本发明涉及金属材料加工,特别涉及一种耐磨的钨钢材料及其生产工艺。
背景技术:
1、钨钢,又称为硬质合金,是指至少含有一种金属碳化物组成的烧结复合材料。
2、钨钢具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能,特别是它的高硬度和耐磨性,即使在500℃的温度下也基本保持不变,在1000℃时仍有很高的硬度。
3、随着中国汽车产业急速扩张,汽车零部件加工的切削工具的需求不断增大,钢铁、交通、建筑等领域对硬质合金的需求也愈发旺盛。
4、而随着科技的进步,各个领域对于钨钢材料的要求也在不断的增加,特别是刀具领域,对于其耐磨性的要求更高,为此,人们研发了一些耐磨的钨钢材料。
5、现有专利授权号为cn113621898a,专利名称为无金属粘结相钨钢硬质合金的制备工艺的发明专利记载了施工流程有原料配比→干燥处理→压制处理→烧结处理→淬火处理→均匀化处理→性能检测→微观分析,其主要成分与质量含量为:c:0.5%、cr:15%、cu:1%、mo:2%、m i:0.3%、n i:0.25%、w:0.25%、fe:余量。本发明通过调整钨钢热处理工艺,通过淬火后回火的方式,以消除钨钢铸锭残余应力,改善加工性能,通过调整压制处理工艺,在压制的过程中不使用成形剂,因而在烧结的过程中不需要进行脱脂环节,简化了制备流程,且通过二次加压的可提高钨钢硬质合金的密度,并且钨钢硬质合金基本上不出现裂纹,提高了钨钢硬质合金的质量,保证了该配比方案的实用性与优良性。
6、目前现有的钨钢材料的研发方向主要是钨钢材料的硬度和断裂韧性,其耐磨性能为附带的能力,在以往的正常加工过程中,普通的硬质合金材料均能够满足需求,但是随着科技的进步,现有设备通常不停机工作,刀片在高强度工作时,其对高温耐磨性要求非常高,一般的硬质合金材料在高温使用时会出现一定程度的磨损,使得加工精度下降,满足不了人们的需要,为此,我们发明了一种耐磨的钨钢材料及其生产工艺。
技术实现思路
1、本发明的主要目的在于提供一种耐磨的钨钢材料及其生产工艺,可以有效解决背景技术中的问题。
2、为实现上述目的,本发明采取的技术方案为:
3、一种耐磨的钨钢材料,该耐磨材料以重量百分比计包括以下组分:铝50-70份、钴100-120份、铬90-110份、铁90-110份、镍80-100份、钛100-110份、钨180-200份,钇10-12份和钽15-18份,其他为不可避免的杂质。
4、一种耐磨的钨钢材料,该耐磨材料以重量百分比计包括以下组分:铝60份、钴110份、铬100份、铁100份、镍90份、钛105份、钨190份,钇11份和钽16份,其他为不可避免的杂质。
5、优选的,一种耐磨的钨钢材料的生产工艺,包括以下步骤:
6、(1)、原料配比,称量制备钨钢材料的原料;
7、(2)、原料处理:将称量后的原料进行混合以及研磨;
8、(3)、原料烧结:对研磨后的混合料进行筛分,并对筛分后的原料进行烧结加工;
9、(4)、热处理:对烧结后的合金进行均匀化处理;
10、(5)、打磨处理:对热处理后的硬质合金进行打磨,得到钨钢材料。
11、优选的,原料配比时按照比例称量纯度为99%以上的钨粉、铝粉、钴粉、铬粉、铁粉、镍粉、钛粉、钇粉和钽粉。
12、优选的,原料处理步骤中原料混合时采用混粉机对所有粉末进行混粉,混粉时采用氩气为保护气氛,混合机混合原料的速度为80-100r/min,原料混合的时间为4-6h;
13、原料处理步骤原料研磨时将混粉后的粉末放置于球磨罐中进行第一次研磨,球磨罐中球料比为6:1,并且通过无水乙醇作为湿磨介质,无水乙醇与粉末的质量比为1:5,并采用氩气为保护气氛,研磨的转速为320r/min,研磨24h;
14、第一次研磨后将研磨的原料置于真空干燥箱中进行干燥,干燥的温度为70℃,干燥12h;
15、对干燥后的原料进行二次研磨,二次研磨球磨罐中球料比为5:1,并采用氩气为保护气氛,研磨的转速为500r/min,研磨1-2h。
16、优选的,对研磨后的混合料进行筛分时采用500目的筛网,烧结加工采用真空热压烧结。
17、优选的,所述真空热压烧结包括以下步骤:
