钢结硬质合金的热处理工艺
(1)预备热处理
1)钢结硬质合金锻造后进行球化退火,必须在真空炉或有保护气氛的热处理炉内进行,以防止氧化、脱碳,如果没有保护气氛炉,而在箱式电阻炉内进行,则应采用装箱法,箱内填充良好的保护剂。
2)等温球化退火的加热温度不宜过高,保温时间不宜过长,以防止碳化物聚集粗化并稳定化,给最终热处理带来困难。关键是延长等温时间使过冷奥氏体充分分解,获得弥散度高的索氏体组织。
3)基本工艺是缓慢加热到820~880℃,保温足够时间(一般为4h)炉冷到730℃左右,保温6h,炉冷至500℃以下时可出炉空冷。退火后的组织为硬质相+点状珠光体+合金碳化物,退火后硬度约为40HRC。常用钢结硬质合金的退火工艺规范见表8-62。
表8-62 常用钢结硬质合金的退火工艺规范

(2)淬火及回火
1)钢结硬质合金的导热性较差,淬火加热必须经过预热,较大的工件要采取两段预热。钢结硬质合金中的碳化物对奥氏体晶粒长大能起到阻碍作用。粘结相(钢基体)中的合金碳化物溶解于奥氏体后,阻碍铁和碳原子的扩散,也对奥氏体晶粒长大起抑制作用,因此钢结硬质合金淬火加热时过热倾向比合金工具钢小,淬火加热温度范围宽。
2)为使奥氏体化过程充分进行,淬火加热温度可以高一些,保温时间可以长一些。尤其是制造冷作模具工作零件时,高温和充分保温可以使合金元素和碳化物充分溶解于奥氏体,提高淬火马氏体的合金化程度,提高耐回火性。对于WC型钢结硬质合金,淬火温度通常为1020~1050℃;对于TiC型钢结硬质合金,淬火温度通常取960~980℃;以高速工具钢为粘结相的G型钢结硬质合金,淬火温度通常为1200~1280℃。
3)钢结硬质合金在盐浴炉中的加热保温时间一般选取0.5~1min/mm,在箱式炉中的加热保温时间加倍,且必须采取措施防止氧化和脱碳。淬火方法一般采取热油或分级淬火,对于形状复杂或截面尺寸变化较大的模具,为了减少热应力和相变应力,宜采用等温淬火,可以避免开裂和减少变形。
4)钢结硬质合金模具淬火后应尽快进行回火,特别是大型复杂件,以消除应力,防止开裂,同时回火也是为了调整组织得到需要的力学性能。回火温度通常取180~200℃,保温时间取1.0~1.5h。
5)要求较高韧性时,采用较高温度如500~650℃回火时,由于有合金碳化物弥散析出和残留奥氏体的转变,会出现二次硬化现象。但在高温回火时,有大量碳化物析出并发生连接现象而使冲击韧度降低,这是钢结硬质合金有别于合金工具钢的重要性能差异,因此回火温度切忌过高。
(3)常用钢结硬质合金的热处理工艺规范(表8-63)(https://www.daowen.com)
表8-63 常用钢结硬质合金的热处理工艺规范

(4)钢结硬质合金热处理应用实例
1)GW50钢结硬质合金制拉深模盐浴淬火工艺。
① 退火工艺。在箱式电阻炉中进行,应用木炭进行加热保护,并予以密封防止氧化。860℃×2h,以<10℃/h的冷却速度炉冷至680℃,保温5h,炉冷至200℃出炉空冷。硬度为38~41HRC。金相组织为索氏体基体+弥散分布的WC硬化相+复杂的合金碳化物。
② 淬火、回火工艺如图8-21所示。

图8-21 GW50钢结硬质合金制拉深模盐浴淬火、回火工艺
2)GT35钢结硬质合金制电动机转子单槽冲模预冷淬火工艺。
① 模具技术要求。键槽直角处应用圆角过渡,切忌用直角;孔和键槽用石棉绳堵塞,淬火后应及时回火。
② 去应力退火。在空气炉中加热,并加入保护剂,550~600℃×4min/mm,炉冷至200℃出炉空冷。
③ 淬火、回火工艺。600℃、840℃两次盐浴预热,加热系数按2min/mm计,960~970℃×1min/mm加热,保温,按1s/2~4mm预冷至900℃,淬油(油温控制在60~90℃),油冷至120℃左右出油空冷。160℃×2h×2回火,硬度为67~70HRC。