專利名稱：一種鋼結(jié)硬質(zhì)合金及其制作工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼結(jié)硬質(zhì)合金及其制作工藝，特別是GT35鋼結(jié)硬質(zhì)合金及其制作工藝。
工業(yè)的發(fā)展需要各種工具鋼和模具鋼，鋼鐵工業(yè)的發(fā)展對(duì)耐火材料質(zhì)量要求日益提高，長(zhǎng)期以來(lái)國(guó)內(nèi)耐火材料工業(yè)存在著成型模具使用壽命短，鋼材耗用量大，模具費(fèi)用高，模具加工跟不上生產(chǎn)發(fā)展的需要，為此冶金部十分重視模具這一問(wèn)題。一九七九年冶金部呈與意大利碳化鎢公司談判，但每付模具索價(jià)9300美元，價(jià)格太高未達(dá)成協(xié)議，循后在上海耐火材料廠攻關(guān)，采用氣體碳氮共滲熱處理工藝用Cr12Mor高合金剛制作模具，同時(shí)采用鎢-鈷硬質(zhì)合金鑲片粘鋃模具，在使用壽命上有較大提高，但加工困難，使用范圍受到限制。
本發(fā)明的目的在于提供一種具有高硬度，高耐磨性和較高的強(qiáng)度便于機(jī)加工能制造各種復(fù)雜模具的鋼結(jié)合金材料及其制作工藝。
本發(fā)明提供了一種經(jīng)熱處理后具有高硬度、高耐磨性和高的強(qiáng)度一定的韌性及良好的工藝特性，該材料能適應(yīng)各種機(jī)加工，能鍛造、焊接、經(jīng)熱處理后變形小，其機(jī)械性能，密度6.4～6.6g/cm3，經(jīng)退火后硬度HRC39～45，淬火硬度HRC67～72，抗彎強(qiáng)度150～180kg/mm2，抗壓強(qiáng)度＞300kg/mm2，沖擊韌性0.6～0.9kgm/cm2，由于具有上述性能該材質(zhì)便于機(jī)加工能制作特、大、異型耐火材料成型模具以及冷拉、冷撥、沖壓、剪切等各類模具。GT35鋼結(jié)硬質(zhì)合金是以鋼為粘結(jié)相以碳化鈦為硬質(zhì)相的硬質(zhì)合金組合材料。
以下結(jié)合附圖及實(shí)例對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)描述，說(shuō)明如下

圖1為本發(fā)明的鍛造加熱工藝圖。
圖2為本發(fā)明的退火加熱工藝圖。
圖3為本發(fā)明的淬火加熱工藝圖。
圖4為本發(fā)明的回火加熱工藝圖。
圖5為本發(fā)明的碳、氮二元共滲或碳、氮、硼三元共滲熱處理工藝圖。
GT35鋼結(jié)硬質(zhì)合金制作方法及工藝流程合金燒結(jié)毛坯→退火→鍛造→退火→機(jī)加工→淬火(化學(xué)熱處理)→回火→磨削加工→組裝→成品。分述如下一、GT35鋼結(jié)硬質(zhì)合金化學(xué)成份及鍛造加工。
GT35鋼結(jié)硬質(zhì)合金是采用粉末冶金方法生產(chǎn)的一種組合材料，其坯料經(jīng)真空爐燒結(jié)而成，其化學(xué)成份，碳化鈦TiC35%、鉬Mo2%、銘Cr2%、碳C0.5%、鐵Fe余量。其鋼基體類型屬于銘、鉬中合金鋼。
鍛造前，先將毛坯表面雜質(zhì)磨掉(打磨)然后入爐加熱，進(jìn)行鍛造其工藝如圖1所示。需特別嚴(yán)格控制始鍛溫度(1200°～1220℃)和終鍛溫度(900°～950℃)，第一火鍛造時(shí)，首先將毛坯倒邊、倒小角打平后重新加熱，第二火反復(fù)倒邊、倒角重鍛撥長(zhǎng)，撥長(zhǎng)時(shí)必須從頭至尾，不可重鍛工件中心部位，否則產(chǎn)生裂紋。第三火反復(fù)倒邊倒角撥長(zhǎng)直至達(dá)到所需形狀尺寸，鍛好后的毛坯必須進(jìn)行保溫冷卻或隨爐冷卻，否則對(duì)退火及機(jī)加工不利，硬度偏高。
