本發明屬于合金加工領域，具體涉及一種高硬度高強度硬質合金鋸片及其加工方法。
背景技術：
硬質合金是由難熔金屬的硬質化合物和粘結金屬通過粉末冶金工藝制成的一種合金材料。硬質合金具有硬度高、耐磨、強度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優良性能，特別是它的高硬度和耐磨性。
硬質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）為粘結劑，在真空爐或氫氣還原爐中燒結而成的粉末冶金制品。硬質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，粘結金屬一般是鈷和鎳，也有鋼結硬質合金，硬度低，塑性相對來說比較好，強度也不高，但是把兩者結合起來，性能互補，粘結金屬的塑性可以抵消硬化相的脆性，而對硬度降低的不多，特別是經過燒結，硬化相與粘結金屬便形成共晶合金。經過冷卻，硬化相分布在粘結金屬組成的網格里，彼此緊密地聯系在一起，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。對于硬質合金鋸齒片來說，其切割的性能主要決定于硬質合金的質量，而硬質合金的質量主要決定于加工時的原料配比。目前的硬質合金為了增加強度，通常加入5~10%的鈷粉，并且粒度較大，因此合金的硬度不高。
技術實現要素：
本發明意在提供一種硬質合金鋸齒片，以解決現在制造的硬質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合金鋸齒片，包括的成分及各成分的質量百分比為：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合金鋸齒片的加工方法，以配合本方案采用的硬質合金鋸齒片材料制造出高強度和高硬度的硬質合金鋸齒片，解決現在沒有匹配制造該硬質合金鋸齒片方法的問題。
本方案提供的高硬度高強度硬質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：將毛胚在1400~1450℃，10MPa下燒結60~100min，得到硬質合金鋸齒片成品；
步驟七、表面處理：對硬質合金鋸齒片成品作常規的表面處理，即可包裝出廠。
本發明的原理：本申請的創新點首先在于配方，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合金的紅硬性，使硬質合金在切割的高溫下，硬度不會有明顯降低，基本能保持穩定。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，對提高硬質合金的硬度具有顯著的效果。
其次，本申請的第二個創新點在于硬質合金鋸齒片的加工方法，傳統的硬質合金加工過程中，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，發生碳化和還原反應，對抑制碳化鎢的晶粒長大以及提高紅硬性都有著更優的效果。而在球磨時，傳統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，會讓球磨后產生較多的大顆粒雜質，使得廢棄料增多，提高加工成本。本申請采用硬質合金圓柱作為研磨體，一般有五種規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，采用硬質合金圓柱體進行球磨時，球磨機中的粉粒可在圓柱之間實現線性球磨，讓球磨得更加徹底和均勻，產生的廢棄料更少，具有非常顯著的優點。由于球磨時，粉粒之間產生的摩擦會導致溫度升高，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，使球磨機內處于無氧環境，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，成型后的產品致密性非常好，而且尺寸的精度很高，產品質量更高。通過超高壓燒結的過程，燒結后的產品致密性非常好，可脫除表面的成型劑，產品的硬度和強度明顯提高，讓產品具有更好的穩定性。
本發明的有益效果：本申請通過創新的配方，且各組分都是超細的粒徑，再通過本申請的獨特加工方法，得到的硬質合金鋸齒片穩定性好，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合金鋸齒片，其包括的成分及各成分的質量百分比為：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：將毛胚在1400~1450℃，10MPa下燒結80min，得到硬質合金鋸齒片成品；
步驟七、表面處理：對硬質合金鋸齒片成品作常規的表面處理，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合金鋸齒片，穩定性好，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。