專利名稱:鋼結(jié)硬質(zhì)合金與碳鋼的爆炸復合工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及材料復合技術(shù),主要提出一種鋼結(jié)硬質(zhì)合金與碳鋼的爆炸復合工藝。
背景技術(shù):
就爆炸復合材料來講,目前大多數(shù)是由不銹鋼、銅、鋁等與普通碳鋼的復合,其爆炸焊接工藝已基本成熟,但不銹鋼與碳鋼復合率有限,我國標準為95%;我國早在1994年有報道爆炸焊接鋼軌成功,其只能對于形狀簡單且體積較大的工件進行復合,對于形狀復雜的小工件很難復合;工具鋼與碳鋼的爆炸復合也有報道,但由于工具鋼脆性大,在爆炸復合時易產(chǎn)生斷裂,翹曲變形等問題,復合率不高,為了提高其復合率,有采取預熱200℃以上再進行裝配爆炸復合,受條件限制較大,很難應用于生產(chǎn);也有將工具鋼開上切槽提高其復合率,工藝復雜,在生產(chǎn)中得不到廣泛應用。由于鋼結(jié)硬質(zhì)合金可以進行熱處理,具有很好的可塑性,同時也具有很高的強度與高耐磨性的優(yōu)點,由此可以替代工具鋼與碳鋼的復合。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種鋼結(jié)硬質(zhì)合金與碳鋼的爆炸復合工藝,以保證硬質(zhì)合金與碳鋼的良好結(jié)合。
本發(fā)明所提出的復合工藝方法為采用鋼結(jié)硬質(zhì)合金粉末與碳鋼基體通過爆炸工藝復合,利用爆炸產(chǎn)生的沖擊波使鋼結(jié)硬質(zhì)合金粉末成形,并通過液相燒結(jié)使其與碳鋼基體進一步良好復合,對復合體進行熱處理,得到鋼結(jié)硬質(zhì)合金與碳鋼復合材料。
其具體工藝過程為1、把碳鋼基體需要復合的部位機加工成凹槽結(jié)構(gòu)。
2、將鋼結(jié)硬質(zhì)合金粉末加入硬質(zhì)合金粘結(jié)劑放入球磨機充分攪拌球磨,其中,鋼結(jié)硬質(zhì)合金粉末主要元素及含量的重量比為Wc30~50%,C0.3~1.0%,Mo0.5~1.5%,Cr0.5~3.0%,余量為鐵;粘結(jié)劑的加入量為鋼結(jié)硬質(zhì)合金重量的1.0~3.0%,碳鋼基體為普通碳鋼。
3、將混合均勻的鋼結(jié)硬質(zhì)合金粉末填入碳鋼基體的凹槽中壓實,待粘結(jié)劑干后,將其整體平放在平整的土地或沙地上,在此基體上方支撐一塊碳鋼板作復板,并在復板上平攤上炸藥,引爆。
4、銑去復合在碳鋼基體表層的碳鋼板,鋼結(jié)硬質(zhì)合金與碳鋼基體的復合體經(jīng)過液相燒結(jié)并經(jīng)熱處理得到鋼結(jié)硬質(zhì)合金與碳鋼復合材料。其中,液相燒結(jié)工藝為500~600℃保溫1~2小時,1200~1400℃保溫1~2小時隨爐冷卻;熱處理工藝為820~840℃保溫3~6小時空冷。
本發(fā)明提出的鋼結(jié)硬質(zhì)合金與碳鋼的爆炸復合工藝,可以使硬質(zhì)合金與碳鋼良好結(jié)合,具有高強度與高耐磨性,同時又有很好的韌性,克服了硬質(zhì)合金與碳鋼難以復合的技術(shù)難題,可替代工具鋼與碳鋼的復合。
附圖1為將鋼結(jié)硬質(zhì)合金粉末與碳鋼基體復合時的示意圖。
圖中,1、碳鋼基體,2、鋼結(jié)硬質(zhì)合金粉末,3、金屬薄片支架,4、碳鋼板,5、炸藥。
具體實施例方式
實施例1以制作耐火磚模具為例。將一塊45鋼表面銑出約280×160×5mm的凹槽;把配制好的硬質(zhì)合金粉末(Wc50%,C1.0%,Mo1.5%,Cr3.0%,余量為鐵)加入合金粉末重量的1.0%的硬質(zhì)合金粘結(jié)劑球磨攪拌均勻,并填入碳鋼銑好的凹槽中壓實,粘結(jié)劑干后,將其整體平放在平整的土地或沙地上,由四個薄金屬片在碳鋼基體上支撐起一塊厚3mm、面積略大于凹槽的碳鋼板作復板,距基板8cm,在復板上布上炸藥由8#雷管引爆;銑去表面的碳鋼板,液相燒結(jié)工藝(溫度600℃,保溫2小時,1250℃保溫2小時隨爐冷卻),熱處理820℃保溫3小時空冷,得到高耐磨的耐火磚模具。
實施例2以制作耐火磚模具為例。將一塊45鋼表面銑出約280×180×6mm的凹槽;把配制好的硬質(zhì)合金粉末(Wc30%,C0.3%,Mo0.5%,Cr0.5%,余量為鐵)加入合金粉末重量的1.5%的石蠟作為粘結(jié)劑球磨攪拌均勻,并填入碳鋼銑好的凹槽中壓實,粘結(jié)劑干后,將其整體平放在平整的土地或沙地上,由四個薄金屬片在碳鋼基體上支撐起一塊厚4mm、面積略大于凹槽的碳鋼板作復板,距基板12cm,在復板上布上炸藥由8#雷管引爆;銑去表面的碳鋼板,液相燒結(jié)工藝(溫度600℃,保溫2小時,1300℃保溫2小時隨爐冷卻),熱處理820℃保溫3小時空冷,得到高耐磨的耐火磚模具。
