專利名稱：低鈷硬質(zhì)合金釬片的真空熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地質(zhì)鉆探，礦山開(kāi)采、鑿巖用工具的熱處理方法，特別是一種針對(duì)釬頭用低鈷硬質(zhì)合金一字釬片進(jìn)行熱處理的方法。
背景技術(shù)：
常規(guī)地質(zhì)鉆探，礦山開(kāi)采、鑿巖用一字釬片一般均采用鈷含量為8-15wt％的硬質(zhì)合金，通過(guò)直接燒結(jié)而成。此類硬質(zhì)合金釬片在合金組織中的Co相幾乎全為ε-Co，而α-Co含量極少，因而雖然具有較的高硬度及耐磨性、抗壓強(qiáng)度高等優(yōu)良性能；但卻存在承受動(dòng)載荷及沖擊載荷的耐沖擊韌性差，使用中易發(fā)生崩刃、碎斷及早期磨損而影響鉆探、鑿進(jìn)深度及效率，鉆具的使用壽命較短等弊病。針對(duì)上述弊病申請(qǐng)人在公告號(hào)為CN1827828、發(fā)明名稱為《鉆探、鑿巖用硬質(zhì)合金的真空熱處理方法》的專利文獻(xiàn)中公開(kāi)了一種通過(guò)將常規(guī)燒結(jié)而成的硬質(zhì)合金釬片加熱至熔融狀態(tài)時(shí)進(jìn)行固相淬火，再經(jīng)450-750℃高溫回火、最后經(jīng)滾磨處理，從而制得Co相成份中的α-Co可提高10～30％、沖擊韌性較處理前提高20-40％的硬質(zhì)合金一字釬片制品。但由于制品本身含鈷量相對(duì)較高，其硬度及耐磨性等難以滿足達(dá)到更高掘進(jìn)深度的要求，而當(dāng)將合金中的Co含量降為5-7wt％(即為低鈷含量)時(shí)，雖然硬度及耐磨性等有所提高，但耐沖擊韌性顯著下降，不能用于中、硬巖石地層的鉆探、掘進(jìn)。采用申請(qǐng)人在公告號(hào)為CN1827828的技術(shù)進(jìn)行熱處理、也只能將制品中的α-Co在Co相中的含量提高到5％左右，在工作過(guò)程中仍存在極易發(fā)生崩刃、碎斷，影響其使用壽命及鉆探、掘進(jìn)的深度和效率等弊病。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)低鈷硬質(zhì)合金釬片的成份特性，研究設(shè)計(jì)一種低鈷硬質(zhì)合金釬片的真空熱處理方法，以大幅度提高一字釬片制品的Co相中α-Co的含量，在確保制品具有高硬度及耐磨性、抗壓強(qiáng)度高等優(yōu)良性能的基礎(chǔ)上，有效提高承受動(dòng)載荷及耐沖擊的性能，達(dá)到降低釬片工作過(guò)程中崩刃、碎斷及早期磨損的現(xiàn)象，提高鉆探、掘進(jìn)的深度和效率及鉆具的使用壽命，降低使用成本等目的。
本發(fā)明的解決方案是針對(duì)背景技術(shù)、在處理低鈷硬質(zhì)合金釬片所存在的問(wèn)題，將淬火溫度提高到液相溫度、即在液相狀態(tài)下進(jìn)行淬火并縮短加熱時(shí)的保溫時(shí)間，同時(shí)在淬火處理后采用低溫回火，從而實(shí)現(xiàn)其目的。因此，本發(fā)明方法包括A淬火將燒結(jié)合格的鈷含量為5-7wt％硬質(zhì)合金釬片制品置于雙室真空爐的加熱室內(nèi)、冷室盛淬火油，將兩室的真空度抽至20Pa以下，然后將加熱室溫度逐漸加熱至1350～1420℃，保溫1～3分鐘；再依次向加熱室和冷室充入N2氣至兩室的真空度均達(dá)到500～1000Pa后，將加熱后的制品送入冷室中的淬火油內(nèi)、淬火處理1～3分鐘，然后將制品提升至油面以上，待其自然冷卻到100℃以下；B、回火處理將冷卻后的制品再送回加熱室內(nèi)，加熱到350～400℃并保溫8～10小時(shí)后，隨爐冷卻至室溫出爐；C、滾磨處理將經(jīng)回火處理后的制品送入球磨機(jī)內(nèi)滾磨7～8小時(shí)，即得Co相成份中α-Co相占25～50％的釬片制成品；球磨機(jī)球料比為2～5∶1，轉(zhuǎn)速30～100轉(zhuǎn)/分。
上述滾磨處理中的研磨球?yàn)橛操|(zhì)合金球或硬質(zhì)合金球與硬卵石混合研磨球，球徑均為φ4～10mm。
常規(guī)直接燒結(jié)而成硬質(zhì)合金釬片經(jīng)本發(fā)明方法處理后、制品Co相中的α-Co相可提高到25～50％(可較背景技術(shù)提高20～45％)，由于鎢在Co相中的溶解、合金結(jié)構(gòu)亦發(fā)生相應(yīng)變化，WC晶粒多面體頂端發(fā)生圓化、變成具有波浪晶面的球狀體，使低鈷硬質(zhì)合金釬片制品在確保處理前所具有的高硬度及耐磨性、抗壓強(qiáng)度高等優(yōu)良性能的基礎(chǔ)上，沖擊韌性提高10～25％，經(jīng)與直接燒結(jié)而成未經(jīng)處理的YG8C釬片對(duì)2類花崗巖進(jìn)行掘進(jìn)對(duì)比試驗(yàn)(直接燒結(jié)而成的YG6C釬片極易碎斷、沒(méi)法試驗(yàn))，前者平均掘進(jìn)16.5m，經(jīng)本發(fā)明處理后的的制品可延長(zhǎng)使用壽命30-70％。