本发明涉及硬质合金加工
技术领域：
，特别是涉及一种调整硬质合金粘接相相成分的控制方法。
背景技术：
：硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度。硬质合金广泛用作刀具材料，如车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀等，用于切削铸铁、有色金属、塑料、化纤、石墨、玻璃、石材和普通钢材，也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材料。硬质合金的关键性能控制项就是要控制产品的相组成，使产品不出现脱碳相(缺碳)和渗碳相(碳过多)，若产品出现上述相成分，将使硬质合金产品的性能急剧恶化，实际生产过程中，出现上述相成分的产品都会报废处理。而粘结相的相成分直接影响合金的相组成钨含量在一定范围内的粘结相相成分可以确保合金相组成在两相之内，超出该范围合金就会出现第三相，即上述的脱碳相和渗碳相。生产过程中，影响产品粘结相相成分的主要因素有原料的配碳、氧含量；生产过程中的增氧；烧结过程发生的碳-氧还原反应。硬质合金在大规模生产过程中，生产车间要求恒温恒湿(通常温度要求25℃±1，湿度30-50％)，此外产品外径跨度从1mm-45mm；不同外径的压坯产品，其比表面积不同(外径越小，比表面积越大)；不同比表面积的压坯产品，放置在空气中，氧化反应的进程不一样，放置相同的时间下，压坯增氧的量不同。为了平衡不同规格(不同比表面积)带来的增氧差异(小规格的增氧快，大规格的增氧慢)，现有技术是根据生产规格的不同，设定不同的原料配碳来管控产品相组成，解决不同外径产品间的氧化程度差异(小规格产品的原料配碳高，大规格的配碳低；若采用同一配碳原料，大规格产品需要长时间存放才能确保烧结后产品的相组成)。虽按上述方法可有效减少规格差异带来的存放时间差异，但一些大规格产品(外径16mm以上)仍需要存放1-15天不等的时间；通过延长存放时间，产品与空气中的氧发生氧化导致压坯氧含量增加，在烧结过程发生脱碳反应，维持产品本身的c-o平衡，并最终保证合金产品相成分。表一为压坯产品在现场存放的时间与产品的外径大小的对应关系，从表一可以看出，压坯产品的外径越大，则压坯产品现场所需存放的时间越长，为此，造成了产品生产周期较长的弊端。表一外径存放时间6mm24h12mm36h16mm60h25mm72h32mm144h40mm240h45mm360h另外，现有技术存在着产品粘结相相组成芯部与外部不均匀的弊端，这是因为压坯产品暴露在空气中，外部优先氧化；外层氧化后形成的氧化膜会进一步阻碍氧向芯部扩散，形成芯部到外部的氧化程度的区别；氧化程度的不同，在烧结后最终导致产品粘结相中钨含量不均。而且，现有技术还存在着产品批次间粘结相相成分稳定性差的弊端，这是因为不同批次间，原料本身存在差异(比如原料氧含量不同)，生产后的产品，若按相同放置时间处理，烧结出炉的产品粘结相相成分就存在差异。虽然实际操作过程中可根据原料不同情况来缩短或延长存放时间，但存在如下问题：1)延长时间不利于产品流转；延长了制造周期；2)缩短时间则会打乱现场生产的节拍；延长或缩短均不利于排产。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种调整硬质合金粘接相相成分的控制方法，通过工艺改进，既能够减少压坯烧结前等待时间，缩短制造周期；又能够改善产品粘结相相成分均匀性和提升批次间粘接相相成分稳定性。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种调整硬质合金粘接相相成分的控制方法，是在成形后烧结前，将模压或挤压成形的硬质合金压坯，放置在加热器中，并向加热器内通入一定流量的空气，在预置的温度条件下，保温一定的时间，让空气中的氧与硬质合金中的金属元素发生氧化反应；处理好的压坯，在后续的烧结过程中，通过充分的碳氧反应，在脱出氧的过程中同时消耗碳，使得最终合金的总碳下降，粘结相中的钨含量增加，导致粘结相相成分发生变化；通过调节氧化处理的温度、时间和空气流量，实现最终合金相组成控制在两相之内，并使产品烧结前的等待时间控制在24h内。