真空热处理在硬质合金切削工具和冲模中的应用

tinabo

1 前言

硬质合金作为机械、矿山、电子、标准件等行业的工模具材料，虽然具有高硬度、耐磨、耐腐蚀等优良性能，但在矿山钻采和金属切削刀具的使用中，普遍存在的因韧性差导致严重崩刃脆断和早期磨损失效两大难题，限制了它的使用范围，特别在受冲击载荷的场合，如矿山凿岩、地质钻探、冷冲冷锻、粗铣等工模具材料中，不仅要求高硬度、耐磨，重要的还需要整体强韧性好。近十几年来，我们对硬质合金热处理作了比较系统的研究。80年代末，研制出新一代矿山用硬质合金，已得到了广泛应用［1］，取得了显著的经济效益和社会效益。为了进一步拓宽与开发热处理硬质合金的使用领域，形成热处理硬质合金系列化，是今后研究的方向。这里重点对铣削和冲模用硬质合金的真空热处理进行了研究，并获得明显的效果。

0 ]' l/ p$ p( G# x2 n1 R% A 2　试验方法

' u  d4 X$ B0 T" o+ O: t* m8 k/ I/ c 2.1　热处理方式

1 y: S3 X+ u9 T& k7 ~" q 以前，硬质合金热处理方式是仿效钢材的热处理，即在硬质合金制品烧结后，再进行二次升温淬火，然后回火。而今我们用一种新的热处理方式来取代它，这种方式就是烧结淬火，即产品烧结后，不随炉冷却至室温，而是在烧结温度或冷却到一定的温度直接淬火，免去二次升温过程，从而达到省时、省力、降低能耗及提高效率的目的。

' @) i  Y1 i, g4 O( ^ 2.2　原料及合金牌号
' Q" t& l- S( r$ r, D- d7 P
本试验配制两种系列硬质合金：
2 B3 S, j+ x- m8 ~
- S% Q& x5 u# u5 f/ n6 s5 G ①模具系列：YG15C、YG20C；
②铣削系列：YG6、YG8、YS30、YT14、YT5、YW2。
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还配制了作某些条件对比试验用YG6C、YG8C、YG15合金。
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7 Q+ A2 V. c( j! H" x 配制以上合金所用WC、（TiW）C及Co粉均取自株洲硬质合金厂。

2.3　试验设备

  J8 n& Y0 z9 \2 f 硬质合金配料混合及压制直至脱蜡均采用常规生产设备，烧结淬火在WZS-20型和WZS-45型真空烧结淬火两用炉中进行。

) d4 g. ?9 n$ M# N* J- m 在WZS-20炉做工艺试验，在WZS-45炉进行工业生产应用。两台真空炉均可完成真空烧结、真空淬火、气冷淬火等多种工艺。淬火工艺的全过程可按预先给定的程序自动进行，还可手动操作。
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" q( K1 ?& I( K$ [# i3 e6 v: g1 h 3　试验内容
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常规检测项目采用的标准试样是5mm×5mm×30mm抗弯强度试样，用A116刀片测试合金密度、硬度和矫顽力。压制好的试样，经脱蜡后，做以下试验。

3.1　两种热处理方式的对比

3 Y2 E% }) T! [ 分别对YG15C和YT14合金进行了烧结后二次升温淬油和烧结后直接淬油，两种热处理方式对比试验。

; b2 _6 t9 l6 |  Y8 n 在两种热处理方式中，各取一个效果最佳的工艺对YG6、YG8、YG11C、YG15C、YG20C、YS30、YT14、YT5、YW2合金进行处理，试验结果均为经回火后的最后检测结果，见图1（抗弯强度增量为与烧结态对比的相对增量，以下各图均同）。

从图1可见，直接热处理是可行的，用该方法处理WC-（TiW）C-Co合金优于二次升温热处理。
6 b' X$ V9 J9 E图1　各合金牌号两种热处理方式对比试验结果
6 X: R5 ~7 `8 L4 M+ q% H+ j0 R' R1.烧结后直接油淬　2.烧结后二次升温油淬
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, _9 ~, B% g7 E. L& S" s% @3.2　不同淬火介质试验