一种高强韧多晶硬质合金挤压圆棒的制作方法
阅读说明：本技术 一种高强韧多晶硬质合金挤压圆棒的制作方法 (Manufacturing method of high-toughness polycrystalline hard alloy extruded round rod ) 是由 王忠平 王恺 黄志平 廖志娟 郭光富 金江 于 2021-08-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高强韧多晶硬质合金挤压圆棒的制作方法,具体包括以下步骤：S1、制粉：将WC、Co、Cr、晶粒抑制剂、强化相研磨制粉；S2、取料：按照质量分数计,称取70-80％的WC粉、1-7％的Co粉、1-7％的Cr粉、2-4％的晶粒抑制剂粉、5-20％的强化相粉,得到混合粉料；S3、混料；S4、挤压圆棒；S5、烧结：将制得的圆棒坯体放置于烧结炉内进行烧结,以1-2℃/S的速度升温至1100-1350℃,在此温度下进行烧结60-100min,烧结完成后进行冷却,得到半成品圆棒；S6、热处理；通过添加晶粒抑制剂,可从内部抑制WC晶粒的长大,能够有效的抑制WC的连续或者非连续长大,对WC晶粒长大的抑制效果明显,使得值得的高强韧多晶硬质合金挤压圆棒内部结构更均匀,强度和韧性更好。(The invention discloses a manufacturing method of a high-toughness polycrystalline hard alloy extruded round rod, which specifically comprises the following steps: s1, milling: grinding WC, Co, Cr, a grain inhibitor and a strengthening phase into powder; s2, taking materials: weighing 70-80% of WC powder, 1-7% of Co powder, 1-7% of Cr powder, 2-4% of grain inhibitor powder and 5-20% of strengthening phase powder according to mass fraction to obtain mixed powder; s3, mixing materials; s4, extruding a round rod; s5, sintering: placing the prepared round rod blank into a sintering furnace for sintering, heating to 1100-1350 ℃ at the speed of 1-2 ℃/S, sintering for 60-100min at the temperature, and cooling after sintering to obtain a semi-finished round rod; s6, heat treatment; by adding the grain inhibitor, the growth of WC grains can be inhibited from the inside, the continuous or discontinuous growth of WC grains can be effectively inhibited, the inhibition effect on the growth of the WC grains is obvious, and the high-strength and high-toughness polycrystalline hard alloy extrusion round bar has the advantages of more uniform internal structure and better strength and toughness.)
技术领域
本发明涉及硬质合金挤压圆棒生产技术领域，具体为一种高强韧多晶硬质合金挤压圆棒的制作方法。
背景技术
硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。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，在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度。硬质合金圆棒即钨钢圆棒，具有稳定的机械性能，易于焊接，具有高耐磨性和高耐冲击性，主要用于制造钻头、立铣刀、绞刀等工具。现有的硬质合金圆棒生产时主要原料是硬质相和粘接相，硬质相主要是WC，粘接相主要是Co或Cr。在烧结时，WC晶粒会长大，为了抑制WC晶粒的长大，通常使用热等静压、热压烧结、微波烧结等技术，通过温度和压力的综合作用实现对WC晶粒长大的抑制。但是这种外部的抑制方式，效果不够明显。为此，本申请人提出一种高强韧多晶硬质合金挤压圆棒的制作方法，通过添加晶粒抑制剂，可从内部抑制WC晶粒的长大，能够有效的抑制WC的连续或者非连续长大，对WC晶粒长大的抑制效果明显。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强韧多晶硬质合金挤压圆棒的制作方法，通过添加晶粒抑制剂，可从内部抑制WC晶粒的长大，能够有效的抑制WC的连续或者非连续长大，对WC晶粒长大的抑制效果明显。
本发明是这样实现的：一种高强韧多晶硬质合金挤压圆棒的制作方法，具体包括以下步骤：
S1、制粉：将WC、Co、Cr、晶粒抑制剂、强化相研磨制粉，经300目筛网过滤，筛下物为所制得的粉末状原料；
S2、取料：按照质量分数计，称取70-80％的WC粉、1-7％的Co粉、1-7％的Cr粉、2-4％的晶粒抑制剂粉、5-20％的强化相粉，得到混合粉料；
S3、混料：将称取的混合粉料加入混料机中进行混合，加入研磨介质、分散剂及成型剂，混合均匀后得到预备原料；
S4、挤压圆棒：将预备原料放入挤压机的料筒中，在100-200MPa的压力下压制成圆棒坯体；
S5、烧结：将制得的圆棒坯体放置于烧结炉内进行烧结，以1-2℃/S的速度升温至1100-1350℃，在此温度下进行烧结60-100min，烧结完成后进行冷却，得到半成品圆棒；
S6、热处理：将制得的半成品圆棒在真空环境下进行900-1100℃淬火和300-400℃回火，得到初成品圆棒；
S7、打磨：对初成品圆棒的外表面进行打磨，打磨完成后进行尺寸检测，圆棒尺寸符合要求后涂抹防锈油并包装入库。
进一步的，所述晶粒抑制剂选用ZrC和VC中的任意一种或者两种。
进一步的，所述强化相选用TiC、TiN和TaC中的任意一种或多种。
进一步的，所述步骤S3中，所述研磨介质为已烷或无水乙醇，其占混合粉料总量的质量分数为0.5～1.5％。
进一步的，所述步骤S3中，所述分散剂为十二烷基苯璜酸、硬质酸或乙索敏，其占混合粉料总量的质量分数为0.5～1％。
进一步的，所述步骤S3中，所述成型剂选用橡胶、石蜡、乙二醇、SBS中的一种或几种，其占混合粉料总量的质量分数为1～2％。
进一步的，所述步骤S3中，为了确保预备原料中各组分混合均匀，混料时不但要不断搅拌，还要将底部的粉料不断的输送至上部，如此混合40-60分钟后，在自少三个不同的位置进行采样化验，各样品中各组分所占质量比与标准质量比相差要在3％以内，否则要继续混合10-20分钟，然后再次按照上述过程进行采样和化验，如此循环，直至各样品中各组分所占质量比与标准质量比相差在3％以内。
进一步的，所述步骤S4中，挤压压力达到最大压力值时，保压15-20分钟。
进一步的，所述步骤S5中，当烧结炉内的温度升至1100-1350℃时，向烧结炉内充入Ar气，且使得烧结炉内的Ar气的压强为3-4MPa。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过添加晶粒抑制剂，可从内部抑制WC晶粒的长大，能够有效的抑制WC的连续或者非连续长大，对WC晶粒长大的抑制效果明显，使得值得的高强韧多晶硬质合金挤压圆棒内部结构更均匀，强度和韧性更好。
2、通过添加强化相粉末，在强化相的作用下，使得硬质合金挤压圆棒的基体晶粒细化，增大了基体的淬透性，进一步提高了合金的强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明一种高强韧多晶硬质合金挤压圆棒的制作方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一：