二、GT35鋼結(jié)硬質(zhì)合金的熱處理包括退火，淬火及化化處理，回火過(guò)程。鋼結(jié)合金的熱處理目的及工藝如下述1、退火的目的是為了降低合金的硬度使其能承受各種機(jī)加工和其他加工工藝，經(jīng)燒結(jié)后的GT35鋼結(jié)合金組織結(jié)構(gòu)常為細(xì)珠光體，其硬度較高(HRC50～60)，鍛造后硬度更高(HRC60～62)，因此必須在360°～880℃退火，參見(jiàn)圖2，由于GT35鋼結(jié)合金退火工藝要求高，周期長(zhǎng)，為防止脫碳必須采用木炭或鑄鐵屑等保護(hù)措施，退火后出爐溫度控制在200°～250℃，否則導(dǎo)致硬度偏高不利加工。
2、淬火目的在于提高GT35合金的硬度、強(qiáng)度、耐磨和抗腐蝕等性能。熱處理設(shè)備可采用箱式爐、鹽浴鹽、井式氣體爐等，其淬火工藝如圖3所示，淬火介質(zhì)可采用2號(hào)、3號(hào)錠子油或30號(hào)、45號(hào)機(jī)油，淬火時(shí)油溫必須加熱到30°～50℃，否則會(huì)導(dǎo)致開(kāi)裂。淬火狀態(tài)的鋼結(jié)合金其金相組織結(jié)構(gòu)常為T(mén)iC+馬氏體。
3、回火目的是消除淬火應(yīng)力，穩(wěn)定組織結(jié)構(gòu)，提高韌性等以便獲得良好的綜合機(jī)械性能，GT35合金淬火后其硬度隨回火溫度的升高而硬度降低，其韌性則相應(yīng)提高，因此回火溫度的選擇要根據(jù)具體用途而定，用于模具其回火溫度采用低溫回火160°～200℃，其回火工藝如圖4所示?；鼗鸾M織特征，低溫回火TiC+回火馬氏體+碳化物，高溫回火TiC+索氏體(或屈氏體)+碳化物。
4、表面化學(xué)熱處理，為了獲得表面的超硬層及特殊性能，對(duì)耐火材料成型模具可采用碳、氮二元共滲工藝或碳、氮、硼三元共滲工藝，采用井式氣體爐進(jìn)行熱處理時(shí)其工藝如圖5所示，在800℃時(shí)滴入甲醇120～150滴/分，乙醇80～120滴/分(滴頭φ2～3mm860°～980℃時(shí)甲醇80～100滴/分，乙醇加硼干溶液100～120滴/分，氨氣30～35毫米水柱或三乙醇胺80～120.0滴/分，總之在加熱700℃以上時(shí)必須加入保護(hù)氣體，以免氧化脫碳。
三、GT35鋼結(jié)合金的機(jī)加工及在耐火材料成型模具上的應(yīng)用退火態(tài)的鋼結(jié)合金，可進(jìn)行各種機(jī)加工，其車削時(shí)采用yH2刀具ycog等均可，車削時(shí)干態(tài)忽加冷卻液否則硬度增高不利加工，磨削加工時(shí)對(duì)淬火退火的零件可采用下述配方冷卻液為佳，其冷卻液配方為在100克水中加入0.2～0.7克硼砂，0.2～0.5克三乙配胺，0.1克左右亞硝酸鈉。對(duì)淬火狀態(tài)的GT35合金磨削時(shí)最好采用JRl金剛石砂輪，速度以15～25米/秒進(jìn)給深度為0.01～0.02mm為佳。
耐火材料成型模具一般由兩部分組成外框及模板外框由45＃鑄鋼制作，模板采用高銘合金鑄鐵與GT35合金板鑲嵌而成其工藝流程為
