專利名稱：四元p類硬質(zhì)合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種P類硬質(zhì)合^t刀削刀具材料，具##及一種含WC-TiC-TaC-Co 四元組份的硬質(zhì)合金。 背景獄大型合金鋼鍛件是逐如水電、火電、核電、石油裂化和煤液化等重型裝備的核 心部件。由于大型合斜岡鍛件粗加工切肖咖工量大、難加工，是重型裝備制 的瓶頸，第喲重型裝備制itik加工效率的提高。大型合金鋼鍛件的粗加工之所以成為重型機(jī)械行業(yè)生產(chǎn)中的瓶頸，是由于其下列特點(diǎn)所決定的第一，大型合金鋼鍛件毛坯鑄 造完鵬需在1.25萬噸或1.5萬噸水壓機(jī)上自由鵬而成，其單件重量在幾十噸(例 如電站設(shè)備的轉(zhuǎn)子)到上百噸(例如加氫反應(yīng)器的筒節(jié))以上，鍛造的尺寸精度無法 和模鍛的小型鍛件相比，不僅其切削加工余量很大，而且表面凹凸不平，因此大型合 金鋼鍛件的粗加工切肖U工作量非常大；第二，大型合金鋼鍛件在鍛造完成后的自然緩 慢辨口過程中，由于朝向不同而使表面層硬度不均勻，氧化皮也很厚，所以黑皮層特 別難于切削加工；第三，大型合飾鍛件的材質(zhì)一般都是高性能合金鋼，例如石油裂 化或煤液化的熱壁加氫反應(yīng)器的筒節(jié)，材質(zhì)為2V4CrlMo或2V4CrlMoV，其屈服強(qiáng) 度高達(dá)1050N/mm2、抗拉3破高達(dá)920N/mm2、延伸率16%、收縮率高達(dá)62%，切 削加工時不僅切削力非常大，切削熱也很高，表層切削時刀尖旨可達(dá)70(K80(TC以 上。綜上所述不難看出，大型合金鋼鍛件一;iX隹加工、二是粗加工切削工作量大，是 制約重型機(jī)械行業(yè)生產(chǎn)效率的瓶頸?，F(xiàn)有技術(shù)中P類硬質(zhì)合金是各種鋼切削工具材料。按照國際IS0513: 1991標(biāo)準(zhǔn) 分為POl、 P10、 P20、 P30、 P40等5個系列，從P01—P40方向，其抗彎強(qiáng)度逐漸提 高，而硬度和紅硬性逐漸降低；從P40—P01方向則硬度和紅硬性逐漸提高，而抗彎 弓驢則逐漸斷氏。對于大型合^^l鍛件的f助卩工而言，若選用P20類硬質(zhì)合金刀具 加工，雖然紅硬性,傾驢不足， 一切削就打刀，不能j頓；若選用P40類硬質(zhì) 合金刀具加工，雖然刀具的抗沖擊性能很好不打刀，但是由于紅硬性不足而刀具磨損 非?？?，刀具壽命很短。因此只能選用P30類硬質(zhì)合金刀具加工。多年來的實(shí)踐證 明，P30類硬質(zhì)合金刀具在粗加工時也經(jīng)常打刀，同時由于紅硬性不足刀具壽命也不理想，只能維持低效率加工，刀具消耗量很大。 發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中硬質(zhì)合金刀具粗加工大型合金鋼鍛件易打刀、效率低和刀 具絲短的問題，本發(fā)明劍共了一種四元P類硬質(zhì)合金，發(fā)明產(chǎn)品既有很高的抗彎 3驢和抗沖擊性，又兼有良好的紅硬性。用發(fā)明產(chǎn)品刀具粗加工大型合金鋼鍛件既不 打刀，又有理想的刀具壽命，同時還可以提高加工效率，從而解決了大型合金鋼鍛件 粗加工的難題和重型機(jī)械行業(yè)提高效率的瓶頸問題。本發(fā)明的四元P類硬質(zhì)合金由下述成份加工而成硬質(zhì)相TiC: 5 9wt.%、硬質(zhì) 相TaC: 4.5 12wt.%、粘結(jié)相Co: 8 12wt%、硬質(zhì)相WC:余量。現(xiàn)有技術(shù)中切肖嗍用P類硬質(zhì)合金刀具材料P01-P40系列產(chǎn)品的特點(diǎn)是用于 粗加工的P30-P40系列產(chǎn)品的抗彎弓賊較高、抗沖擊性能辦而紅硬傲艮差；用于精 加工、半精加工的P01-P20系列產(chǎn)品的硬度高、紅硬性好而抗彎 驢低、抗沖擊性能 很差。而本發(fā)明產(chǎn)品P類四元硬質(zhì)合金刀具材料的特點(diǎn)是產(chǎn)品既有很高的抗彎弓驢、 良好的抗沖擊性能，又兼有良好的紅硬性。使用本發(fā)明產(chǎn)品粗加工大型合皿件，使 用時既不打刀，還可以適當(dāng)提高加工效率，刀具絲也很長。本發(fā)明產(chǎn)品具有優(yōu)異性 能的理論依據(jù)如下第一、從產(chǎn)品的化學(xué)組成設(shè)計(jì)上保證本發(fā)明產(chǎn)品的優(yōu)異性能。本發(fā)明 WC-TiC-TaC-Co四元P類硬質(zhì)合金的化學(xué)組成中，其硬質(zhì)相除WC外，HC+TaC總 量在9.5 21 wtn/。之間，粘結(jié)相Co含量在8 12 wf/。之間；MJ見有技術(shù)中適用于鋼 禾助口工產(chǎn)品的組成除WC夕卜，硬質(zhì)相TiC+Ta (Nb) C總量在5 20 wt。/。之間，粘結(jié) 相Co含量在7 11 w^/。之間。