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