韧性硬质合金材料，其特征在于，所述WC包括平均粒径为6μm和9μm的两种粒径尺寸的颗粒。3.根据权利要求2所述的模具用高温韧性硬质合金材料，其特征在于，平均粒径为6μm的所述WC与平均粒径为9μm的所述WC的质量比为4～5：1。4.一种如权利要求1至3任一项所述的模具用高温韧性硬质合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）配料：将两种粒径的WC、Co、Ni和Cr3C2按上述配方量称取，备用；（2）研磨混合：将上述物料依次加入球磨桶中，然后加入一定量溶剂油，混合研磨，得到一定粒径的湿磨料浆；（3）干燥过筛：向步骤（2）中得到的湿磨料浆中加入低熔点石蜡，搅拌使上述湿磨料浆干燥，然后过400目筛，滤除杂质；（4）压制成型：将经过筛处理后的料粒进行压制成型，得到半成品；（5）烧结成型：将压制后的半成品放入烧结炉中，在惰性气氛条件下经高温加压烧结后，冷却得到所述模具用高温韧性硬...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘成凡，
申请(专利权)人：常熟中材钨业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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