18、预处理:将筛分后的混合粉末装入石墨模具中,并且进行预压处理;
19、烧结成型:将预压处理石墨模具放入烧结炉炉腔中,抽真空后进行烧结。
20、优选的,步骤预处理中,预压处理时,压力机施加的压力大小为25-30mpa,压制时间为30-40min。
21、优选的,步骤烧结成型时,烧结炉炉腔抽真空至1.0×10-2pa,烧结炉的升温速率为100℃/min,烧结的温度为1400℃,烧结高温保温时长5min,烧结保温初期施加给石墨模具的压力为25mpa,烧结保温时期压力变化速率为2mpa/min。
22、优选的,均匀化处理时将烧结成型的硬质合金置于700℃的均化炉中保温20min,然后将升温至850℃中保温30min。
23、优选的,打磨时依次采用800目和1000目的金刚石砂盘打磨,打磨后采用5-10μm粒度的细磨抛光膏抛光并进行清洗,得到钢材料。
24、与现有技术相比,本发明一种耐磨的钨钢材料及其生产工艺,具有如下
25、有益效果:
26、1、本发明一种耐磨的钨钢材料,其改变了现有钨钢材料的合金成分,加强了钨钢内部分子的稳定性,而且使得烧结过程晶粒之间发生变化,使得晶粒细化,同时提高了钨钢材料的力学性能,使得整个钨钢材料性能高,适用性广泛,使用效果好,具有良好的使用前景;
27、2、本发明一种耐磨的钨钢材料的生产工艺,其采用铬、钇和钽抑制晶粒长大,铬、钇和钽在烧结的过程中以第二相纳米晶体的形式存在于钨与其他金属材料的晶粒间,而且还存在晶界中,使得钨晶粒粗糙,同时组织钨晶粒之间合并,导致后续晶粒细化,均匀且形态稳定,使得钨钢材料性能更加的稳定,增强了钨钢材料的力学性能;
28、3、本发明一种耐磨的钨钢材料的生产工艺,其在原料烧结的过程中施加动态的压力,动态的压力使得各个金属分子之间的连接更加的紧密,使得金属之间的空隙减小,增加了使用时钴相去除和钨晶粒的拔出的难度,而且后续的热处理提高钢材的韧性,同时使得消除内应力,降低材料的脆性,从而大大提高钨钢材料的耐磨性能。
1.一种耐磨的钨钢材料,其特征在于:该耐磨材料以重量百分比计包括以下组分:铝50-70份、钴100-120份、铬90-110份、铁90-110份、镍80-100份、钛100-110份、钨180-200份,钇10-12份和钽15-18份,其他为不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨的钨钢材料,其特征在于:该耐磨材料以重量百分比计包括以下组分:铝60份、钴110份、铬100份、铁100份、镍90份、钛105份、钨190份,钇11份和钽16份,其他为不可避免的杂质。
3.根据权利要求1-2任一所述的一种耐磨的钨钢材料的生产工艺,其特征在于:包括以下步骤:
4.根据权利要求3所述的一种耐磨的钨钢材料的生产工艺,其特征在于:原料配比时按照比例称量纯度为99%以上的钨粉、铝粉、钴粉、铬粉、铁粉、镍粉、钛粉、钇粉和钽粉。
5.根据权利要求4所述的一种耐磨的钨钢材料的生产工艺,其特征在于:原料处理步骤中原料混合时采用混粉机对所有粉末进行混粉,混粉时采用氩气为保护气氛,混合机混合原料的速度为80-100r/min,原料混合的时间为4-6h;
6.根据权利要求5所述的一种耐磨的钨钢材料的生产工艺,其特征在于:对研磨后的混合料进行筛分时采用500目的筛网,烧结加工采用真空热压烧结。
7.根据权利要求6所述的一种耐磨的钨钢材料的生产工艺,其特征在于:所述真空热压烧结包括以下步骤:
8.根据权利要求7所述的一种耐磨的钨钢材料的生产工艺,其特征在于:步骤预处理中,预压处理时,压力机施加的压力大小为25-30mpa,压制时间为30-40min;
9.根据权利要求8所述的一种耐磨的钨钢材料的生产工艺,其特征在于:均匀化处理时将烧结成型的硬质合金置于700℃的均化炉中保温20min,然后将升温至850℃中保温30min。
10.根据权利要求9所述的一种耐磨的钨钢材料的生产工艺,其特征在于:打磨时依次采用800目和1000目的金刚石砂盘打磨,打磨后采用5-10μm粒度的细磨抛光膏抛光并进行清洗,得到钢材料。