[发明专利]一种WC-Co硬质合金热处理淬火方法

说明书

本发明提供了一种WC‑Co硬质合金的热处理淬火方法，WC‑Co硬质合金在120～140滴/min的乙醇投加速度下，依次经过600～650℃下保温20～40min的一段热处理和1000～1200℃下保温30～50min的二段热处理；再后经液氮降温至280～320℃，并保温25～35min；再经自然冷却制得热处理的WC‑Co硬质合金。采用本发明方法进行热处理淬火处理，制得的WC‑Co硬质合金的良好的耐磨性和韧性，且极大地提高了合金的使用寿命，降低了成本。

技术领域

本发明涉及一种硬质合金的制备方法，具体涉及一种WC-Co硬质合金的热处理淬火方法。

背景技术

硬质合金是以一种或多种高硬度、高模量的难熔金属碳化物(WC、Ti C、Cr₂C₃)为基体，以过渡族金属(Fe、Co、Ni等)或其他合金为粘结相而组成的一种多相复合材料。这种复合结构材料具有陶瓷的高硬度、高耐磨性、红硬性，又具有金属的较高强度和韧性；而这种特异的“双高”性能正是材料科研工作者所追求的目标。

碳化钨-钴就是“双高”硬质合金或者金属陶瓷的典范。其牌号是由YG和平均含钴量的百分数组成。例如，YG8，表示平均W_Co＝8％，其余为碳化钨的钨钴类硬质合金。由于WC-Co硬质合金优越的性能而被广泛的应用于拉丝模、切削工具、耐腐蚀零件及结构部件，如高压容器的柱塞及液缸、精密轧辊、合成金刚石的顶锤、钢丝滚轧机的轧辊、裁纸刀等；油田开钻的喷嘴等。

硬质合金的综合使用性能主要表现在高强度和高耐磨性的有机统一上，为了满足这一要求，针对硬质合金质量在改进硬质合金生产工艺方面尽了很大的努力，但仍有潜力可挖。热处理就是提高硬质合金强度和主要方法之一。

硬质合金热处理的实质是把烧结硬质合金加热到1000℃以上，然后进行淬火。由于在硬质合金烧结进程中，随着烧结温度的升高，钨在钴中的溶解度增大，而在缓慢冷却进程中，溶解于钴粘结相中的钨从其中析出，使其含量降低，导致合金的耐磨性和强度降低，使用性能下降。据美国学者报导，钨在钴粘结相中最大可溶解量达23％。如果合金在1000℃钨溶解达到饱和状态时急剧冷却(即淬火)，则在高温下溶解于粘结相中的钨来不及析出而全部或部分地保留在其中。合金的塑性和强度得到明显的改善。

硬质合金热处理使其结构发生一些变化。在淬火加热过程中，不允许增碳，也不允许脱碳，增碳时引起硬质合金含碳量过高，呈现游离状石墨，它对合金基体起分离作用，降低合金的强度和耐磨性。脱碳时就会对硬质合金的基体起着破坏作用，使其强度降低、脆性增大。这就需要在合金淬火加热过程中要合理的选用有机液体产生保护气。煤油价格低廉，来源方便，但碳势高，容易形成碳黑。

现有技术也报道了一些关于硬质合金的热处理淬火方法；例如公开号为CN105364076A公开了一种硬质合金可换刀具的制造工艺，具体公开了一种淬火热处理：在30分钟内加热到960℃，保温35分钟后淬火，油淬，然后在730℃温度下对刀柄进行中温回火处理，在350℃温度下对刀身进行低温回火处理。

合金固相在液相中有一定(不是太大)的溶解度，WC在Co中的溶解度，室温时，γ相中含WC量为1％，1000℃时为4％，共晶温度时为8～15％，烧结温度时为35～37.5％。由于固相在液相中有一定(又不是太大)的溶解度有利于：改善湿润性，增加液相相对数量，便于物质迁移，溶解析出可填补固相颗粒表面缺陷和颗粒间隙等优点，硬质合金出现的共晶温度一般为1300～1340℃，由于WC中常含有W、W₂C和游离碳，形成WC+γ+C三元共晶，其熔点温度为1280～1300℃。形成WC+γ+C介稳共晶，其熔点温度只有1225～1275℃。因此实际出现液相的温度大大低于理论共晶温度。热处理时加热过高会破坏合金的组织结构，而过低则不能保证WC在Co相中的溶解度。

发明内容