一種冷鐓模具用硬質(zhì)合金的深冷處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及硬質(zhì)合金冷鐓模具的生產(chǎn)工藝，具體是一種硬質(zhì)合金冷鐓模具的深冷處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]硬質(zhì)合金冷鐓模具常用于金屬材料的冷鐓、冷沖和鐓鍛，工作時承受很大的沖擊力，沖擊頻率非常高，又有一定的工作溫度，使用環(huán)境很惡劣，這就要求冷鐓模具既有良好的沖擊韌性又有一定的耐磨性。
[0003]目前，為了提高冷鐓模具的韌性，生產(chǎn)時普遍采用高鈷含量(質(zhì)量分數(shù)在20%左右)合金，但是，WC和Co的熱膨脹系數(shù)有很大的差別，冷卻過程中合金內(nèi)部會比低鈷合金產(chǎn)生更大的拉應(yīng)力，導(dǎo)致冷鐓模具在使用時容易開裂、掉邊，使用壽命短。金屬Co存在面心立方鈷(fee)和密排六方鈷(hep)兩種晶體結(jié)構(gòu)，面心立方鈷(fee)的塑性好，但硬度低、易變形，密排六方鈷(hep)的塑性差，但硬度高、耐磨性好。燒結(jié)后合金中的金屬Co大部分以面心立方鈷(fee)形態(tài)存在，尤其是低碳合金，金屬Co幾乎完全以面心立方鈷(fee)形式存在。在這種情形下，雖然冷鐓模具用硬質(zhì)合金的韌性好，但是耐磨性不足，綜合性能較差。因此有必要使硬質(zhì)合金冷鐓模具中的部分面心立方鈷(fee)轉(zhuǎn)變成密排六方鈷(hcp)，來平衡合金的韌性和耐磨性，同時，還需降低硬質(zhì)合金冷鐓模具中的拉應(yīng)力，提高使用壽命。而深冷處理被認為可以使Co相發(fā)生馬氏體相變，同時還可以消除合金中的拉應(yīng)力。
[0004]現(xiàn)有的硬質(zhì)合金深冷處理方法，都是采用一步直接降溫到深冷處理溫度，保溫后恢復(fù)到室溫，但是沒有回火工藝，對應(yīng)力的消除是非常不利的。由于冷鐓模具是高鈷含量合金，應(yīng)力的消除是非常重要和關(guān)鍵的，因此有必要對現(xiàn)有工藝進行改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是開發(fā)一種冷鐓模具用硬質(zhì)合金深冷處理方法，使合金中的部分面心立方鈷(fee)轉(zhuǎn)變成密排六方鈷(hcp)，提高合金的耐磨性及綜合性能，同時消除合金中的拉應(yīng)力，延長使用壽命。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種冷鐓模具用硬質(zhì)合金的深冷處理方法，將燒結(jié)后的冷鐓模具用硬質(zhì)合進行深冷處理和之后的回火處理，所述深冷處理包括下述三個階段的降溫及降溫后的保溫處理:先降溫至_75~-85°C，再降溫至-135~-145°C，最后降溫至-186?_196°C;所述回火處理包括下述兩個階段的升溫及升溫后的保溫處理:先升溫至95~105°C，然后升溫至180?240°C。
[0007]所述深冷處理后自然升溫到室溫再進行回火處理；回火處理完畢自然冷卻到室溫。
[0008]所述升溫和降溫以一定速率勻速，或者在儀器誤差范圍內(nèi)進行。作為優(yōu)選，深冷處理的三個階段降溫速率分別為:-1?-2°C /min，-0.5?-L 5°C /min，-0.5?_1°C /min。優(yōu)選降溫速率:第一階段 > 第二階段多第三階段。
[0009]優(yōu)選所述深冷處理的三個階段保溫時間分別為:I?2h，2?4h，4?6h。
[0010]優(yōu)選所述回火處理兩個階段的升溫速率分別為:1?2°C /min,0.5?1.5°C /min優(yōu)選回火處理兩個階段的保溫時間分別為:1?2h，2?4h。
[0011 ] 所述冷鐓模具用硬質(zhì)合金鈷含量為20~25%。
