一種高強度高速切削刀具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于陶瓷領(lǐng)域，特別是涉及一種高速切削工具。
【背景技術(shù)】
[0002]切削刀具由于其高硬度和抗高溫以及防止高溫脆性等的需求，對于其材質(zhì)有很嚴格的要求，金屬陶瓷日益成為高速切削刀具的主體材料，金屬陶瓷包括硬質(zhì)相和粘結(jié)相。硬質(zhì)相，由于過渡金屬碳化物、氮化物、硼化物具有較高的強度、硬度、耐磨性和熱穩(wěn)定性而被廣泛用作金屬陶瓷的硬質(zhì)相，其中研宄最多的是以WC、TiC、TiN、Ti (C，N)、Cr3B2等化合物為硬質(zhì)相，以Co、N1、Fe等金屬或合金為粘結(jié)相的金屬陶瓷。TiC基金屬陶瓷、TiN基金屬陶瓷和Ti (C，N)基金屬陶瓷具有較低的韌性而難以媲美傳統(tǒng)的WC基硬質(zhì)合金。而對于Cr3B2基金屬陶瓷，由于Cr3B2較低自擴散系數(shù)使其燒結(jié)性差，且在燒結(jié)過程中易于與粘結(jié)金屬反應(yīng)生成脆性第三相，因此，Cr3B2基金屬陶瓷難以用傳統(tǒng)粉末冶金方法制備成致密材料，性能不佳。急需發(fā)明一種適用于高速切削刀具的高性能金屬陶瓷復(fù)合材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的之一在于提出一種高速切削刀具。
[0004]本發(fā)明的目的之二在于提出一種高速切削刀具的制備方法。
[0005]具體通過如下技術(shù)手段實現(xiàn):
一種高速切削刀具，所述高速切削刀具采用金屬陶瓷制成，所述金屬陶瓷包括硬質(zhì)相和粘結(jié)相，化學(xué)組成按重量百分比計為:TiC:2.5-12.8%，ZrC: 1.1-2.1%，Cr3B2:8.8-10.6%,Mo:6~8%,C:0.6-1.8%, N1: 18~26%，余量為(Tix，Wy) C 及不可避免的雜質(zhì)，其中 X:0.21-0.41，x+y=l ；
其中TiC、Cr3B2、ZrC和(Tix，Wy) C為硬質(zhì)相，在刀具表面以下Imm處的縱截面中TiC相的平均粒徑為0.08-0.12 μ m，Cr3B2相的平均粒徑為0.28-1.0ym, (Ti x，Wy) C相的平均粒徑為0.11-0.18 μm，(Ti，W，Mo) C固溶體環(huán)繞在所述硬質(zhì)相的周圍。
[0006]作為優(yōu)選，在刀具中心部位直徑為0.5mm形成的球體的縱截面中TiC相的平均粒徑為0.21-0.52 μ m，Cr3B2相的平均粒徑為0.58-0.88 μ m，(Ti x，Wy) C相的平均粒徑為
0.21-0.26 μm，(Ti，W，Mo) C固溶體環(huán)繞在所述硬質(zhì)相的周圍。
[0007]前述高速切削刀具的制備方法，包括如下步驟:
(1)干磨:按所需原料比例將T12粉、W粉混合，采用球磨機進行干式球磨，球料比為50:1~60:1，球磨時間為48~50小時，磨球材質(zhì)為不銹鋼；
(2)濕磨:對干磨得到的混合物與(Tix，Wy)C粉體、Cr3B2粉體、ZrC顆粒，TiC顆粒、Mo粉、C粉、Ni粉混合均勻后采用濕磨機加濕磨劑進行球磨，球料比為5:1~8:1，轉(zhuǎn)速為180~260rpm，濕磨時間為28~40小時；
(3)烘干，對步驟(2)濕磨后的漿料進行烘干，烘干后的粉過100~120目的篩；
(4)成型:將步驟(3)得到的混合粉末在模壓機中與成型劑混合，模壓成型，壓力為210~360MPa，得到成型的高速切削刀具坯體；
(5)脫脂:將坯體置入脫脂爐中脫脂；
