[发明专利]YT15硬质合金渗氮烧结工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种YT15硬质合金渗氮烧结工艺。

背景技术

材料的使用性能受材料本体和表面性质的影响，而材料本体和表面性质又受到材料化学成分和微观组织的影响。在实际应用中，材料的微观组织，尤其是表面的微观组织，对其使用性能有着更为重要和直接的影响。     渗氮烧结可以改变含Ti硬质合金表面的微观组织。Hashe N. G等人分别研究了渗氮烧结对WC-VC-Co合金（Hashe N. G, Norgren S, Andrén H. –O, Neethling J. H, Berndt P. R.  Int J Refract Met Hard Mat[J], 2009, 27(1): 20）和WC-VC-TiC-Co合金（Hashe N. G, Neethling J. H, Andrén H. –O, Norgren S, Berndt P. R. Int J Refract Met Hard Mat[J], 2008, 26(5): 404）表面微观组织的影响，结果显示，对于WC-VC-Co合金，渗氮烧结形成了(W, V)(C, N)，此碳氮化物分为两相：一相富含V元素，另一相缺乏V元素；渗氮烧结使合金表面形成了一个大约50 μm的梯度层，此区域只含有WC相和粘结相，不含立方相，并且此区域的WC晶粒明显细化。对于WC-VC-TiC-Co合金，渗氮烧结形成了(Ti, V, W)(C, N)，此碳氮化物也分为两相：一相富含Ti元素，另一相富含W和V元素；渗氮烧结使合金表面形成了一个大约6 μm的梯度层，此区域只含(Ti, V, W)(C, N)立方相和粘结相，不含WC相。Barbatti C. F等人研究了渗氮对(W, Ti)C-(Ta, Nb)C-Co/Ni合金表面微观组织和性能的影响（Barbatti C, Garcia J, Sket F, Kostka A, Pyzalla A. R. Surf Coat Technol[J], 2008, 202(24): 5962，Barbatti C, Sket F, Garcia J, Pyzalla A. R. Surf Coat Technol[J], 2006, 201(6): 3314），研究表明，渗氮可以改变合金表面的微观组织，使Ti、Ta和Nb元素向表面迁移，由于Ti元素与N元素的结合力较强，Ti元素优先向表面迁移，而W元素与N元素的结合力较弱没有发生迁移。

YT15是一种通用合金牌号，红硬性、耐磨性好，但强度较差。YT15主要用于加工各种钢材，既可用于断续切削又可用于连续切削，既适用于半精加工又适用于精加工，它在钢材加工刀具中占主导地位。据不完全统计，YT15合金占全国YT类合金总消耗量的近50%，所以提高YT15合金质量具有十分重大的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用Ti元素和N元素之间较强的结合力，通过改变烧结气氛来改变合金表面的微观组织，以达到提高YT15合金综合性能的目的的YT15硬质合金渗氮烧结工艺。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种YT15硬质合金渗氮烧结工艺，其要点在于包括以下步骤：

（1）选材，选用由粉末冶金制备的牌号为YT15硬质合金样品；

（2）脱胶，将步骤（1）所选的YT15硬质合金样品放入真空脱脂烧结一体炉中，采用机械泵将炉内真空抽至绝对压强100Pa后，打开施片真空泵继续抽真空至绝对压强10Pa以下，再升温至250±5℃保温120～180分钟，升温速度为10～30℃/分钟，最后再升温至350～390℃保温240～900分钟，升温速度为8～20℃/分钟，完成脱胶；

（3）渗氮烧结，脱胶完成后，将真空脱脂烧结一体炉抽真空至绝对压强为10 Pa以下，升温至1200～1270℃保温120～240分钟，然后通入高纯度氮气，该氮气的纯度大于等于99.999%，再将真空脱脂烧结一体炉加热至1450±5℃，并在温度1450±5℃之间保温80～100分钟，然后降温至1200±5℃并保温150～210分钟，渗氮烧结后的YT15硬质合金随炉冷却至室温；

（4）出炉，将渗氮烧结后的YT15硬质合金取出。

作为优选：所述步骤（3）渗氮烧结中温度从500℃上升至烧结温度1450±5℃的时间为350分钟，并该升温过程分为三个阶段，第一阶段温度从500℃上升至1210℃，时间为110分钟，第二阶段在温度1210℃保温130分钟，第三阶段温度从1210℃上升至1450℃，时间为110分钟。