在整个氧化处理过程中，加热器内维持压力在-10kpa～+10kpa之间。所述预置的温度为80～240℃。在氧化温度调节中，通过提高氧化的温度，可以促进氧在棒材内部的扩散深度，从而减少或消除产品氧化程度区别，进而改善烧结特性，使得合金产品芯部与外部的相成分均匀性得到较大的改善，即控制了粘结相中钨的固溶度。所述氧化时间设定在5min到12h的区间范围内。在氧化时间调节中，是根据相对磁饱和需要进行设定，当需要的相对磁饱和较低时，保温时间相对较长，而需要的相对磁饱和较高时，保温时间相对较短。所述向加热器内通入的空气的流量控制在0.1-4.0m3/h范围内。在空气流量调节中，是根据合金相成分目标进行设定，通过空气流量控制氧化程度从而改变烧结特性。压坯在氧化过程中，主要涉及以下反应；这些反应产物主要为co的氧化物与w的氧化物；co+o2→coxoyw+o2→woxwc+o2→wox+co2这些氧化物，在后续的烧结过程中，通过控制烧结工艺的温度、真空度和时间，可充分发生c-o还原反应，将氧彻底脱出；其中，x＝1，2，3、y＝1，3，4。所述加热器的温度控制为±2℃，处理的硬质合金压坯，合金磁饱和批次间的cpk值达1.33以上。与现有技术相比较，本发明的有益效果是：本发明由于采用了在硬质合金成形后烧结前，将模压或挤压成形的硬质合金压坯，放置在加热器中，并向加热器内通入一定流量的空气，在预置的温度条件下，保温一定的时间，让空气中的氧与硬质合金中的金属元素发生氧化反应；处理好的压坯，在后续的烧结过程中，通过充分的碳氧反应，在脱出氧的过程中同时消耗碳，使得最终合金的总碳下降，粘结相中钨含量增加，合金磁饱和下降；通过调节氧化的温度、时间和空气流量，实现最终合金相成分控制在两相内。本发明的这种调整硬质合金粘接相相成分的控制方法，既能够减少压坯烧结前等待时间，使产品烧结前的等待时间控制在24h内，缩短制造周期；又能够改善产品相成分均匀性和提升批次间磁饱和稳定性。以下结合实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种调整硬质合金粘接相相成分的控制方法不局限于实施例。具体实施方式实施例本发明的一种调整硬质合金粘接相相成分的控制方法，是在成形后烧结前，将模压或挤压成形的硬质合金压坯，放置在加热器中，并向加热器内通入一定流量的空气，在预置的温度条件下，保温一定的时间，让空气中的氧与硬质合金中的金属元素发生氧化反应；处理好的压坯，在后续的烧结过程中，通过充分的碳氧反应，在脱出氧的过程中同时消耗碳，使得最终合金的总碳下降，粘结相中的钨含量增加，导致粘结相相成分发生变化；通过调节氧化处理的温度、时间和空气流量，实现最终合金相成分控制在两相之内，并使产品烧结前的等待时间控制在24h内(包括氧化工艺时间及其他进出炉的操作时间、等待时间等)。其中，在整个氧化处理过程中，加热器内维持压力在-10kpa～+10kpa之间。加热器的温度控制在80～240℃范围内。在氧化温度调节中，通过提高氧化的温度，可以促进氧在棒材内部的扩散深度，从而减少或消除产品氧化程度区别，进而改善烧结特性，使得合金产品芯部与外部的相成分均匀性得到较大的改善，即控制了粘结相中钨的固溶度。以10wt.％co，0.8μmwc外径25mm产品为例，采用氧化工艺，其芯部、中部和外部的磁饱和差异不大，而采用正常存放72h，其芯部、中部和外部的磁饱和差异较大，如表二。可见采用本发明方法，可以使得产品磁饱和芯部与外部的均匀性得到较大的改善。表二加热器的氧化处理时间设定在5min到12h的区间范围内。在保温时间调节中，是根据相对磁饱和需要进行设定，当需要的相对磁饱和较低时，保温时间相对较长，而需要的相对磁饱和较高时，保温时间相对较短。以10wt.