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
) E% `+ v2 y9 g3 d2 Q( s
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。

2　试验方法

2 o$ P& a8 O0 t% X 2.1　热处理方式
4 b) u3 \. u& G7 x% y0 \
$ L! L4 k8 q9 V0 s0 l  t/ O 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。

2.2　原料及合金牌号
% n9 n: E; ^- l: o4 ~3 k
8 k8 S) `1 i" o. R' H+ K) ? 本试验配制两种系列硬质合金：
1 z: k# F- g1 S
: h# w* q6 q& S3 h4 c ①模具系列：YG15C、YG20C；
  k& y! D7 q  `1 a) [* ~+ c9 ] ②铣削系列：YG6、YG8、YS30、YT14、YT5、YW2。
6 @9 Q* n  D; a  x( s7 S0 t6 M
还配制了作某些条件对比试验用YG6C、YG8C、YG15合金。
: n$ R# S: H7 B
配制以上合金所用WC、（TiW）C及Co粉均取自株洲硬质合金厂。

( S0 O: |& E6 e8 i. Y. Y' J+ i8 m 2.3　试验设备

. v- B% E( n) n5 c 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。
" a8 P  C3 R9 M4 z- _
  q- Y5 |/ a: |; J 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。
& e' t+ K- P9 ]9 C. g0 `
3　试验内容
) U% k) S: {! [- W
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。
* q& U0 U% `" j2 }$ p5 V  g4 q7 w
3.1　两种热处理方式的对比
0 n$ f2 `' f& N! P# g
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。
* H' O# V+ R1 g0 ~# y5 H
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）。
7 d, q7 d3 h& U6 X) n7 N
% b7 J$ I6 ~( W# W+ B- k- D$ b 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。
图1　各合金牌号两种热处理方式对比试验结果
% J& H6 E+ F( B9 h/ g& z1 |1.烧结后直接油淬　2.烧结后二次升温油淬
2 w6 Y8 n2 ^; o( p& b/ w; u
: ^4 r' }( i6 y: y3.2　不同淬火介质试验