本發(fā)明屬于合金加工領(lǐng)域，具體涉及一種高硬度高強度硬質(zhì)合金鋸片及其加工方法。
背景技術(shù)：
硬質(zhì)合金是由難熔金屬的硬質(zhì)化合物和粘結(jié)金屬通過粉末冶金工藝制成的一種合金材料。硬質(zhì)合金具有硬度高、耐磨、強度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優(yōu)良性能，特別是它的高硬度和耐磨性。
硬質(zhì)合金是以高硬度難熔金屬的碳化物（WC、TiC)微米級粉末為主要成分，以鈷（Co）或鎳（Ni）、鉬（Mo）為粘結(jié)劑，在真空爐或氫氣還原爐中燒結(jié)而成的粉末冶金制品。硬質(zhì)合金的基體由兩部分組成：一部分是硬化相；另一部分是粘結(jié)金屬。硬化相是碳化物，如碳化鎢、碳化鈦、碳化鉭，它們的硬度很高，但是脆性大，強度不高，粘結(jié)金屬一般是鈷和鎳，也有鋼結(jié)硬質(zhì)合金，硬度低，塑性相對來說比較好，強度也不高，但是把兩者結(jié)合起來，性能互補，粘結(jié)金屬的塑性可以抵消硬化相的脆性，而對硬度降低的不多，特別是經(jīng)過燒結(jié)，硬化相與粘結(jié)金屬便形成共晶合金。經(jīng)過冷卻，硬化相分布在粘結(jié)金屬組成的網(wǎng)格里，彼此緊密地聯(lián)系在一起，形成一個牢固的整體。
鋸齒片是用于切割各類型材所用的切割件，普通的鋸齒片只能切割硬度較小的物品，如木材等，而硬質(zhì)合金鋸齒片刻用于切割鋁型材等硬度較大的物品。對于硬質(zhì)合金鋸齒片來說，其切割的性能主要決定于硬質(zhì)合金的質(zhì)量，而硬質(zhì)合金的質(zhì)量主要決定于加工時的原料配比。目前的硬質(zhì)合金為了增加強度，通常加入5~10%的鈷粉，并且粒度較大，因此合金的硬度不高。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明意在提供一種硬質(zhì)合金鋸齒片，以解決現(xiàn)在制造的硬質(zhì)合金鋸齒片采用的材料無法滿足高強度和高硬度要求的問題。
本方案中的一種高硬度高強度硬質(zhì)合金鋸齒片，包括的成分及各成分的質(zhì)量百分比為：碳化鎢94~97.5%、鈷粉2.5~5.5%、添加劑0.3~0.7%，所述添加劑為碳化鉭、碳化鉻和碳化釩，碳化鉭：碳化鉻：碳化鎳的質(zhì)量比為2:1:1。碳化鎢的粒徑為0.2~0.4μm，鈷粉的粒徑為0.4~0.8μm，添加劑的粒徑為0.2~0.6μm。
本申請中還提供一種高硬度高強度硬質(zhì)合金鋸齒片的加工方法，以配合本方案采用的硬質(zhì)合金鋸齒片材料制造出高強度和高硬度的硬質(zhì)合金鋸齒片，解決現(xiàn)在沒有匹配制造該硬質(zhì)合金鋸齒片方法的問題。
本方案提供的高硬度高強度硬質(zhì)合金鋸齒片的加工方法包括以下步驟：
步驟一、加工碳化鎢：將碳化鎢與添加劑一起混合均勻，在1800~2000℃的高溫下碳化和還原；
步驟二、球磨：將步驟一加工的碳化鎢與鈷粉一起放入球磨機中，再放入圓柱狀的研磨體進行球磨；
步驟三、添加成型劑：在球磨機中加入PEG成型劑；
步驟四、通入保護氣：在球磨機中通入氮氣或氬氣作為保護氣，防止物料氧化；
步驟五、沖壓成型：將球磨完成后的混合粉粒在30-100噸壓力下沖壓成型制成毛胚；
步驟六、燒結(jié)：將毛胚在1400~1450℃，10MPa下燒結(jié)60~100min，得到硬質(zhì)合金鋸齒片成品；
步驟七、表面處理：對硬質(zhì)合金鋸齒片成品作常規(guī)的表面處理，即可包裝出廠。
本發(fā)明的原理：本申請的創(chuàng)新點首先在于配方，采用了更小粒徑的碳化鎢和鈷粉，讓兩者在球磨時能結(jié)合更加均勻和緊密，提高合金的硬度和強度，并且添加劑中的碳化鉭可提高硬質(zhì)合金的紅硬性，使硬質(zhì)合金在切割的高溫下，硬度不會有明顯降低，基本能保持穩(wěn)定。而且碳化鉻和碳化釩能抑制碳化鎢的晶粒長大，讓碳化鎢處于超細的粒徑范圍內(nèi)，對提高硬質(zhì)合金的硬度具有顯著的效果。