因而本發(fā)明具有可有效提高低鈷硬質(zhì)合金釬片的綜合機(jī)械性能，硬度高、耐磨性及韌性好，抗沖擊性強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)、使用成本低等特點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1以處理牌號(hào)為YG6C的直接燒結(jié)而成的制品為例A、首先將100kg制品送入100型雙室真空爐加熱室內(nèi)，冷室加入1#真空淬火油并將兩室真空度均抽至20Pa以下，然后勻速加熱至1360℃后、保溫2分鐘，同時(shí)向加熱室和冷室依次充入N2氣，待爐內(nèi)真空度達(dá)800Pa后，開(kāi)啟兩室之間的隔離板將加熱后的制品送入冷室淬火油內(nèi)、淬火處理2分鐘后，將制品提升至油面以上，待自然冷卻至100℃以下、再送回加熱室內(nèi)；B、將送回加熱室的淬火處理后的制品再加熱至360℃，保溫9小時(shí)后，隨爐冷卻至室溫出爐待用；C、將經(jīng)回火處理后的制品300kg送入直徑為φ140mm的球磨機(jī)內(nèi)，40轉(zhuǎn)/分、滾磨7.5小時(shí)，即得成品；研磨球?yàn)橛操|(zhì)合金球，球徑φ4～10mm。
所得制品Co相成份中α-Co相平均為30.0％；沖擊韌性試驗(yàn)平均為4.88N·m/cm2、較同批制品處理前的平均值4.41N·m/cm2提高10.6％，對(duì)2類花崗巖與直接燒結(jié)而成的YG8C釬片進(jìn)行掘進(jìn)對(duì)比試驗(yàn)(以下對(duì)比試驗(yàn)均與此相同)、前者平均掘進(jìn)16.5m，該制品可掘進(jìn)22.0m，延長(zhǎng)使用壽命33.3％。
實(shí)施例2仍以對(duì)直接燒結(jié)而成的YG6C的制品進(jìn)行處理為例淬火溫度1380℃，回火溫度370℃；其余參數(shù)及操作步驟、方法均與實(shí)施例1相同。
本實(shí)施例制品金相組織中α-Co相平均37.0％；沖擊韌性平均為5.15N·m/cm3、較同批制品處理前的平均值4.43N·m/cm2提高16.2％，該制品針對(duì)2類花崗巖掘進(jìn)試驗(yàn)達(dá)24.5m，較對(duì)照組延長(zhǎng)使用壽命48.48％實(shí)施例3以對(duì)直接燒結(jié)而成的YG6C制品熱處理為例淬火溫度1400℃，回火溫度390℃并保溫9.5小時(shí)，研磨球中硬質(zhì)合金球與硬卵石之比為2∶1，其余參數(shù)及操作步驟、方法均與實(shí)施例1相同。
本實(shí)施例制品金相組織中α-Co相平均為46.5％；沖擊韌性平均為5.15N·m/cm3、較同批制品處理前的平均值4.13N·m/cm2提高24.7％，針對(duì)2類花崗巖作掘進(jìn)試驗(yàn)、掘進(jìn)深度達(dá)24.5m，較對(duì)照組延長(zhǎng)使用壽命69.7％
權(quán)利要求
1.低鈷硬質(zhì)合金釬片的真空熱處理方法，其方法包括A、淬火將燒結(jié)合格的鈷含量為5-7wt％硬質(zhì)合金釬片制品置于雙室真空爐的加熱室內(nèi)、冷室盛淬火油，將兩室的真空度抽至20Pa以下，然后將加熱室溫度逐漸加熱至1350～1420℃，保溫1～3分鐘；再依次向加熱室和冷室充入N2氣至兩室的真空度均達(dá)到500～1000Pa后，將加熱后的制品送入冷室中的淬火油內(nèi)、淬火處理1～3分鐘，然后將制品提升至油面以上，待其自然冷卻到100℃以下；B、回火處理將冷卻后的制品再送回加熱室內(nèi)，加熱到350～400℃并保溫8～10小時(shí)后，隨爐冷卻至室溫出爐；C、滾磨處理將經(jīng)回火處理后的制品送入球磨機(jī)內(nèi)滾磨7～8小時(shí)，即得Co相成份中α-Co相占25～50％的釬片制成品；球磨機(jī)球料比為2～5∶1，轉(zhuǎn)速30～100轉(zhuǎn)/分。
2.按權(quán)利要求1、所述硬質(zhì)合金的真空熱處理方法；其特征在于滾磨處理中的研磨球?yàn)橛操|(zhì)合金球或硬質(zhì)合金與硬卵石混合研磨球，球徑均為φ4～10mm。
全文摘要
該發(fā)明屬于對(duì)鉆探、鑿巖等用低鈷硬質(zhì)合金釬片進(jìn)行真空熱處理的方法。包括將燒結(jié)而成的制品送入雙室真空爐內(nèi)加熱至液相、在N
文檔編號(hào)C21D9/22GK101050511SQ200710049120
公開(kāi)日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2007年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月18日
發(fā)明者李芳 , 謝勇, 譚竹峰, 康騫偉 申請(qǐng)人:自貢硬質(zhì)合金有限責(zé)任公司