一种WC-Co硬质合金热处理淬火方法技术

本发明专利技术提供了一种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。采用本发明专利技术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。

A WC hard alloy Co heat treatment quenching method

The present invention provides a heat treatment method for quenching WC hard alloy Co, WC Co hard alloy cast acceleration in 120 ~ 140 drops of /min ethanol, followed by 600 to 650 DEG C insulation 20 ~ two stage heat treatment 40min a heat treatment and 1000 to 1200 DEG C temperature 30 ~ 50min again; after the liquid nitrogen cooled to 280 to 320 DEG C, and the insulation of 25 ~ 35min; WC Co hard alloy prepared by natural cooling heat treatment. By using the method of heat treatment quenching treatment, WC Co cemented carbide prepared by good abrasion resistance and toughness, and greatly improve the service life of the alloy, reduce the cost.

【技术实现步骤摘要】
一种WC-Co硬质合金热处理淬火方法
本专利技术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。
技术介绍
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、TiC、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WCo＝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。
技术实现思路
为解决现有硬质合金的耐磨性、塑性、强度、使用寿命等性能较差等技术问题，本专利技术提供了一种WC-Co硬质合金的热处理淬火方法；旨在提升制得的硬质合金的综合性能。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。本专利技术人在经过分析及大量的试验验证，保持钴相中4％～5％的W的含量有利于提高硬质合金的综合使用性能。本专利技术中，在所述的温度下，乙醇可分解C2H5OH＝CO+3H2+〔C〕，此外还有少量的H2O、CH4等气体，在所述的热处理条件及所述的投加速率下，不易形成碳黑，且可迅速地排除炉内的氧化气氛，实现无氧化、脱碳地加热工件，有效的保护硬质合金的质量，而通入液氮快速冷却能保证溶入Co相中的W来不及析出，提高Co相中4％～5％的W的含量，极大地增强了钨钴合金的耐磨性能。采用本专利技术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，极大地提高了合金的使用寿命，降低了成本。本专利技术中，在对WC-Co硬质合金加热过程中，向体系中投加(滴加)乙醇。作为优选，乙醇的滴加速度为125～130滴/min；进一步优选为128滴/min。本专利技术中，预先在所述的乙醇氛围下，将WC-Co硬质合金由室温升温至600～650℃，并在所述的温度下保持20～40min；进行一段热处理。作为优选，一段热处理过程的升温速率为3～5℃/min；优选为4.2℃/min。本专利技术中，在所述的升温速率下升温至所述的一段热处理温度范围，并保温反应。作为优选，一段热处理过程的温度为600℃，保温时间为30min。本专利技术中，一段热处理保温处理结束后，继续升温至1000～1200℃下，并在所述的温度下保温30～50min，进行二段热处理。作为优选，由一段热处理温度升温至二段热处理温度的升温速率为1.5～3℃/min；进一步优选为2℃/min。作为优选，二段热处理的温度为1140～1170℃；进一步优选为1140℃本专利技术中，二段热处理中，在所述优选的温度下，优选的保温时间为40min。二段热处理保温反应后，向体系中通入液氮，急速降温至280～320℃；随后向体系中通入保护性气氛，并在该温度下保温处理25～35min。所述的保护性气氛例如可为N2、Ar气氛。作为优选，通入液氮降温至300℃，并保温30min。将液氮骤冷的产品自然降温至室温，制得热处理的WC-Co硬质合金。本专利技术中，一种优选的WC-Co硬质合金的热处理淬火方法，在120～140滴/min的乙醇投加速度下，先将WC-Co硬质合金升温至600～650℃，并保温20～40min；随后再升温1000～1700℃，并保温30～50min；再后通入液氮降温至280～320℃，并保温25～35min；最后降温制得WC-Co硬质合金。一种更优选的WC-Co硬质合金的热处理淬火方法，包括以下步骤：步骤(1)：将WC-Co硬质合金在乙醇氛围下以4.2℃/min的升温速度从室温升到600℃后，保温30min，再以2℃/min升温速率升至1140℃后，保温40min；其中，乙醇的投加速率为128滴/min，步骤(2)：随后通入液氮进行快速降温处理，直到300℃时通入氮气或氩气保温30分钟，再自然冷却至室温，制得热处理的WC-Co硬质合金。本专利技术在加热至1140℃时保温40min。然后急冷，防止钴相中的WC大量析出，有效地保证室温时合金γ相(即钴相)中含WC量为4～5％，从而让合金在恶劣的使用工况下，如矿山采掘时合金的温度达到800℃以上时，合金仍能保持其高耐磨性能，同时由于其改善合金的湿润性，增加钴相相对数量，便于合金内部物质迁移也就提高了合金的韧性，整体上就提高了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种WC‑Co硬质合金的热处理淬火方法，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种WC-Co硬质合金的热处理淬火方法，其特征在于，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。2.如权利要求1所述的WC-Co硬质合金的热处理淬火方法，其特征在于，乙醇的滴加速度为125～130滴/min。3.如权利要求2所述的WC-Co硬质合金的热处理淬火方法，其特征在于，一段热处理过程的升温速率为3～5℃/min。4.如权利要求3所述的WC-Co硬质合金的热处理淬火方法，其特征在于，一段热处理过程的温度为600℃，保温时间为30min。5.如权利要求4或1所述的WC-Co硬质合金的热处理淬火方法，其特征在于，二段热处理温度的升温速率为1.5～3℃/min。6.如权利要求5所述的WC-Co硬质合金的热处理淬...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖华，单麒铭，
申请(专利权)人：单麒铭，
类型：发明
国别省市：湖南,43