[发明专利]一种硬质合金及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种硬质合金，包括：5‑10wt％的钴、0.5‑1.5wt％的碳化铬和余量的碳化钨，碳化钨包括非片状碳化钨晶粒和片状晶碳化钨，其中片状晶碳化钨占总硬质合金质量18‑40wt％。本发明提供的硬质合金中含有合适量的片状晶碳化钨，可以在相当硬度的条件下，大幅度提高合金的抗粘着磨损性能，将其用作不锈钢线材轧制用辊环，可实现不锈钢线材轧制吨位的30％的提升。

技术领域

本发明属于硬质合金技术领域，涉及一种硬质合金及其制备方法和应用。

背景技术

从高线轧机问世以来，硬质合金辊环就应运而生，并且随着轧制技术的发展而不断改进。高线轧制用辊环要求使用的硬质合金热传导性能好、高温下硬度下降少、耐热疲劳性能好、耐磨性好、强度高。硬质合金辊环是在硬质合金刀具材料基础上发展起来的，它是一种以难熔金属化合物(如WC、TaC、TiC、NbC等)为基体，以过渡族金属(如Co、Fe、Ni)为粘结相，通过粉末冶金方法制备的金属陶瓷工具材料。硬质合金辊环的生产工艺过程主要是先将原料按一定成分比例湿磨混合，喷雾干燥制备成混合料，然后压制成型，经压力烧结后的毛坯经粗车、消除应力等工艺过程，最后精车并磨削加工成形。对需要耐热疲劳、耐冲击的硬质合金辊环材料，粗晶WC硬质合金更加合适，因而，目前硬质合金辊环材料普遍采用粗晶WC为原料，其合金呈现出粗晶硬质合金的组织与性能特征。根据粘结相金属不同，硬质合金辊环材料成分多为WC-Co和WC-Co-Ni-Cr两大系列。

不锈钢是不锈钢和耐酸钢的总称。不锈钢之所以很少生锈，主要是因为其有较高的抗腐蚀性，通常材料中含Cr量在10％以上，并含有大量的Ni成分，在较高的温度下也能保持一定的强度。市场上常选用的钢种有304、316、316L等。与45钢中碳钢硬线及其他钢种相比，高线轧制中的不锈钢线材显得难轧制加工。根据不锈钢的材料特性，主要有以下几个因素影响其加工性能：(1)粘结磨损现象严重，由于不锈钢含有较高的合金元素，因此在高温轧制过程中(大于1000℃)容易粘接在硬质合金轧槽表面，并与辊环材料中的粘结相金属发生扩散，因不锈钢塑性和韧性较好，使得在轧制过程中轧槽表面粘结金属不易分离，导致形成较大的轧制抗力，发生严重的粘着磨损；(2)不锈钢加工硬化严重，线膨胀系数大等，这些因素也加快了轧槽的磨损。目前常用的硬质合金辊环用于不锈钢线材轧制时，辊环的抗粘着磨损能力差，辊环的使用寿命低，使用后轧槽表面质量差。

发明内容

本发明针对不锈钢线材的特点，提供了一种硬质合金，其具有优良的抗粘着磨损性，将该硬质合金用作不锈钢线材轧制用辊环时，能够降低与不锈钢在高温下的亲和性，提高不锈钢线材轧制吨位。

根据本发明的第一方面，提供了一种硬质合金，其包括以下组分或由以下组分组成：5-10wt％的钴、0.5-1.5wt％的碳化铬和余量的碳化钨。

根据本发明的优选实施方式，所述碳化钨包括非片状碳化钨晶粒和片状晶碳化钨。

根据本发明的优选实施方式，所述片状晶碳化钨占总硬质合金质量18-40wt％，优选25-35wt％，更优选28-32wt％。

根据本发明的优选实施方式，所述片状晶碳化钨的粒度为5-15μm，例如可以为5μm、6μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、14μm、15μm以及它们之间的任意范围，优选为8-12μm。

根据本发明的优选实施方式，所述非片状碳化钨非片状碳化钨晶粒的粒度为2-6μm，例如可以为2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、5μm、5.5μm、6μm以及它们之间的任意范围，优选为2-4μm。

根据本发明的一个优选实施方式，所述片状晶碳化钨的粒度为10μm，和/或，非片状碳化钨晶粒的粒度为4μm。

根据本发明的优选实施方式，所述硬质合金中钴的含量为5-10wt％，例如5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％以及它们之间的任意的值，优选6-8wt％。