一种硬质合金强化处理工艺方法与流程

本发明属于硬质合金的热处理领域，涉及一种硬质合金强化处理工艺方法。

背景技术：

硬质合金是以难熔金属硬质化合物为基，以金属为黏结剂，通过粉末冶金工艺烧结出的高硬度、良好的红硬性、高化学稳定性、高抗压强度、高耐磨性材料，被称为“工业的牙齿”。硬质合金刀具的切削速度大约是高速钢刀具的4~7倍，其切削过程中面临的工况更加恶劣，容易在周期性频繁冲击、热交变负荷、交变弯曲应力、高温下剧烈磨损等因素的作用下，发生刃口磨损、崩刃、热变形、疲劳、断裂等失效形式。现阶段主要通过发展硬质合金新材料和硬质合金表面强化技术来改善硬质合金的性能，但依然存在设备复杂、制备成本高、技术难度大等问题，在一定程度上限制了我国硬质合金产品质量的进一步提高。近年来，随着制造业加工水平的不断提升，对高品质硬质合金的需求在不断增加，同时，模具工业运用硬质合金也与日俱增。

由于硬质合金的韧性主要取决于胶结相，而wc-co硬质合金的胶结相随温度的变化存在同素异构转变和固溶成分的变化，这为wc-co硬质合金热处理提供了可能性。淬火可以抑制wc析出及co的同素异构转变，因此，wc-co硬质合金的热处理可不同程度地提高其抗弯强度。但考虑到工程上常用的硬质合金含钴量一般较少，因此，热处理对合金的强化作用很小。

随着《中国制造2025》的不断推进，高端装备制造业对材料的要求不断提高。经传统热处理后材料仍会存在某些不足，如淬火后组织不稳定、较高的热应力与组织应力、组织不均匀等，均会恶化材料性能进而影响材料使用寿命。一般来说，通过单一热处理工艺难以解决此类问题，而深冷处理作为热处理的一种重要附加工艺，能够有效地对材料热处理后的性能进行优化，对延长材料的服役寿命具有显著效果，目前深冷处理已在高端制造领域、精密仪器领域及航空航天工业实现了广泛的应用。

硬质合金的深冷处理最早见于1981年日本的刊物《机械技术》，其报道了硬质合金刀、模具经深冷处理后，耐磨性和抗破碎性与采用普通低温处理相比有显著提高。随着硬质合金材料在工业上的应用愈加广泛，其深冷改性技术受到了国内外学者的重视。目前已有大量研究表明深冷处理能够提高硬质合金的耐磨性、强度、韧性等综合性能，延长硬质合金工、模具的使用寿命。然而，传统对于硬质合金的深冷处理主要是针对刀具成品，其实施过程与硬质合金的热处理相互独立。因此，为了更大程度的对硬质合金进行组织调配，更加显著的提高硬质合金的性能，将深冷处理与硬质合金的热处理进行有机的配合，通过工艺参数的调配促使组织中亚稳态粘结相的转变和稳定化，并促使组织析出更多的η相，从而最大程度的提高硬质合金的强度和韧性。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种将深冷处理技术与硬质合金的淬火和回火工艺相结合的新工艺。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种硬质合金强化处理工艺方法,其特征在于，其具体工艺步骤为：

第一步、将硬质合金加热到α-co同素异构转变温度点以上温度进行淬火；

第二步、完成淬火工作后，进入深冷处理，在深冷处理时，将深冷处理过程中的升降温速率控制为1～3℃/min，深冷处理温度为-140～-196℃，深冷处理保温时间为12～24小时；

第三步、完成深冷处理后，进入回火处理，在回火处理时，将回火处理过程中的回火温度控制为500～600℃，保温时间为2～3小时；

第四步、完成回火处理后，通过空冷冷却硬质合金。

在上述的一种硬质合金强化处理工艺方法中，所述的第一步中的硬质合金的淬火温度根据实际被淬火的硬质合金微观组织调控的需要，选择在α-co相变点～1250℃之间。

在上述的一种硬质合金强化处理工艺方法中，所述的第一步中的硬质合金在完成淬火后，需要立即进入深冷处理。

与现有技术相比，本硬质合金强化处理工艺方法将深冷处理与硬质合金的淬火、回火处理工艺相结合，将深冷处理置于淬火之后，通过选择不同的处理工艺参数来对硬质合金组织中co相和形态、特征以及析出相的特征进行调配，从而实现硬质合金强韧性的提高。

附图说明

图1是本硬质合金强化处理工艺方法中的处理工艺示意图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

将yg20材料加工成35×5×5mm的试样数件，将加热至950℃保温1小时，保温结束后快速置于油里淬火。

淬火后的试样清洗后置于深冷箱中以1℃/min的速率降至-140℃保温12小时，然后以1℃/min的速率升至室温。

对深冷处理后的试样进行回火处理：500℃×2h，空冷。

对处理后的试样进行硬度和抗弯强度检测，结果如表1所示。

实施例2

将yg20材料加工成35×5×5mm的试样数件，将加热至950℃保温1小时，保温结束后快速置于油里淬火。

油淬后清洗然后回火处理：500℃×2h，空冷。

回火后的试样清洗后置于深冷箱中以1℃/min的速率降至-140℃保温12小时，然后以1℃/min的速率升至室温。

对处理后的试样进行硬度和抗弯强度检测，结果如表1所示。

对比例1

yg20材料加工成35×5×5mm的试样数件，将加热至950℃保温1小时，保温结束后快速置于油里淬火；

油淬后清洗然后回火处理：500℃×2h，空冷。

对处理后的试样进行硬度和抗弯强度检测，结果如表1所示。

表1实施例1及对比例的yg20材料硬度、抗弯强度和断裂韧性测试结果。

表1

如表1所示，经过本发明的工艺方法处理后（实施例1），yg20材料的硬度提高约2hra，同时抗弯强度和断裂韧性均有不同程度的提升。可以看出，硬质合金淬火后回火前增加深冷处理对硬质合金性能起到了显著的改善效果，是一种提高硬质合金强度和韧性的有效方法。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种硬质合金强化处理工艺方法，属于硬质合金的热处理领域。它解决了现有热处理对硬质合金强化小的问题。本硬质合金强化处理工艺方法,其特征在于，其具体工艺步骤为：将硬质合金加热到α‑Co同素异构转变温度点以上温度进行淬火；完成淬火工作后，进入深冷处理，在深冷处理时，将深冷处理过程中的升降温速率控制为1～3℃/min，深冷处理温度为‑140～‑196℃，深冷处理保温时间为12～24小时；完成深冷处理后，进入回火处理，在回火处理时，将回火处理过程中的回火温度控制为500～600℃，保温时间为2～3小时；完成回火处理后，通过空冷冷却硬质合金。本发明具有提高热处理对硬质合金的强化作用。

技术研发人员：顾开选;王俊杰;蔡惠坤;闫献国;师克明
受保护的技术使用者：浙江中科河冶深冷科技有限公司
技术研发日：2018.08.08
技术公布日：2018.12.11