[发明专利]一种锰钢基钢结硬质合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锰钢基钢结硬质合金，包括质量百分比为45％‑55％的TiC硬质相和质量百分比为55％‑45％的粘结相，所述粘结相包括化学成分质量百分比为8.0‑10.0％的Mn、2.5‑3.5％的Ni、0.6‑2.0％的Mo、0.5‑1.5％的C、0.2‑0.8％的Cr，余量为铁和不可避免的杂质。一种锰钢基钢结硬质合金的制备方法包括：1)配料；2)湿磨，湿磨时加入10‑50％的柱状研磨体；3)烧结，在1370‑1390℃下，保温40‑60min，随炉冷却到室温；4)热处理，加热到1050‑1100℃，保温1‑5小时，然后水冷。制备的钢结硬质合金的抗弯强度≥2100MPa，硬度为64‑66HRC，室温冲击韧性为12‑14J/cm²，烧结密度为理论密度的98％以上，相对耐磨性为11.52‑15.34。

技术领域

本发明属于钢结硬质合金及其制备方法的技术领域，尤其涉及一种锰钢基钢结硬质合金及其制备方法。

背景技术

钢结硬质合金是以钢为粘结相，以难熔金属碳化物(主要是以碳化钛、碳化钨)作为硬质相，用粉末冶金方法制备的一种组合材料。钢结硬质合金的主要性能介于钢与硬质合金之间，它兼有两种材料的特点和长处，是填补它们之间空白的一种新兴工程材料。钢结硬质合金与钢材相比具有无法比拟的高硬度、高耐磨性和淬透性，同时具有与钢材相近的机械加工、热处理和焊接性能。

钢结硬质合金具有良好的物理机械性能，在硬化状态下具有很高的硬度，其耐磨性与高钴硬质合金相当，甚至更高，材料强度和耐冲击性较一般硬质合金高。这是由于它含有较高的硬质相，同时呈圆形的硬质相晶粒在工作时与工件表面形成滚动摩擦，使其具有高耐磨性和较小的破坏性。钢结硬质合金还具有较小的比重，较高的比强度、良好的自润滑性、高阻尼特性与固有的频率。钢结硬质合金还具有优异的化学稳定性，具有一定的耐高温、抗氧化和抗腐蚀性能，其抗腐蚀性主要取决于粘结相的成分。钢结硬质合金综合了钢和硬质合金的特点，构成了自己独特的综合性能优势，这种优异的综合性能，使的它在工模具材料、耐磨及减震零件、耐高温及耐腐蚀构件、冲击及破碎工具、刃具、量卡具等测量仪器，以及国防军工材料、航海、航空航天材料等对材料比重和综合性能有特殊要求的领域有着广阔的应用前景。

现有技术制备钢结硬质合金时湿磨多是采用球形的研磨体进行研磨，为了提高球磨的效果，减小粉末颗粒的尺寸，需要采用较长的研磨时间，工作效率较低。如果球磨后的颗粒尺寸较大就需要在较高的温度或较长的时间下烧结，导致硬质相长大，降低烧结材料的力学性能。并且硬质颗粒与粘接相之间的润湿性很差，导致烧结材料的力学性能和耐磨性能较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种锰钢基钢结硬质合金及其制备方法，解决现有技术中粉末湿磨时研磨效率低、硬质颗粒与粘结相润湿性差的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种锰钢基钢结硬质合金，包括质量百分比为45％-55％的TiC硬质相和质量百分比为55％-45％的粘结相，所述粘结相包括化学成分质量百分比为8.0-10.0％的Mn、2.5-3.5％的Ni、0.6-2.0％的Mo、0.5-1.5％的C、0.2-0.8％的Cr，余量为铁和不可避免的杂质。

优选的，所述TiC硬质相的质量百分比为50％，所述粘结相各化学成分质量百分比Mn：9.0％、Ni：3.0％、Mo：1.0％、C：1.0％、Cr：0.5％，余量为铁和不可避免的杂质。

优选的，所述TiC粉末尺寸为3.0-3.5μm。

优选的，所述粘结相中镍粉的颗粒尺寸为6-8μm，所述粘结相中其他粉末颗粒尺寸为10-15μm。

优选的，所述粘结相体系中碳锰比为1∶8-14。

一种上述锰钢基钢结硬质合金的制备方法，包括以下具体步骤：

1)配料，根据配比成分或换算后的成分称取碳化钛粉、锰铁粉、镍粉、钼粉、石墨粉、碳化铬粉和铁粉；