其次，本申請的第二個創(chuàng)新點在于硬質(zhì)合金鋸齒片的加工方法，傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金加工過程中，也有添加碳化鉭之類的添加劑，但是都是在球磨時加入，而本申請是在碳化鎢的碳化過程中就加入添加劑，讓碳化鎢和添加劑在1800~2000℃的高溫下混合作用，發(fā)生碳化和還原反應(yīng)，對抑制碳化鎢的晶粒長大以及提高紅硬性都有著更優(yōu)的效果。而在球磨時，傳統(tǒng)的方法都是加入球體作為研磨機進行球磨，這樣的缺點在于，會讓球磨后產(chǎn)生較多的大顆粒雜質(zhì)，使得廢棄料增多，提高加工成本。本申請采用硬質(zhì)合金圓柱作為研磨體，一般有五種規(guī)格的圓柱可進行添加，分別為Φ4×6、Φ5.5×8、Φ6.5×8.5、Φ8.5×12、Φ10.5×14.5，采用硬質(zhì)合金圓柱體進行球磨時，球磨機中的粉?？稍趫A柱之間實現(xiàn)線性球磨，讓球磨得更加徹底和均勻，產(chǎn)生的廢棄料更少，具有非常顯著的優(yōu)點。由于球磨時，粉粒之間產(chǎn)生的摩擦會導(dǎo)致溫度升高，若是直徑將粉粒取出，高溫下，遇氧氣會燃燒，有安全隱患，加入的PEG成型劑可在粉粒的表面成膜，阻止氧氣的直接接觸，避免了高溫燃燒的情況發(fā)送。由于球磨過程中，球磨機中可能會進入部分氧氣，因此本申請還通過通入氮氣或氬氣，將氧氣排出，使球磨機內(nèi)處于無氧環(huán)境，保證了球磨的正常運行和安全性。
本申請通過30-100噸的超高壓進行沖壓成型，成型后的產(chǎn)品致密性非常好，而且尺寸的精度很高，產(chǎn)品質(zhì)量更高。通過超高壓燒結(jié)的過程，燒結(jié)后的產(chǎn)品致密性非常好，可脫除表面的成型劑，產(chǎn)品的硬度和強度明顯提高，讓產(chǎn)品具有更好的穩(wěn)定性。
本發(fā)明的有益效果：本申請通過創(chuàng)新的配方，且各組分都是超細的粒徑，再通過本申請的獨特加工方法，得到的硬質(zhì)合金鋸齒片穩(wěn)定性好，尺寸精度高，致密性好，破損率低。并且硬度提高，可達到92.5~95HRA，強度增加，脆性降低，更適合于切割高硬度的型材。
具體實施方式
下面通過具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明：
本方案提供了一種高硬度高強度硬質(zhì)合金鋸齒片，其包括的成分及各成分的質(zhì)量百分比為：碳化鎢94~97.5%、鈷粉2.5~5.5%、添加劑0.3~0.7%，添加劑為碳化鉭、碳化鉻和碳化釩，碳化鉭：碳化鉻：碳化鎳的質(zhì)量比為2:1:1。碳化鎢的粒徑為0.2~0.4μm，鈷粉的粒徑為0.4~0.8μm，添加劑的粒徑為0.2~0.6μm。
本方案還提供了一種高硬度高強度硬質(zhì)合金鋸齒片的加工方法，包括以下步驟：
步驟一、加工碳化鎢：將碳化鎢與添加劑一起混合均勻，在1800℃的高溫下碳化和還原；
步驟二、球磨：將步驟一加工的碳化鎢與鈷粉一起放入球磨機中，再放入圓柱狀的研磨體進行球磨；
步驟三、添加成型劑：在球磨機中加入PEG1500成型劑；
步驟四、通入保護氣：在球磨機中通入氬氣作為保護氣；
步驟五、沖壓成型：將球磨完成后的混合粉粒在30-100噸下沖壓成型制成毛胚；
步驟六、燒結(jié)：將毛胚在1400~1450℃，10MPa下燒結(jié)80min，得到硬質(zhì)合金鋸齒片成品；
步驟七、表面處理：對硬質(zhì)合金鋸齒片成品作常規(guī)的表面處理，即可包裝出廠。
通過本方案的配方以及方法所加工出的硬質(zhì)合金鋸齒片，穩(wěn)定性好，具有良好的紅硬性，而且尺寸精度高，致密性好，破損率低。并且產(chǎn)品的硬度提高，可達到92.5~95HRA，強度增加，脆性降低，更適合于切割高硬度的型材。