圖1 各合金牌號兩種熱處理方式對比試驗結果
1.燒結后直接油淬 2.燒結后二次升溫油淬
3.2 不同淬火介質試驗
硬質合金真空淬火采用油淬和氣淬。氣淬選用氮氣，比較經濟。圖2、圖3為YG8、YW2合金經不同介質淬火后的效果。
圖2 YG8合金經不同介質淬火增量后抗彎強度
1.油淬 2.氣淬
圖3 YW2合金經不同介質淬火增量后抗彎強度
1.油淬 2.氣淬
從圖2可見YG8合金直接油淬比直接氣淬抗彎強度增量明顯，而從圖3可見，YW2合金直接氣淬比直接油淬抗彎強度增加明顯。因此，不同牌號的合金應采用不同的淬火介質，即不同的合金，要求不同的淬火冷卻速度，以使合金中W、C在鈷相的溶解量和鈷相的馬氏體轉變以及由于合金各組分的熱膨脹系數不同所導致的熱應力達到最佳組合。
3.3 不同鈷含量合金的對比
圖4為不同鈷含量的合金熱處理后抗彎強度的比較。圖4表明，熱處理后的合金抗彎強度的最大值隨合金中鈷含量的升高而升高，這與熱處理使鈷相強韌化的機理相一致，并隨著鈷含量的升高，合金抗彎強度峰值對應較高的最佳淬火溫度（Tq）。Tq升高的趨勢是由于鈷含量增加，合金的應變松弛能力增強，從而使W、C在鈷相中的溶解量、鈷相馬氏體相變及熱應力的最佳組合溫度升高。
圖4 不同鈷含量合金熱處理效果比較
1.YG15C 2.YG11C 3.YG6C 4.YG8
3.4 淬火溫度
硬質合金真空燒結淬火工藝，在熱處理方式、淬火介質確定以后，淬火溫度的選擇就至關重要。從上述試驗看出，合金牌號不同，最佳淬火溫度（Tq）也不同。Tq主要取決于合金的成分（如圖4），隨著鈷含量增加，Tq趨于升高，通過反復試驗最后確定Tq。
3.5 回火溫度的選擇
由于硬質相（WC）與粘結相Co的膨脹系數相差約3倍，故淬火后的合金內部存在應力，這種應力可能導致合金產生擇回火溫度（Tt）主要考慮兩點，一是盡量消除合金的應力，另外是使鈷相的析出降到最低。因此，回火溫度應該是選擇兩者俱佳的溫度。在低溫階段回火，隨著Tt升高，抗彎強度增大。這時的回火主要是要消除應力過程，而Co相析出物很少。根據Co相析出強化原理，微量Co析出物導致彌散強化。但隨著Tt的繼續升高，Co相析出物增多，合金矯頑力迅速增加，析出產物如Co3W3C、Co7W6、Co3W、Co7W2為脆性相，使合金組織結構嚴重惡化，故使抗彎強度急劇下降。因此，對低鈷和中鈷合金，Tt應選擇高一些，高鈷合金Tt應選擇較低。如圖5所示，YG15合金回火時間在4～30h之間，抗彎強度、硬度及矯頑力都變化不大，因此，延長回火時間意義不大。
圖5 回火時間對YG15合金性能的影響
（以燒結態為基準）
4 生產試驗
4.1 切削刀具
生產試驗表明，所有牌號的硬質合金刀片經熱處理后其性能明顯優于燒結態，其使用壽命倍增，見表1所示。如北京內燃機廠試驗的熱處理刀片其耐磨性、韌性和使用壽命明顯提高。所有試驗單位的現場操作人員都反映硬質合金熱處理刀片較之未熱處理的刀片光潔度高，耐用度好，使用壽命長。
表1 硬質合金刀片現場銑削試驗結果
| 廠 家 | 合金 牌號 |
合金 狀態 |
規格 型號 |
加工 材料 |
工件 名稱 |
切削用量 | 粗糙度／ μm |
加工量／ 件或 時間? |
壽命 提高 （倍） |
||
| 轉速n／ | 走刀量ar／ | 切深ap／ | |||||||||
| r.min－1 | mm.r－1 | mm | |||||||||
| 北京內燃機總廠二分廠 | YS30 | 燒結態 熱處理 熱處理 |
4160511 4160511 4160511 |
45鋼 調質件 |
汽油發動 機凸輪軸 |
350 350 350 |
1.2 1.2 1.2 |
3－4 3－4 3－4 |
5 5 5 |
296件 808件 946件 |
— 1.7 2.2 |
| 太原礦山機械廠 | YT14 | 燒結態 熱處理 |
313108 313108 |
ZG25 鑄鋼 |
右牽載 箱體 |
226 226 |
1.3 1.3 |
2.5 2.5 |
4 5 |
20min 32min |
— 1.6 |
| 洛陽拖拉機廠齒輪廠 | YT14 | 燒結態 熱處理 |
4160511 | 45鋼 調質件 |
倒檔軸 毛坯 |
350 350 |
0.4 0.4 |
3 3 |
250件 550件 |
— 1.2 |
|
| 云南機床廠 | YT14 | 燒結態 1＃熱處理 2＃熱處理 |
416108 416108 416108 |
45鋼 鍛鋼 |
590 590 590 |
0.2 0.2 0.2 |
3 3 3 |
100件 200件 400件 |
1 3 |
||
4.2 沖模
上海鋼球廠是我國較大的鋼球生產專業廠，對19／32″規格的鋼球沖模進行了試驗，經熱處理比未熱處理模具壽命提高1倍以上，比原用Cr12Mo鋼模壽命提高10倍。目前用的鋼模壽命短、工效低，因此，又試制了3套11／16″規格的模具，熱處理比未熱處理的模具壽命提高4.2倍，比Cr12鋼模提高十幾倍。現場試驗結果見表2，熱處理后的硬質合金模具的壽命普遍提高。
表2 硬質合金鋼球沖模現場試驗結果
| 廠 家 | 合金 牌號 |
合金 狀態 |
規格 型號 |
鐓制 材料 |
材料規格／ mm |
沖壓次數／ 次.min－1 |
使用壽 命／萬粒 |
壽命提 高（倍） |
備 注 |
| 洛陽軸承廠 | TG20C Cr12 |
熱處理 軸承鋼 |
19／32″ 19／32″ |
GCr15 GCr15 |
?10.7 ?10.7 |
106 106 |
30 3 |
10 — |
開裂 尺寸超差 |
| 上海 鋼球 廠 |
YG20C | 燒結態 | 19／32″ | GCr15 | 11 | 100 | 20 | — | 接觸圓有磨損，劃痕擴展 |
| 熱處理 | 19／32″ | GCr15 | ?11 | 100 | 42 | 1.1 | 接觸圓略有磨損，核芯凹陷 | ||
| 燒結態 | 11／16″ | GCr15 | ?18.06 | 83 | 7.5 | — | 裂紋擴展核芯損壞 | ||
| 熱處理 | 11／16″ | GCr15 | ?18.06 | 83 | 38.8 | 4.2 | 接觸圓磨損，劃痕略有擴展 |
5 結論
（1） 使用WZS-20和WZS-45型真空燒結淬火爐能夠實現硬質合金燒結后直接淬火，省時、省力、節能降耗。
（2） 各種用途的硬質合金經適當的工藝熱處理，其性能均能不同程度地提高，銑削和沖模用硬質合金經熱處理后，可以成倍提高使用壽命。