從以上產(chǎn)品化學(xué)組成的數(shù)據(jù)看，本發(fā)明產(chǎn)品除WC外 硬質(zhì)相TlC+TaC總量明顯高于現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品，因此發(fā)明產(chǎn)品的紅硬性良好。雖然 TiC+TaC總量高可以提高產(chǎn)品的紅硬性，但是也使產(chǎn)品抗彎弓Mit產(chǎn)生下降的趨勢，為 此本發(fā)明產(chǎn)品的粘結(jié)相Co的含量也相應(yīng)的高，從而保證了本發(fā)明產(chǎn)品具有很高的抗 彎強(qiáng)度和良好的抗沖擊性能。第二、從產(chǎn)品的金相顯微組織結(jié)構(gòu)保證發(fā)明產(chǎn)品的優(yōu)異性能。本發(fā)明產(chǎn)品金相 顯微組織中a相的晶粒度較粗，所以， 一可以使產(chǎn)品有良好的抗沖擊性能，二可以 H^品有較好的耐熱性。以上論據(jù)說明，用于粗加工大型合金鋼鍛件時，發(fā)明產(chǎn)品既不打刀，還可以適 當(dāng)提高切削效率，刀具絲也很長。具體實(shí)肺式具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式的四元P類 IM合金的成份(重量百分比)如下:硬質(zhì)相TiC: 5 9wt.°/。、硬質(zhì)相TaC: 4.5 12wt.%、粘結(jié)相Co: 8 12wt.%、石頓 相WC:余量。加工方法如下TiC成份以WC-TiC復(fù)式固溶體粉末形式加入，粒度2 6 ; TaC以《3 TaC粉末形式加入；WC以4.5 5.5 WC粉末形式加入；Co以 1 2 Co粉形式加入。將原材料粉末配料后m^磨機(jī)中混均磨細(xì)獲得合金粉， 再將合M^參膠后壓帝喊5X5X30mm i^^和用于切削微的刀片，然后將壓制品 脫膠后^A真空燒結(jié)爐，在1490 150(rC條件下燒結(jié)60射中，便獲得本發(fā)明產(chǎn)品。 將產(chǎn)品按GBAT3851-1983標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定檢驗(yàn)抗彎弓驢、按GBAT3849-1983標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定檢驗(yàn) 洛氏硬度、按GB/T3488-1983標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定分析金相顯微組織。
具體實(shí)施方式
二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是，所述四元P類硬質(zhì)合 金的成份(重量百分比)如下硬質(zhì)相TiC: 5.5 6.5wt.%、硬質(zhì)相TaC: 5 8.5wt.%、 粘結(jié)相Co: 8.5 9.5wt%、硬質(zhì)相WC:余量具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是，戶，四元P類硬質(zhì)合 金的成份(重量百分比)如下硬質(zhì)相TiC: 7.5 8.5wt.%、硬質(zhì)相TaC: 9 11 wt.%、粘結(jié)相Co: 10 11.5wt.%、硬質(zhì)相WC:余量。
具體實(shí)施方式
四按具體實(shí)施方式
一中描述的原材料和生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)成份為77.5wt%WC-5wt%TiC-6wt%TaC-11.5wt。/。Co四元P類硬質(zhì)合金，代號為400。 400 產(chǎn)品的抗彎強(qiáng)度值為1900Mpa,硬度值為HRA89.5， a相的晶粒度為1.9微米。現(xiàn)有 技術(shù)中85\vt%WC-6wt%TiC-9wt%Co產(chǎn)品的抗彎強(qiáng)度值為1450Mpa，硬度值為 HRA89.5、 a相的晶粒度為1.8微米。在大型立式車床上車削加氫反應(yīng)器筒節(jié)的端面， 工件材質(zhì)為2V4GlMo，工件表面凹凸不平。采用主偏角45。車刀，吃刀深度20mm。 用現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品刀具車削，V42.8M/分、F-5mm/分(lmm/^)，由于車削沖擊力極 大經(jīng)常打刀，即使不打刀的情況下最長只能使用1小時;用400產(chǎn)品車削，V-75.36M/ 分、F^6mm/分(1.2mm/轉(zhuǎn))，不打刀，刀具壽命至少2小時。刀具驗(yàn)提高了一倍， 加工效率提高了 20%。
具體實(shí)施方式
五按具體實(shí)施方式
