[发明专利]一种大尺寸碳化钛钢结硬质合金复合双基材料制造工艺

说明书

本发明公开了一种大尺寸碳化钛钢结硬质合金复合双基材料制造工艺，它包括以下步骤：步骤1：双金属复合材料类型确定，通过对实际产品的使用工况等的分析和性价比核算，确定使用钢结硬质合金的类型。有益效果在于：本发明中的钢结硬质合金的配方，能够根据实际工况的不同进行不断的调整，工艺简单，设备投入低、耐磨层厚度大，同时耐磨层选择灵活，可根据工况条件随时调整耐磨层的性能参数，大大提高了钢结硬质合金的制造质量；本发明以陶瓷承烧盒为成型保护层，以防氧化涂层为烧结保护层，在生产过程中可以大大降低对设备的要求，进而降低生产成本。

技术领域

本发明涉及到大尺寸钢结硬质合金制造技术领域，尤其涉及一种大尺寸碳化钛钢结硬质合金复合双基材料制造工艺。

背景技术

硬质合金是一类以增强硬度和耐磨性的金属碳化物为基体相，以增强韧性的过渡族金属为粘结相，通过粉末冶金法制成的合金材料；硬质合金具有较好的耐磨性和耐蚀性，尤其在高温下，仍能保持高硬度；硬质合金被用于制造各种切削用具、磨具、量具和耐磨零件，广泛地应用在地质勘查、石油开采、采矿及筑路工程等领域。目前，由于硬质合金相对成本高，尺寸有限，塑性和冲击韧性较差，绝大多数钢结硬质合金均镶嵌或者作为涂层用在在韧性较好的工具钢工作部位，这样可以使工具钢来承受主要的冲击载荷，提高使用性能，节约成本；钢结硬质合金是以碳化物为硬质相，以钢为粘结相，由粉末冶金方法制成，它既具有类似于合金工具钢的可加工性和热处理工艺性，又具有硬质合金所特有的高强度、高硬度、高耐磨性等优点；碳化钛的的成本只有碳化钨的三分之一左右，目前已在越来越多的行业得到应用，均有极为广阔的发展前景。

目前硬质合金镶嵌在钢上主要采用的是焊接法和涂层法，焊接法工艺简单，但是钢结硬质合金焊接性能不好，对焊接技术要求高，焊接质量控制难度较大，真空扩散焊等高端焊接工艺设备投入大，涂层法设备投入较大，而且涂层厚度受限制，表面易产生裂纹等缺陷。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种大尺寸碳化钛钢结硬质合金复合双基材料制造工艺。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种大尺寸碳化钛钢结硬质合金复合双基材料制造工艺，它包括以下步骤：

步骤1：双金属复合材料类型确定，通过对实际产品的使用工况等的分析和性价比核算，确定使用钢结硬质合金的类型，如高锰钢钢结硬质合金、不锈钢钢结硬质合金、高铬钢钢结硬质合金等和复合的材料类型如普通Q235合金钢、高锰钢、铬钼钢等，并进一步确定复合层厚度和零部件外形尺寸以及最重要的复合面结构等设计数据；

步骤2：根据步骤1核算数据制造钢结硬质合金粉末与复合基体材料工艺参数，并采用喷砂、超声波清洗等方式除油除锈，消除复合面的杂质，计算所需厚度复合层的粉末重量，并根据粉末的密度和堆积比在复合层表面通过振动平台均匀布置，得到含复合层的复合材料毛坯；

步骤3：在步骤2所得复合材料毛坯表面均匀覆盖自制的防氧化保护层；

步骤4：将步骤3所制得的复合材料置于烧结炉中进行烧结，烧结温度根据复合材料材质不同选择不同的烧结工艺，最终烧结温度控制在1330℃-1420℃之间；

步骤5：将步骤4制得的烧结件放入马弗炉中进行一系列热处理，消除内应力；

步骤6：产品后续处理，工件经过机加工修型、打磨、抛光等一系列精加工程序最终得到符合最初设计要求的合格产品。

进一步的，所述步骤3中的防氧化层为一定比例得到粘结剂与氧化铝、氧化镁、高岭土、石英粉、叶腊石、膨润土等粉末混合而成。

进一步的，所述步骤4中需要在烧结过程中根据预支件材质类型的不同选择高纯氮气或者氩气进行充气保护，通过氮气或氩气的保护能够防止工件在烧结时的氧化。