[0012]本發(fā)明提供的冷鐓模具用硬質(zhì)合金深冷處理方法，包含三個不同速率的降溫階段，且隨溫度越低，降溫速率越慢。經(jīng)過三個階段的降溫處理，可以使合金中的部分a -Co (fee)緩慢轉(zhuǎn)變成ε -Co (hcp)，轉(zhuǎn)變的比例相對會更大，提高了合金的硬度和耐磨性，從而提高冷鐓模具的綜合性能。相比一步直接降溫到深冷處理溫度的深冷處理方法，分臺階緩慢降溫方法可以避免降溫過程冷鐓模具中產(chǎn)生不必要的應(yīng)力和應(yīng)變，這對冷鐓模具是非常重要的。此外，通過兩個階段的升溫回火處理又可以消除硬質(zhì)合金中的拉應(yīng)力，增加合金內(nèi)部的壓應(yīng)力，減少冷鐓模具在使用過程中的開裂和掉邊幾率，達到延長冷鐓模具使用壽命的目的。
【附圖說明】
[0013]圖1本發(fā)明實施實例I YG20深冷處理前后的SEM形貌，圖(a)為YG20深冷處理前的SEM形貌，圖(b)為YG20深冷處理后的SEM形貌。
[0014]圖2本發(fā)明實施實例I YG20深冷處理前后的XRD圖，其中YG20C-SL為YG20深冷處理后的XRD圖，YG20C為YG20深冷處理前的XRD圖。
【具體實施方式】
[0015]本發(fā)明所述“室溫”具有本領(lǐng)域公知的含義，具體是指20-30°C，優(yōu)選20-25°C。
[0016]實施例1:
一種鈷含量為20%的YG20冷鐓模具的深冷處理方法，其操作步驟是:(I)將燒結(jié)好的冷鐓模具放入到深冷處理爐中；(2)開啟深冷處理爐，通入液氮，以-2V /min速率降低至Ij-80°C，保溫Ih ; (3)以-1.5°C/min的速率降低到-140°C，保溫2h ;(4)以-1°C/min的速率降低到_186°C，保溫4h，隨后斷電，自然升溫到室溫后取出；(5)將經(jīng)深冷處理后的冷鐓模具置于回火爐內(nèi)回火處理，以2°C /min的速率從室溫升到100°C，保溫lh，然后以1.5°C /min升溫到180°C，保溫2h，隨后斷電，自然冷卻到室溫。
[0017]由附圖1可以看出，深冷處理前后YG20的微觀組織沒有發(fā)生明顯變化。由附圖2可見，相比深冷處理前，深冷處理后YG20中的面心立方鈷(fee)明顯減少，ε-Co (hcp)明顯增加，這也是合金耐磨性和綜合性能提高的原因。
[0018]將未經(jīng)深冷處理和經(jīng)深冷處理后的YG20冷鐓模具冷鐓Φ 3.8碳鋼螺絲直桿，結(jié)果表明，經(jīng)深冷處理后的模具比未經(jīng)深冷處理的模具使用壽命高15%以上。
[0019]實施例2:
一種鈷含量為22%的MB50A冷鐓模具的深冷處理方法，其操作步驟是:(I)將燒結(jié)好的冷鐓模具放入到深冷處理爐中；(2)開啟深冷處理爐，通入液氮，以-1.50C /min速率降低到-75 V，保溫2h ； (3)以-1°C /min的速率降低到_135°C，保溫4h ；⑷以_1°C /min的速率降低到_190°C，保溫5h，隨后斷電，自然升溫到室溫后取出；(5)將經(jīng)深冷處理后的冷鐓模具置于回火爐內(nèi)回火處理，以2 °C /min的速率從室溫升到95 °C，保溫2h，然后以1°C /min升溫到220°C，保溫2h，隨后斷電，自然冷卻到室溫。
[0020]將未經(jīng)深冷處理和經(jīng)深冷處理后的冷鐓模具冷鐓Φ4.8碳鋼螺絲直桿，結(jié)果表明深冷處理使冷鐓模具的使用壽命提高20%以上。
[0021]實施例3:
一種鈷含量為25%的MB65冷鐓模具的深冷處理方法，其操作步驟是:(I)將燒結(jié)好的冷鐓模具放入到深冷處理爐中；(2)開啟深冷處理爐，通入液氮，以-1°C /min速率降低到-850C，保溫 2h ； (3)以-0.50C /min 的速率降低到 _145°C，保溫 4h ； (4)以-0.5°C /min的速率降低到-196°C，保溫6h，隨后斷電，自然升溫到室溫后取出；(5)將經(jīng)深冷處理后的冷鐓模具置于回火爐內(nèi)回火處理，以TC /min的速率從室溫升到105°C，保溫2h，然后以
