快速原型技术及在模具制造中的应用.doc

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1、真空热处理在硬质合金切削工具和冲模中的应用王德琛刘静波摘要：研究了真空热处理对硬质合金性能的影响，硬质合金刀片和冲模热处理麻均得到鹤体强韧化，特别是抗弯强度obb明显提高。通过生产试验，能成倍提高使用寿命。关键词：驶质合金；真空热处理；强韧化；抗弯强度1前言硬质合金作为机械、矿山、电子、标准件等行业的T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屮，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、粗铳等工模具材料屮，不仅要

2、求高硬度、耐磨，重要的述需要整体强韧性好。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ii更质合金，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川领域，形成热处理硬质合金系列化，是今后研究的方向。这里重点对铢削和冲模用驶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2.1热处理方式以前，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示，再进行二次升温淬火，然后冋火。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

3、示，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，免去二次升温过稈，从而达到省时、省力、降低能耗及提高效率的H的。2.2原料及合金牌号木试验配制两种系列硬质合金：%1模具系列：YG15C、YG20C；%1铳削系歹U：YG6、YG8、YS30、YT14、YT5、YW2O还配制了作某些条件对比试验用YG6C、丫G8C、丫G15合金。配制以上合金所用WC、(TiW)C及Co粉均取自株洲硬质合金厂。2.3试验设备ii更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熨真空烧结淬火两用炉屮进行。在WZS

4、-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T艺。淬火工艺的全过稈可按预先给定的稈序白动进行，还可手动操作。3试验内容常规检测项目采用的标准试样是5mmX5mmX30mm抗弯强度试样，用A116刀片测试合金密度、便度和矫顽力。压制好的试样，经脱蜡后，做以下试验。3.1两种热处理方式的对比分别对丫G15C和YT14合金进行了烧结示二次升温淬汕和烧结后肓接淬汕，两种热处理方式对比试验。在两种热处理方式屮，各取一个效果最佳的工艺对YG6、YG&丫G11C.丫G15C、YG20C、YS30、

5、YT14、YT5、YW2合金进行处理，试验结果均为经冋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)。从图1可见，真接热处理是可行的，用该方法处理WC・(TiW)C・Co合金优于二次升温热处理。如101*(伙》K款«萤潭、TbgYAWWI;CVGAVG5KA金炒号图1各合金牌号两种热处理方式对比试验结果1•烧结后直接油淬2•烧结后二次升温油淬3.2不同淬火介质试验硬质合金宾空淬火采用油淬和气淬。气淬选用氮气，比较经济。图2、图3为丫G8、YW2介金经不同介质淬火麻的效果。图2YG8合金经不同介质淬火增量后抗弯强

6、度1.油淬2•气淬图3YW2合金经不同介质淬火增量后抗弯强度1•油淬2.气淬从图2可见YG8合金肓接油淬比肓接气淬抗弯强度增量明显，而从图3可见，YW2合金肓接气淬比貞接汕淬抗弯强度增加明显。因此，不同牌号的介金皿采用不同的淬火介质，即不同的合金，要求不同的淬火冷却速度，以使合金屮W、C在钻相的溶解量和钻相的马氏体转变以及由于合金各组分的热膨胀系数不同所导致的热应力达到嚴佳组合。3.3不同钻含量合金的对比图4为不同姑含量的合金热处理后抗弯强度的比较。图4表明，热处理后的合金抗弯强度的最大值随合金屮钻含量的升高而升高，这与热处理使钻相强韧化的机理

7、相一致，并随着钻含最的升高，合金抗弯强度峰值对应较高的最佳淬火温度（Tq）。Tq升高的趋势是由于钻含量增加，合金的应变松弛能力增强，从而使W、C在钻相中的溶解量、钻相马氏体相变及热应力的最佳组合温度升高。20100102g評3薩負G・图4不同钻含量合金热处理效果比较1.YG15C2.YG11C3.YG6C4.YG83.4淬火温度硬质合金真空烧结淬火工艺，在热处理方式、淬火介质确定以后，淬火温度的选择就至关重要。从上述试验看出，合金牌号不同，最佳淬火温度（Tq）也不同。Tq主要取决于合金的成分（如图4）,随着钻含量增加，Tq趋于升高，通过反复试验

8、最后确定Tq。3.5回火温度的选择由于硬质相（WC）与粘结相Co的膨胀系数相差约3倍，故淬火后的合金内部存在应力，这种应力可能导致合金产生择冋火温度（