實施例3以制作耐火磚模具為例。將一塊45鋼表面銑出約280×210×8mm的凹槽;把配制好的硬質(zhì)合金粉末(Wc40%,C0.6%,Mo0.6%,Cr0.6%,余量為鐵)加入合金粉末重量的2.0%的樹脂作為粘結(jié)劑球磨攪拌均勻,并填入碳鋼銑好的凹槽中壓實,粘結(jié)劑干后,將其整體平放在平整的土地或沙地上,由四個薄金屬片在碳鋼基體上支撐起一塊厚4mm、面積略大于凹槽的碳鋼板作復板,距基板16cm,在復板上布上炸藥由雷管引爆;銑去表面的鋼板,液相燒結(jié)工藝(溫度500℃保溫2小時,1400℃保溫1小時隨爐冷卻),熱處理840℃保溫3小時空冷,得到高耐磨的耐火磚模具。
實施例4以制作耐火磚模具為例。將一塊45鋼表面銑出約310×220×10mm的凹槽;把配制好的硬質(zhì)合金粉末(Wc50%,C0.6%,Mo0.7%,Cr2.0%,余量為鐵)加入合金粉末重量的3.0%的合成橡膠作為粘結(jié)劑球磨攪拌均勻,并填入碳鋼銑好的凹槽中壓實,粘結(jié)劑干后,將其整體平放在平整的土地或沙地上,由四個薄金屬片在碳鋼基體上支撐起一塊厚5mm、面積略大于凹槽的碳鋼板作復板,距基板20cm,在復板上布上炸藥由雷管引爆;銑去表面的鋼板,液相燒結(jié)工藝(溫度500℃,保溫2小時,1300℃保溫1小時隨爐冷卻),熱處理840℃保溫3小時空冷,得到高耐磨的耐火磚模具。
權(quán)利要求
1.一種鋼結(jié)硬質(zhì)合金與碳鋼的爆炸復合工藝,其特征是采用鋼結(jié)硬質(zhì)合金粉末與碳鋼基體復合,利用爆炸產(chǎn)生的沖擊波使合金粉末成形,并通過液相燒結(jié)使其與碳鋼基體進一步復合,進行熱處理得到鋼結(jié)硬質(zhì)合金與碳鋼復合體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼結(jié)硬質(zhì)合金與碳鋼的爆炸復合工藝,其特征是所述的鋼結(jié)硬質(zhì)合金粉末主要元素及含量的重量比為Wc30~50%,C0.3~1.0%,Mo0.5~1.5%,Cr0.5~3.0%,余量為鐵,碳鋼基體為普通碳鋼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼結(jié)硬質(zhì)合金與碳鋼的爆炸復合工藝,其特征是所述液相燒結(jié)工藝為500~600℃保溫1~2小時,1200~1400℃保溫1~2小時隨爐冷卻;熱處理工藝為820~840℃,保溫3~6小時空冷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的鋼結(jié)硬質(zhì)合金與碳鋼的爆炸復合工藝,其特征是a、把碳鋼基體需要復合的部位機加工成凹槽結(jié)構(gòu);b、將鋼結(jié)硬質(zhì)合金粉末加入粘結(jié)劑放入球磨機充分攪拌球磨,粘結(jié)劑的加入量為鋼結(jié)硬質(zhì)合金粉末總重量的1.0~3.0%;c、將混合均勻的鋼結(jié)硬質(zhì)合金粉末填入碳鋼基體板的凹槽中壓實,待粘結(jié)劑干后,將其整體平放在平整的土地或沙地上,在其上方支撐一塊碳鋼板作復板,并在復板上平攤上炸藥,引爆;d、銑去復合在碳鋼基體表層的碳鋼板,鋼結(jié)硬質(zhì)合金與碳鋼板的復合體經(jīng)過液相燒結(jié)并經(jīng)過熱處理得到鋼結(jié)硬質(zhì)合金與碳鋼板復合體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋼結(jié)硬質(zhì)合金與碳鋼的爆炸復合工藝,其特征是所述的粘結(jié)劑為硬質(zhì)合金粘結(jié)劑或石臘或樹脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋼結(jié)硬質(zhì)合金與碳鋼的爆炸復合工藝,其特征是所述的碳鋼復板與碳鋼基體之間距5~20cm進行操作復合。
全文摘要
本發(fā)明涉及材料復合技術(shù)。提出的鋼結(jié)硬質(zhì)合金與碳鋼的爆炸復合工藝是采用鋼結(jié)硬質(zhì)合金粉末與碳鋼基體復合,利用爆炸產(chǎn)生的沖擊波使合金粉末成形,并通過液相燒結(jié)使其與碳鋼基體復合,進行熱處理得到鋼結(jié)硬質(zhì)合金與碳鋼的復合體。本發(fā)明提出的鋼結(jié)硬質(zhì)合金與碳鋼的爆炸復合工藝,可以使硬質(zhì)合金與碳鋼良好結(jié)合,具有高強度與高耐磨性,同時又有很好的韌性,克服了硬質(zhì)合金與碳鋼難以復合的技術(shù)難題,可替代工具鋼與碳鋼的復合。
文檔編號B22F7/02GK1789494SQ200510107300
公開日2006年6月21日 申請日期2005年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月22日
發(fā)明者魏世忠, 龍銳, 茍新建, 薛年景, 趙舉峰, 趙正栓, 李小強 申請人:河南科技大學