GT35合金與高銘合金模板鑲嵌→精磨→組裝。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及鋼結(jié)硬質(zhì)合金，特別是GT35型結(jié)硬質(zhì)合金，其特征在于采用粉末冶金方法生產(chǎn)而成，主要由碳化鈦、鉬、銘、碳、鐵等組份經(jīng)壓制燒結(jié)而成的銘鉬中合金鋼。該材料經(jīng)碳、氮、硼共滲熱處理后，具有高硬度、高耐磨性、高的剛性和較高的強(qiáng)度及韌性，良好的機(jī)加工性能和抗腐蝕等特性。該材料能制造復(fù)雜特、大、異型耐火材料成型模具及多種類型模具如冷沖模、拉絲模等。GT35鋼結(jié)硬質(zhì)合金是以鋼為粘結(jié)相，以碳化鈦(或碳化鎢)為硬質(zhì)相的硬質(zhì)合金組合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼結(jié)硬質(zhì)合金，其特征在于合金的化學(xué)成份含量即碳化鈦TiC35%、鉬Mo2%、銘Cr2%、碳C0.5%鐵Fe余量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼結(jié)硬質(zhì)合金，其機(jī)械性能為密度為6.4～6.6g/cm3，退火硬度HRc39～45，淬火硬度HRc67～72，抗彎強(qiáng)度150～180kg/mm2，抗壓強(qiáng)度＞300kg/mm2，沖擊韌性0.6～0.9kg/cm2，還具有良好的機(jī)加工等特性。
4.一種鋼結(jié)硬質(zhì)合金的制作方法，其特征在于熱處理采用碳、氮、硼三元共滲工藝，其工藝流程鋼結(jié)合金燒結(jié)毛坯→退火→加熱鍛造→球化退火→機(jī)加工→淬火→回火。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述鋼結(jié)硬質(zhì)合金的制作工藝，其特征在于鍛造溫度和熱處理溫度的控制即始鍛溫度在1200°～1220℃，終鍛溫度在900°～950℃，熱處理退火溫度860°～880℃，退火出爐溫度在200°～250℃，淬火960°～1050℃，保溫1.5～2小時(shí)，淬火時(shí)油溫加熱30～50C，模具的回火溫度160°～200℃左右。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述方法處理的鋼結(jié)硬質(zhì)合金，其特征在于該合金的組織特征燒結(jié)狀態(tài)TiC+貝氏體，退火狀態(tài)TiC+球化體，淬火狀態(tài)TiC+馬氏體，低溫回火狀態(tài)TiC+回火馬氏體+碳化物，高溫回火狀態(tài)TiC+索氏體(或屈氏體)+碳化物。
全文摘要
本發(fā)明是涉及GT35鋼結(jié)硬質(zhì)合金及其制造工藝，目的為提供一理想的模具材料。特別是耐火材料成型模具，要求高的耐磨性和高的硬度及強(qiáng)度，而GT35鋼結(jié)硬質(zhì)合金是以鋼為粘結(jié)相，以碳化鈦為硬質(zhì)相的硬質(zhì)合金組合材料，具有良好的機(jī)械性能，高硬度、高耐磨性、高的強(qiáng)度、高的剛性和韌性。并具有良好的工藝特性。
文檔編號(hào)C22C38/36GK1031864SQ88105759
公開(kāi)日1989年3月22日 申請(qǐng)日期1988年8月1日 優(yōu)先權(quán)日1988年8月1日
發(fā)明者陳新國(guó) 申請(qǐng)人:湖南省冷水灘耐火材料廠