真空热处理在硬质合金切削工具

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     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，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 
    2.1　热处理方式 
    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 
    本试验配制两种系列硬质合金： 
    ①模具系列：YG15C、YG20C； 
    ②铣削系列：YG6、YG8、YS30、YT14、YT5、YW2。 
    还配制了作某些条件对比试验用YG6C、YG8C、YG15合金。 
    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 
    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。 
    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。 

3　试验内容 
    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 
　　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。 
    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。 

图1　各合金牌号两种热处理方式对比试验结果 
1.烧结后直接油淬　2.烧结后二次升温油淬

3.2　不同淬火介质试验 
    硬质合金真空淬火采用油淬和气淬。气淬选用氮气，比较经济。图2、图3为YG8、YW2合金经不同介质淬火后的效果。 

图2　YG8合金经不同介质淬火增量后抗弯强度 
1.油淬　　2.气淬 

图3　YW2合金经不同介质淬火增量后抗弯强度 
1.油淬　　2.气淬

从图2可见YG8合金直接油淬比直接气淬抗弯强度增量明显，而从图3可见，YW2合金直接气淬比直接油淬抗弯强度增加明显。因此，不同牌号的合金应采用不 同的淬火介质，即不同的合金，要求不同的淬火冷却速度，以使合金中W、C在钴相的溶解量和钴相的马氏体转变以及由于合金各组分的热膨胀系数不同所导致的热 应力达到最佳组合。