一中描述的原材料和生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)成份為 75wt%WC-7wt% TIC- 8wt%TaC- 10wt%Co四元P類硬質(zhì)合金，代號為350。 350產(chǎn)品 的抗彎5M值為1800Mpa，硬質(zhì)值為HRA90.5， a相的晶粒度為1.9M。在大型立式車床上車肖咖氫反應(yīng)器醇的外圓，工件材質(zhì)為2V4 Cr 1MoV，工件表面狀態(tài)是自由 麟后凹凸不平，氧化皮層很厚，表面軟硬不均勻。采用主偏角45°外圓車刀，吃刀 深度為20mm， V-79.1M/分、？=7.2111111/分(1.2mm/轉(zhuǎn))。斷續(xù)車削沖擊力很大，不打 刀，刀具壽命在2 3小時。而用現(xiàn)有技術(shù)中的產(chǎn)品，V45.9M/分、F-5mm/分(lmm/ 轉(zhuǎn))，在切深同樣20mm情況下也容易打刀，不打刀時刀具壽命在1~1.5小時。350 產(chǎn)品的壽命比現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品長1倍以上，加工效率提高40%以上。
具體實(shí)施方式
六按具體實(shí)施方式
一中描述的原材料和生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)成份為 70.5wt。/。WC-9wty。TiC-11.5wtG/。TaC-9wty。Co四元硬質(zhì)合金，代號為250。 250產(chǎn)品的 抗彎3驢值為1700Mpa，硬度值為HRA91， a相的晶粒度為1.8 1.9微米.。在大型 立式車上車削加氫反應(yīng)器筒節(jié)的外圓，工件材質(zhì)為2V4CrlMo工件表面狀態(tài)是已經(jīng)過 了初步粗車，但工fH乃在部，面有黑皮，所以是半斷續(xù)切削，沖擊力大切不均勻。 采用主偏角45。外圓車刀，吃刀深度為20mm， VH9M/分、F-7.8mm/分(1.2=mm/ 轉(zhuǎn)),250產(chǎn)品刀具壽命在3小時以上。Mi見有技術(shù)產(chǎn)品切削時，V=71.8M/分、F-5.5mm/ 分(l.lmm/^)，刀具絲在1.5 2小時。250產(chǎn)品的^f頓絲比現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品長50% 以上，生產(chǎn)加工效率提高40%以上。
權(quán)利要求
1、四元P類硬質(zhì)合金，其特征在于它由下述成份加工而成硬質(zhì)相TiC5～9wt.％、硬質(zhì)相TaC4.5～12wt.％、粘結(jié)相Co8～12wt.％、硬質(zhì)相WC余量。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的四元P類硬質(zhì)合金，其特征在于所述成M量如下 TiC: 5.5 6.5wt.%、 TaC: 5 8.5wt.0/0、 Co: 8.5 9.5wt.%、 WC:余量。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1戶誠的四元P類硬質(zhì)合金，其特征在于戶脫成始量如下 TiC: 7.5 8.5wt.%、 TaC: 9 llwt.%、 Co: 10 11.5wt.%、 WC:余量。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1戶誠的四元P類硬質(zhì)合金，其特征在于戶腿成^^量如下TiC: 5wt.%、 TaC: 6wt.%、 Co: 11.5wt%、 WC: 77.5wt%。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的四元P類硬質(zhì)合金，其特征在于所述成^^量如下 TiC: 7wt.%、 TaC: 8wt.0/0、 Co: 10wt.0/o、 WC: 75wt.%。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的四元P類硬質(zhì)合金，其特征在于所述成M量如下-TIC: 9wt.%、 TaC: 11.5wt.%、 Co: 9wt%、 WC: 70.5wt.o/o。
全文摘要
四元P類硬質(zhì)合金，涉及一種P類硬質(zhì)合金切削刀具材料。本發(fā)明的四元P類硬質(zhì)合金由下述成份加工而成硬質(zhì)相TiC5～9wt.％、硬質(zhì)相TaC4.5～12wt.％、粘結(jié)相Co8～12wt.％、硬質(zhì)相WC余量。本發(fā)明產(chǎn)品既有很高的抗彎強(qiáng)度和抗沖擊性，又兼有良好的紅硬性。用發(fā)明產(chǎn)品刀具粗加工大型合金鋼鍛件既不打刀，又有理想的刀具壽命，同時還可以提高加工效率，從而解決了大型合金鋼鍛件粗加工的難題和重型機(jī)械行業(yè)提高效率的瓶頸問題。
文檔編號C22C29/08GK101403066SQ20081013745
公開日2009年4月8日 申請日期2008年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者史洪林, 李福春, 濤 邱 申請人:牡丹江工具有限責(zé)任公司