0.50C /min升溫到240°C，保溫4h，隨后斷電，自然冷卻到室溫。
[0022]將未經(jīng)深冷處理和經(jīng)深冷處理后的MB65冷鐓模具冷鐓Φ 8不銹鋼螺絲縮桿，結(jié)果表明深冷處理使使用壽命提高20%以上。
【主權(quán)項】
1.一種冷鐓模具用硬質(zhì)合金的深冷處理方法，其特征在于將燒結(jié)后的冷鐓模具用硬質(zhì)合進行深冷處理和之后的回火處理，所述深冷處理包括下述三個階段的降溫及降溫后的保溫處理:先降溫至-75~-85°C，再降溫至-135~-145°C，最后降溫至-186?-196°C ;所述回火處理包括下述兩個階段的升溫及升溫后的保溫處理:先升溫至95~105°C，然后升溫至180 ?240 °C。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷鐓模具用硬質(zhì)合金的深冷處理方法，其特征在于深冷處理后自然升溫到室溫再進行回火處理；回火處理完畢自然冷卻到室溫。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷鐓模具用硬質(zhì)合金的深冷處理方法，其特征在于升溫和降溫以一定速率勻速，或者在儀器誤差范圍內(nèi)進行。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的冷鐓模具用硬質(zhì)合金的深冷處理方法，其特征在于深冷處理的三個階段降溫速率分別為:-1?_2°C /min，-0.5?-L 5°C /min，-0.5?_1°C /min。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的冷鐓模具用硬質(zhì)合金的深冷處理方法，其特征在于降溫速率:第一階段 > 第二階段多第三階段。6.根據(jù)權(quán)利要求3或4或5所述的冷鐓模具用硬質(zhì)合金的深冷處理方法，其特征在于深冷處理的三個階段保溫時間分別為:1?2h，2?4h，4?6h。7.根據(jù)權(quán)利要求3或4或5所述的冷鐓模具用硬質(zhì)合金的深冷處理方法，其特征在于回火處理兩個階段的升溫速率分別為:1?2°C /min,0.5?1.5°C /min。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的冷鐓模具用硬質(zhì)合金的深冷處理方法，其特征在于回火處理兩個階段的保溫時間分別為:1?2h，2?4h。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷鐓模具用硬質(zhì)合金的深冷處理方法，其特征在于所述冷鐓模具用硬質(zhì)合金鈷含量為20~25%。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種冷鐓模具用硬質(zhì)合金的深冷處理方法，將燒結(jié)后的冷鐓模具用硬質(zhì)合進行深冷處理和之后的回火處理，所述深冷處理包括下述三個階段的降溫及降溫后的保溫處理：先降溫至-75~-85℃，再降溫至-135~-145℃，最后降溫至-186～-196℃；所述回火處理包括下述兩個階段的升溫及升溫后的保溫處理：先升溫至95~105℃，然后升溫至180～240℃。采用本發(fā)明方法使合金中的部分面心立方鈷(fcc)轉(zhuǎn)變成密排六方鈷(hcp)，提高合金的耐磨性及綜合性能，同時消除合金中的拉應(yīng)力，延長使用壽命。
【IPC分類】C22F1/16
【公開號】CN105132839
【申請?zhí)枴緾N201510553910
【發(fā)明人】尹超, 顏練武, 任躍, 趙玉玲
【申請人】株洲硬質(zhì)合金集團有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年9月2日