一种高强度高速切削刀具的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于陶瓷领域，特别是涉及一种高速切削工具。
【背景技术】
[0002]切削刀具由于其高硬度和抗高温以及防止高温脆性等的需求，对于其材质有很严格的要求，金属陶瓷日益成为高速切削刀具的主体材料，金属陶瓷包括硬质相和粘结相。硬质相，由于过渡金属碳化物、氮化物、硼化物具有较高的强度、硬度、耐磨性和热稳定性而被广泛用作金属陶瓷的硬质相，其中研宄最多的是以WC、TiC、TiN、Ti (C，N)、Cr3B2等化合物为硬质相，以Co、N1、Fe等金属或合金为粘结相的金属陶瓷。TiC基金属陶瓷、TiN基金属陶瓷和Ti (C，N)基金属陶瓷具有较低的韧性而难以媲美传统的WC基硬质合金。而对于Cr3B2基金属陶瓷，由于Cr3B2较低自扩散系数使其烧结性差，且在烧结过程中易于与粘结金属反应生成脆性第三相，因此，Cr3B2基金属陶瓷难以用传统粉末冶金方法制备成致密材料，性能不佳。急需发明一种适用于高速切削刀具的高性能金属陶瓷复合材料。
【发明内容】
[0003]本发明的目的之一在于提出一种高速切削刀具。
[0004]本发明的目的之二在于提出一种高速切削刀具的制备方法。
[0005]具体通过如下技术手段实现:
一种高速切削刀具，所述高速切削刀具采用金属陶瓷制成，所述金属陶瓷包括硬质相和粘结相，化学组成按重量百分比计为: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%，余量为(Tix，Wy) C 及不可避免的杂质，其中 X:0.21-0.41，x+y=l ；
其中TiC、Cr3B2、ZrC和(Tix，Wy) C为硬质相，在刀具表面以下Imm处的纵截面中TiC相的平均粒径为0.08-0.12 μ m，Cr3B2相的平均粒径为0.28-1.0ym, (Ti x，Wy) C相的平均粒径为0.11-0.18 μm，(Ti，W，Mo) C固溶体环绕在所述硬质相的周围。
[0006]作为优选，在刀具中心部位直径为0.5mm形成的球体的纵截面中TiC相的平均粒径为0.21-0.52 μ m，Cr3B2相的平均粒径为0.58-0.88 μ m，(Ti x，Wy) C相的平均粒径为
0.21-0.26 μm，(Ti，W，Mo) C固溶体环绕在所述硬质相的周围。
[0007]前述高速切削刀具的制备方法，包括如下步骤:
(1)干磨:按所需原料比例将T12粉、W粉混合，采用球磨机进行干式球磨，球料比为50:1~60:1，球磨时间为48~50小时，磨球材质为不锈钢；
(2)湿磨:对干磨得到的混合物与(Tix，Wy)C粉体、Cr3B2粉体、ZrC颗粒，TiC颗粒、Mo粉、C粉、Ni粉混合均匀后采用湿磨机加湿磨剂进行球磨，球料比为5:1~8:1，转速为180~260rpm，湿磨时间为28~40小时；
(3)烘干，对步骤(2)湿磨后的浆料进行烘干，烘干后的粉过100~120目的筛；
(4)成型:将步骤(3)得到的混合粉末在模压机中与成型剂混合，模压成型，压力为210~360MPa，得到成型的高速切削刀具坯体；
(5)脱脂:将坯体置入脱脂炉中脱脂；
(6)真空烧结:将步骤(5)得到的坯体置入真空烧结炉中烧结，真空度为
0.8X1012.1X KT1Pa,烧结温度为1452~1468°C，烧结时间为80~100min，得到高速切削刀具成品。
[0008]作为优选，所述成型剂选择聚乙烯醇溶液。
[0009]得到的高速切削刀具的硬度为96~111HRA，抗弯强度为1980~2200MPa，断裂韧性为 19~28MPa.m1/2。
[0010]本发明的效果在于:
1，通过将四种硬质相与粘结相相结合，使得高速切削刀具的硬度得到大幅度提高；
2，通过对金属陶瓷中硬质相的粒度分布进行调整，使得抗弯强度和断裂韧性得到大幅度提高；
3，通过对各组分的含量进行了创造性的调整，使得在保证强度的情况下，耐磨性、化学稳定性、抗热冲击性和抗高温脆性得到大幅度提高。
【具体实施方式】
[0011]实施例1
一种高速切削刀具，所述高速切削刀具采用金属陶瓷制成，所述金属陶瓷包括硬质相和粘结相，化学组成按重量百分比计为:TiC:6.8%，ZrC: 1.6%，Cr3B2:9.1%，Mo:7.2%，C:
1.1%，N1:21.2%，余量为(Tix，Wy) C及不可避免的杂质，其中X:0.32，x+y=l ；
其中TiC、ZrC、Cr3B2和(Tix，Wy)C为硬质相，在刀具表面以下Imm处的纵截面中TiC相的平均粒径为0.08-0.12 μ m，Cr3B2相的平均粒径为0.62 μ m，(Ti x，Wy) C相的平均粒径为0.12 μπι，(Ti，W，Mo) C固溶体环绕在所述硬质相的周围，在刀具中心部位直径为0.5mm形成的球体的纵截面中TiC相的平均粒径为0.，31 μ HbCr3B2相的平均粒径为0.62 μ m，(Ti x，Wy) C相的平均粒径为0.25 μ m，(Ti，W，Mo) C固溶体环绕在所述硬质相的周围。其硬度为98HRA，抗弯强度为1996MPa，断裂韧性为18.8MPa.m1/2。