(6)真空燒結(jié):將步驟(5)得到的坯體置入真空燒結(jié)爐中燒結(jié)，真空度為
0.8X1012.1X KT1Pa,燒結(jié)溫度為1452~1468°C，燒結(jié)時間為80~100min，得到高速切削刀具成品。
[0008]作為優(yōu)選，所述成型劑選擇聚乙烯醇溶液。
[0009]得到的高速切削刀具的硬度為96~111HRA，抗彎強度為1980~2200MPa，斷裂韌性為 19~28MPa.m1/2。
[0010]本發(fā)明的效果在于:
1，通過將四種硬質(zhì)相與粘結(jié)相相結(jié)合，使得高速切削刀具的硬度得到大幅度提高；
2，通過對金屬陶瓷中硬質(zhì)相的粒度分布進行調(diào)整，使得抗彎強度和斷裂韌性得到大幅度提高；
3，通過對各組分的含量進行了創(chuàng)造性的調(diào)整，使得在保證強度的情況下，耐磨性、化學(xué)穩(wěn)定性、抗熱沖擊性和抗高溫脆性得到大幅度提高。
【具體實施方式】
[0011]實施例1
一種高速切削刀具，所述高速切削刀具采用金屬陶瓷制成，所述金屬陶瓷包括硬質(zhì)相和粘結(jié)相，化學(xué)組成按重量百分比計為:TiC:6.8%，ZrC: 1.6%，Cr3B2:9.1%，Mo:7.2%，C:
1.1%，N1:21.2%，余量為(Tix，Wy) C及不可避免的雜質(zhì)，其中X:0.32，x+y=l ；
其中TiC、ZrC、Cr3B2和(Tix，Wy)C為硬質(zhì)相，在刀具表面以下Imm處的縱截面中TiC相的平均粒徑為0.08-0.12 μ m，Cr3B2相的平均粒徑為0.62 μ m，(Ti x，Wy) C相的平均粒徑為0.12 μπι，(Ti，W，Mo) C固溶體環(huán)繞在所述硬質(zhì)相的周圍，在刀具中心部位直徑為0.5mm形成的球體的縱截面中TiC相的平均粒徑為0.，31 μ HbCr3B2相的平均粒徑為0.62 μ m，(Ti x，Wy) C相的平均粒徑為0.25 μ m，(Ti，W，Mo) C固溶體環(huán)繞在所述硬質(zhì)相的周圍。其硬度為98HRA，抗彎強度為1996MPa，斷裂韌性為18.8MPa.m1/2。
[0012]實施例2
實施例1高速切削刀具的制備方法，包括如下步驟:
(1)干磨:按所需原料比例將T12粉、W粉混合，采用球磨機進行干式球磨，球料比為56:1，球磨時間為49小時，磨球材質(zhì)為不銹鋼；
(2)濕磨:對干磨得到的混合物與(Tix，Wy)C粉體、Cr3B2粉體、ZrC顆粒，TiC顆粒、Mo粉、C粉、Ni粉混合均勾后采用濕磨機加濕磨劑進行球磨，球料比為6:1，轉(zhuǎn)速為198rpm，濕磨時間為32小時；
(3)烘干，對步驟(2)濕磨后的漿料進行烘干，烘干后的粉過110目的篩；
(4)成型:將步驟(3)得到的混合粉末在模壓機中與成型劑混合，模壓成型，壓力為302MPa，得到成型的高速切削刀具坯體；所述成型劑選擇聚乙烯醇溶液；
(5)脫脂:將坯體置入脫脂爐中脫脂；
(6)真空燒結(jié):將步驟(5)得到的坯體置入真空燒結(jié)爐中燒結(jié)，真空度為1.1XlO-1Pa,燒結(jié)溫度為1460°C，燒結(jié)時間為92min，得到高速切削刀具成品。
[0013](7)將步驟(6)得到的成品在電阻爐內(nèi)加熱到1000~1100°C，保溫20~35min后噴水淬火，淬火冷卻到120~180°C后保溫30~38min后爐冷到室溫。
【主權(quán)項】