请参阅图1，一种高强韧多晶硬质合金挤压圆棒的制作方法，具体包括以下步骤：
S1、制粉：将WC、Co、Cr、ZrC、TiC研磨制粉，经300目筛网过滤，筛下物为所制得的粉末状原料。其中ZrC为晶粒抑制剂，具有抑制WC晶粒长大的作用，TiC为强化相，具有使基体晶粒细化，增大基体淬透性的优点，具有进一步提高合金强度的作用。
S2、取料：称取7kg的WC粉、0.1kg的Co粉、0.7kg的Cr粉、0.2kgZrC粉、2kg的TiC粉，共计10kg，得到混合粉料。
S3、混料：将称取的混合粉料加入混料机中进行混合，加入研磨介质、分散剂及成型剂，混合均匀后得到预备原料。其中，研磨介质选用已烷，用量为50g。分散剂选用十二烷基苯璜酸，用量为50g。成型剂选用橡胶，磨成粉后使用，用量为100g。为了确保预备原料中各组分混合均匀，混料时不但要不断搅拌，还要将底部的粉料不断的输送至上部，如此混合40分钟后，在自少三个不同的位置进行采样化验，各样品中各组分所占质量比与标准质量比相差要在3％以内，否则要继续混合10分钟，然后再次按照上述过程进行采样和化验，如此循环，直至各样品中各组分所占质量比与标准质量比相差在3％以内。
S4、挤压圆棒：将预备原料放入挤压机的料筒中，在100MPa的压力下压制成圆棒坯体，挤压压力达到100MPa时，保压15分钟。
S5、烧结：将制得的圆棒坯体放置于烧结炉内进行烧结，以1℃/S的速度升温至1100-1350℃，在此温度下进行烧结60min，当烧结炉内的温度升至1100-1350℃时，向烧结炉内充入Ar气，且使得烧结炉内的Ar气的压强为3MPa。烧结完成后进行冷却，得到半成品圆棒。
S6、热处理：将制得的半成品圆棒在真空环境下进行900-1100℃淬火和300-400℃回火，得到初成品圆棒。
S7、打磨：对初成品圆棒的外表面进行打磨，打磨完成后进行尺寸检测，圆棒尺寸符合要求后即得到成品圆棒，然后涂抹防锈油并包装入库。
所以，通过本发明进行高强韧多晶硬质合金挤压圆棒的制作时，由于添加有晶粒抑制剂，可从内部抑制WC晶粒的长大，能够有效的抑制WC的连续或者非连续长大，对WC晶粒长大的抑制效果明显，使得值得的高强韧多晶硬质合金挤压圆棒内部结构更均匀，强度和韧性更好。
此外，通过本发明进行高强韧多晶硬质合金挤压圆棒的制作时，还添加有强化相粉末，在强化相的作用下，使得硬质合金挤压圆棒的基体晶粒细化，增大了基体的淬透性，进一步提高了合金的强度。
实施例二：
请参阅图1，一种高强韧多晶硬质合金挤压圆棒的制作方法，具体包括以下步骤：
S1、制粉：将WC、Co、Cr、VC、TiN研磨制粉，经300目筛网过滤，筛下物为所制得的粉末状原料。其中VC为晶粒抑制剂，具有抑制WC晶粒长大的作用，TiN为强化相，具有使基体晶粒细化，增大基体淬透性的优点，具有进一步提高合金强度的作用。
S2、取料：按照质量分数计，称取7.5kg的WC粉、0.5kg的Co粉、0.5kg的Cr粉、0.3kg的ZrC粉、1.2kg的TiN粉，共计10kg，得到混合粉料。
S3、混料：将称取的混合粉料加入混料机中进行混合，加入研磨介质、分散剂及成型剂，混合均匀后得到预备原料。其中，研磨介质选用无水乙醇，用量为150g。分散剂选用硬质酸，用量为100g。成型剂选用石蜡和乙二醇，各使用100g。为了确保预备原料中各组分混合均匀，混料时不但要不断搅拌，还要将底部的粉料不断的输送至上部，如此混合60分钟后，在自少三个不同的位置进行采样化验，各样品中各组分所占质量比与标准质量比相差要在3％以内，否则要继续混合20分钟，然后再次按照上述过程进行采样和化验，如此循环，直至各样品中各组分所占质量比与标准质量比相差在3％以内。
S4、挤压圆棒：将预备原料放入挤压机的料筒中，在150MPa的压力下压制成圆棒坯体，挤压压力达到150MPa时，保压18分钟。
S5、烧结：将制得的圆棒坯体放置于烧结炉内进行烧结，以1.5℃/S的速度升温至1100-1350℃，在此温度下进行烧结80min，当烧结炉内的温度升至1100-1350℃时，向烧结炉内充入Ar气，且使得烧结炉内的Ar气的压强为3.5MPa。烧结完成后进行冷却，得到半成品圆棒。
S6、热处理：将制得的半成品圆棒在真空环境下进行900-1100℃淬火和300-400℃回火，得到初成品圆棒。
S7、打磨：对初成品圆棒的外表面进行打磨，打磨完成后进行尺寸检测，圆棒尺寸符合要求后即得到成品圆棒，然后涂抹防锈油并包装入库。
