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
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( k, H; _5 Q) @2 k( D+ n) R 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
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5 G8 H# [) T4 l$ w! `4 j2 A! W' Y0 S 2.1　热处理方式

: C& `5 c# ^3 U" Q8 V/ }$ x 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。
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2.2　原料及合金牌号

本试验配制两种系列硬质合金：
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①模具系列：YG15C、YG20C；
②铣削系列：YG6、YG8、YS30、YT14、YT5、YW2。
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$ Y7 ]# l2 d6 a4 E& B$ l 还配制了作某些条件对比试验用YG6C、YG8C、YG15合金。
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配制以上合金所用WC、（TiW）C及Co粉均取自株洲硬质合金厂。

" G# ]& D+ F/ o' U% ^! v 2.3　试验设备

2 f1 r, Y) @3 Y 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。

. ~+ }& x1 X# T3 l/ l 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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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。

" ?5 P4 s" Y/ _' K 3.1　两种热处理方式的对比

) Z, @9 N0 z# C% h( s6 x7 V, r" b' k 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）。
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( j# ?4 O1 ?) s; q 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
: P' d. C# O. I/ |' u1.烧结后直接油淬　2.烧结后二次升温油淬

/ w) K8 Q9 e# O- J( e/ F& L7 L) d3.2　不同淬火介质试验