1.一種高強度高速切削刀具，其特征在于，所述高速切削刀具采用金屬陶瓷制成，所述金屬陶瓷包括硬質(zhì)相和粘結(jié)相，化學(xué)組成按重量百分比計為:TiC:2.5-12.8%，ZrC: 1.1-2.1%，Cr3B2:8.8-10.6%，Mo:6~8%，C:0.6-1.8%，N1: 18~26%，余量為(Tix，Wy) C 及不可避免的雜質(zhì)，其中X:0.21-0.41，x+y=l ； 其中TiC、Si3N4、ZrC和(Tix，Wy)C為硬質(zhì)相，在刀具表面以下Imm處的縱截面中TiC相的平均粒徑為0.08-0.12 μ m，Cr3B2相的平均粒徑為0.28-1.0ym, (Ti x，Wy) C相的平均粒徑為0.11-0.18 μm，(Ti，W，Mo) C固溶體環(huán)繞在所述硬質(zhì)相的周圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速切削刀具，其特征在于，在刀具中心部位直徑為0.5mm形成的球體的縱截面中TiC相的平均粒徑為0.21-0.52 μ m，Cr3B2相的平均粒徑為0.58-0.88 μm，(Tix，Wy) C相的平均粒徑為0.21-0.26 μm，(Ti，W，Mo) C固溶體環(huán)繞在所述硬質(zhì)相的周圍。
3.權(quán)利要求1所述的高速切削刀具的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)干磨:按所需原料比例將T12粉、W粉混合，采用球磨機進行干式球磨，球料比為50:1~60:1，球磨時間為48~50小時，磨球材質(zhì)為不銹鋼； (2)濕磨:對干磨得到的混合物與(Tix，Wy)C粉體、Cr3B2粉體、ZrC顆粒、TiC顆粒、Mo粉、C粉、Ni粉混合均勻后采用濕磨機加濕磨劑進行球磨，球料比為5:1~8:1，轉(zhuǎn)速為180~260rpm，濕磨時間為28~40小時； (3)烘干，對步驟(2)濕磨后的漿料進行烘干，烘干后的粉過100~120目的篩； (4)成型:將步驟(3)得到的混合粉末在模壓機中與成型劑混合，模壓成型，壓力為210~360MPa，得到成型的高速切削刀具坯體； (5)脫脂:將坯體置入脫脂爐中脫脂； (6)真空燒結(jié):將步驟(5)得到的坯體置入真空燒結(jié)爐中燒結(jié)，真空度為0.8X1012.1X KT1Pa,燒結(jié)溫度為1452~1468°C，燒結(jié)時間為80~100min，得到高速切削刀具成品。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高速切削刀具的制備方法，其特征在于，所述所述成型劑選擇聚乙烯醇溶液。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高強度高速切削刀具，采用金屬陶瓷制成，化學(xué)組成按重量百分比計為：TiC：2.5~12.8%，Cr3B2:8.8~10.6%，Mo：6~8%，C：0.6~1.8%，Ni：18~26%，余量為（Tix，Wy）C；在刀具表面以下1mm處的縱截面中TiC相的平均粒徑為0.08~0.12μm，Cr3B2相的平均粒徑為0.28~1.0μm，（Tix，Wy）C相的平均粒徑為0.11~0.18μm，（Ti，W，Mo）C固溶體環(huán)繞在所述硬質(zhì)相的周圍。該高速切削刀具具有高硬度、高抗彎強度、高斷裂韌性等性能。
【IPC分類】C22C1-05, C22C29-02, C22C30-00, C22C32-00
【公開號】CN104805347
【申請?zhí)枴緾N201510252136
【發(fā)明人】李白
【申請人】李白
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年5月18日