％co，0.8μmwc，外径25mm产品为例，在氧化温度保持在140℃，进气流量保持在2.0m3/h不变的情况下，根据需要的相对磁饱和分别为82％、76％和73％，则保温时间分别为2h、4h和8h，如表三。表三加热器的空气的进气流量控制在0.1-4.0m3/h范围内。在空气流量调节中，是根据相对磁饱和需要进行设定，当需要的相对磁饱和较低时，空气流量相对较大，而需要的相对磁饱和较高时，空气流量相对较小。同样以10wt.％co，0.8μmwc，外径25mm产品为例，在氧化温度保持在140℃，保温时间保持在4h不变的情况下，据需要的相对磁饱和分别为83％、80％和76％，空气的进气流量分别为0.5m3/h、1.0m3/h和2.0m3/h，如表四。表四流量氧化温度保温时间/h相对磁饱和0.5m3/h140℃483％1.0m3/h140℃480％2.0m3/h140℃476％压坯在氧化过程中，主要涉及以下反应；这些反应产物主要为co的氧化物与w的氧化物；co+o2→coxoyw+o2→woxwc+o2→wox+co2这些氧化物，在后续的烧结过程中，通过控制烧结工艺的温度、真空度和时间，可充分发生c-o还原反应，将氧彻底脱出；其中，x＝1，2，3、y＝1，3，4。理论上氧化物发生反应的温度与真空度的关系如表五(数据来源《纯物质热化学数据手册上、下卷》)，通过控制烧结过程真空度、烧结时间，可以完成所有氧的脱出。总之，有气体参与的反应，当真空度越高时，反应越剧烈，而给予适当的反应时间，可确保氧的充分脱出。表五反应方程常压下(1atm)真空度50pacoo+c＝co+co500℃280℃co3o4+2c＝3co+2co2250℃100℃wo3+c＝w+3co700℃440℃wc+h2o＝w+h2+co920℃560℃本发明的加热器的温度控制为±2℃，处理的硬质合金压坯，合金磁饱和批次间的cpk值达1.33以上。以下用三个具体实施例来进一步说明本发明的一种调整硬质合金粘接相相成分的控制方法。实施例1：硬质合金成分为12wt.％co，wc粒度为0.4μm的产品，产品外径25mm，在150℃，氧化处理10h与相同原料生产的相同规格产品存放10h、72h材质对比，见表六。表六对于12wt.％co，0.4μmwc的外径25mm，长度330mm产品，在150℃下，氧化处理10h后，磁饱和80％；相同原料生产的相同规格产品，常规方式存放10h，磁饱和93％，合金金相检测结果显示有c06渗碳(国标中，关于渗碳相采用c00、c02、c04、c06、c08来表述)。实施例2：硬质合金成分为10wt.％co，wc粒度为0.8μm的产品，产品外径25mm，在180℃下，氧化处理4h与相同原料生产的相同规格产品存放4h、72h材质对比，见表七。表七对于10wt.％co，wc粒度为0.8μm外径25mm，长度330mm产品，在180℃下，氧化4h后，磁饱和80％；相同原料生产的相同规格产品，常规方式存放4h，磁饱和90％。实施例3：硬质合金成分为3wt.％co，wc粒度为1.0μm的产品，产品外径12mm，在140℃，氧化处理2h与相同原料生产的相同规格产品存放2h、36h材质对比，见表八。表八本发明的一种调整硬质合金粘接相相成分的控制方法，采用了在硬质合金成形后烧结前，将模压或挤压成形的硬质合金压坯，放置在加热器中，并向加热器内通入一定流量的空气，在预置的温度条件下，保温一定的时间，让空气中的氧与硬质合金中的金属元素发生氧化反应；处理好的压坯，在后续的烧结过程中，通过充分的碳氧反应，在脱出氧的过程中同时消耗碳，使得最终合金的总碳下降，粘结相中钨含量增加，合金磁饱和下降；通过调节氧化的温度、时间和空气流量，实现最终合金相成分控制在两相内。本发明的这种调整硬质合金粘接相相成分的控制方法，既能够减少压坯烧结前等待时间，使产品烧结前的等待时间控制在24h内，缩短制造周期；又能够改善产品相成分均匀性和提升批次间磁饱和稳定性。上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。当前第1页12