实施例三：
请参阅图1，一种高强韧多晶硬质合金挤压圆棒的制作方法，具体包括以下步骤：
S1、制粉：将WC、Co、Cr、ZrC、VC、TaC研磨制粉，经300目筛网过滤，筛下物为所制得的粉末状原料。其中ZrC和VC为晶粒抑制剂，具有抑制WC晶粒长大的作用，TaC为强化相，具有使基体晶粒细化，增大基体淬透性的优点，具有进一步提高合金强度的作用。
S2、取料：按照质量分数计，称取8kg的WC粉、0.7kg的Co粉、0.1kg的Cr粉、0.2kg的ZrC粉、0.2kg的VC粉、0.8kg的TaC粉，共计10kg，得到混合粉料。
S3、混料：将称取的混合粉料加入混料机中进行混合，加入研磨介质、分散剂及成型剂，混合均匀后得到预备原料。其中，研磨介质选用无水乙醇，用量为100g。分散剂选用乙索敏，用量为100g。成型剂选用乙二醇和SBS，各使用75g。为了确保预备原料中各组分混合均匀，混料时不但要不断搅拌，还要将底部的粉料不断的输送至上部，如此混合50分钟后，在自少三个不同的位置进行采样化验，各样品中各组分所占质量比与标准质量比相差要在3％以内，否则要继续混合15分钟，然后再次按照上述过程进行采样和化验，如此循环，直至各样品中各组分所占质量比与标准质量比相差在3％以内。
S4、挤压圆棒：将预备原料放入挤压机的料筒中，在200MPa的压力下压制成圆棒坯体，挤压压力达到200MPa时，保压20分钟。
S5、烧结：将制得的圆棒坯体放置于烧结炉内进行烧结，以2℃/S的速度升温至1100-1350℃，在此温度下进行烧结100min，当烧结炉内的温度升至1100-1350℃时，向烧结炉内充入Ar气，且使得烧结炉内的Ar气的压强为4MPa。烧结完成后进行冷却，得到半成品圆棒。
S6、热处理：将制得的半成品圆棒在真空环境下进行900-1100℃淬火和300-400℃回火，得到初成品圆棒。
S7、打磨：对初成品圆棒的外表面进行打磨，打磨完成后进行尺寸检测，圆棒尺寸符合要求后即得到成品圆棒，然后涂抹防锈油并包装入库。
实施例四：
请参阅图1，一种高强韧多晶硬质合金挤压圆棒的制作方法，具体包括以下步骤：
S1、制粉：将WC、Co、Cr、ZrC、VC、TiC、TiN和TaC研磨制粉，经300目筛网过滤，筛下物为所制得的粉末状原料。其中ZrC和VC为晶粒抑制剂，具有抑制WC晶粒长大的作用，TiC、TiN和TaC为强化相，具有使基体晶粒细化，增大基体淬透性的优点，具有进一步提高合金强度的作用。
S2、取料：按照质量分数计，称取8kg的WC粉、0.7kg的Co粉、0.4kg的Cr粉、0.2kg的ZrC粉、0.2kg的VC粉、0.2kg的TaC粉、0.2kg的TiC粉、0.1kg的TiN粉，共计10kg，得到混合粉料。
S3、混料：将称取的混合粉料加入混料机中进行混合，加入研磨介质、分散剂及成型剂，混合均匀后得到预备原料。其中，研磨介质选用无水乙醇，用量为100g。分散剂选用乙索敏，用量为100g。成型剂选用橡胶和石蜡，各使用100g。为了确保预备原料中各组分混合均匀，混料时不但要不断搅拌，还要将底部的粉料不断的输送至上部，如此混合60分钟后，在自少三个不同的位置进行采样化验，各样品中各组分所占质量比与标准质量比相差要在3％以内，否则要继续混合20分钟，然后再次按照上述过程进行采样和化验，如此循环，直至各样品中各组分所占质量比与标准质量比相差在3％以内。
S4、挤压圆棒：将预备原料放入挤压机的料筒中，在200MPa的压力下压制成圆棒坯体，挤压压力达到200MPa时，保压20分钟。
S5、烧结：将制得的圆棒坯体放置于烧结炉内进行烧结，以2℃/S的速度升温至1100-1350℃，在此温度下进行烧结100min，当烧结炉内的温度升至1100-1350℃时，向烧结炉内充入Ar气，且使得烧结炉内的Ar气的压强为4MPa。烧结完成后进行冷却，得到半成品圆棒。
S6、热处理：将制得的半成品圆棒在真空环境下进行900-1100℃淬火和300-400℃回火，得到初成品圆棒。
S7、打磨：对初成品圆棒的外表面进行打磨，打磨完成后进行尺寸检测，圆棒尺寸符合要求后即得到成品圆棒，然后涂抹防锈油并包装入库。
以上仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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