[0012]实施例2
实施例1高速切削刀具的制备方法，包括如下步骤:
(1)干磨:按所需原料比例将T12粉、W粉混合，采用球磨机进行干式球磨，球料比为56:1，球磨时间为49小时，磨球材质为不锈钢；
(2)湿磨:对干磨得到的混合物与(Tix，Wy)C粉体、Cr3B2粉体、ZrC颗粒，TiC颗粒、Mo粉、C粉、Ni粉混合均勾后采用湿磨机加湿磨剂进行球磨，球料比为6:1，转速为198rpm，湿磨时间为32小时；
(3)烘干，对步骤(2)湿磨后的浆料进行烘干，烘干后的粉过110目的筛；
(4)成型:将步骤(3)得到的混合粉末在模压机中与成型剂混合，模压成型，压力为302MPa，得到成型的高速切削刀具坯体；所述成型剂选择聚乙烯醇溶液；
(5)脱脂:将坯体置入脱脂炉中脱脂；
(6)真空烧结:将步骤(5)得到的坯体置入真空烧结炉中烧结，真空度为1.1XlO-1Pa,烧结温度为1460°C，烧结时间为92min，得到高速切削刀具成品。
[0013](7)将步骤(6)得到的成品在电阻炉内加热到1000~1100°C，保温20~35min后喷水淬火，淬火冷却到120~180°C后保温30~38min后炉冷到室温。
【主权项】
1.一种高强度高速切削刀具，其特征在于，所述高速切削刀具采用金属陶瓷制成，所述金属陶瓷包括硬质相和粘结相，化学组成按重量百分比计为: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%，余量为(Tix，Wy) C 及不可避免的杂质，其中X:0.21-0.41，x+y=l ； 其中TiC、Si3N4、ZrC和(Tix，Wy)C为硬质相，在刀具表面以下Imm处的纵截面中TiC相的平均粒径为0.08-0.12 μ m，Cr3B2相的平均粒径为0.28-1.0ym, (Ti x，Wy) C相的平均粒径为0.11-0.18 μm，(Ti，W，Mo) C固溶体环绕在所述硬质相的周围。
2.根据权利要求1所述的高速切削刀具，其特征在于，在刀具中心部位直径为0.5mm形成的球体的纵截面中TiC相的平均粒径为0.21-0.52 μ m，Cr3B2相的平均粒径为0.58-0.88 μm，(Tix，Wy) C相的平均粒径为0.21-0.26 μm，(Ti，W，Mo) C固溶体环绕在所述硬质相的周围。
3.权利要求1所述的高速切削刀具的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)干磨:按所需原料比例将T12粉、W粉混合，采用球磨机进行干式球磨，球料比为50:1~60:1，球磨时间为48~50小时，磨球材质为不锈钢； (2)湿磨:对干磨得到的混合物与(Tix，Wy)C粉体、Cr3B2粉体、ZrC颗粒、TiC颗粒、Mo粉、C粉、Ni粉混合均匀后采用湿磨机加湿磨剂进行球磨，球料比为5:1~8:1，转速为180~260rpm，湿磨时间为28~40小时； (3)烘干，对步骤(2)湿磨后的浆料进行烘干，烘干后的粉过100~120目的筛； (4)成型:将步骤(3)得到的混合粉末在模压机中与成型剂混合，模压成型，压力为210~360MPa，得到成型的高速切削刀具坯体； (5)脱脂:将坯体置入脱脂炉中脱脂； (6)真空烧结:将步骤(5)得到的坯体置入真空烧结炉中烧结，真空度为0.8X1012.1X KT1Pa,烧结温度为1452~1468°C，烧结时间为80~100min，得到高速切削刀具成品。
4.根据权利要求3所述的高速切削刀具的制备方法，其特征在于，所述所述成型剂选择聚乙烯醇溶液。
【专利摘要】本发明涉及一种高强度高速切削刀具，采用金属陶瓷制成，化学组成按重量百分比计为：TiC：2.5~12.8%，Cr3B2:8.8~10.6%，Mo：6~8%，C：0.6~1.8%，Ni：18~26%，余量为（Tix，Wy）C；在刀具表面以下1mm处的纵截面中TiC相的平均粒径为0.08~0.12μm，Cr3B2相的平均粒径为0.28~1.0μm，（Tix，Wy）C相的平均粒径为0.11~0.18μm，（Ti，W，Mo）C固溶体环绕在所述硬质相的周围。该高速切削刀具具有高硬度、高抗弯强度、高断裂韧性等性能。
【IPC分类】C22C1-05, C22C29-02, C22C30-00, C22C32-00
【公开号】CN104805347
【申请号】CN201510252136
【发明人】李白
【申请人】李白
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年5月18日