GW50钢结硬质合金复合强化热处理和锻造工艺

S。RL昆山仕泰隆国际机械模具城全球招商热线05128618888820线网址WWWSTELONGCOMGW50钢结硬质合金复合强化热处理和锻造工艺王荣滨南湾工具厂江西南昌330002【摘要】分析了GW50钢结硬质合金成份和相变温度以及各种热处理状态组织特性，介绍了GW50钢结硬质合金锻造工艺及锻造质量的控制方法。关键词GW50钢结硬质合金；热处理；锻造工艺中图分类号TG16269文献标识码B文章编号20110408135COMBINEDSTRENGTHENINGHEATTREATMENTANDFORGINGPROCESSOFGW50STEELBONEDCARBIDE【ABSTRACT】ANALYZEDTHEGW50STEELBONEDCEMENTEDCARBIDEASINGREDIENTSANDPHASETRANSITIONTEMPERATUREANDALLKINDSOFHEATTREATMENT，INTRODUCEDTHESTATEORGANIZATIONALCHARACTERISTICSGW50STEELBONEDCEMENTEDCARBIDEASFORGINGPROCESSANDFORGINGQUALITYCONTROLMETHODKEYWORDSGW50STEELBONEDCARBIDE；HEATTREATMENT；FORGINGPROCESS1引言钢结硬质合金是现代高效能材料，经热处理后既有硬质合金的高硬度、高耐磨性能，又有钢的热加工工艺性能，可锻造、可焊接、可热处理、可切削加工。热处理变形微小，填补了硬质合金与工具钢之间的空白，成为一种独具一格的新型的“工程材料”。它可加的冷镦模断裂抗力增强，寿命增加。应根据冷作模具的使用条件，选定合理的技术要求，然后选择合适的最终热处理规范，包括预热、加热温度，回火温度等等。表2是部分CRL2型冷作模具钢热处理工艺及用途。表2常用CRL2型冷作模具钢热处理工艺及用途材料淬火温度C。回火温度，C。硬度HRC用途CRL29801OOO2O02155961冷镦模具SKDL9701002002405861冷镦模具CRL2MOV980105018O2L06062冷冲、冷镦模具SKD1L98010302O02205862冷冲、冷镦模具SLD98010302O02205862冷冲、冷镦模具CR12MO1V19801，0205305405862冷镦、冷冲模具D29401O0O5305405862冷冲、冷镦模具DC539409601802206062冷冲、冷挤模具6结束语冷作模具的热处理是模具生产中极为关键的生产环节，合理的热处理生产规范对确保模具具有足够的使用寿命影响深远。不当的热处理而导致模具早期失效的情况并不鲜见，尤其是材料中的那些共晶碳化物尺寸大、堆积又严重的区域，回火不充分的现象更为突出。因此，重视生产技术和生产经验的积累，尽可能制订出合适精细的生产规范，严格生产过程的管理和监督，才能保证模具的优质热处理生产。7参考文献FLJ1纪贵世界标准非标准钢合金牌号手册M】北京中国标准出版社，2006【2蔡美良，丁惠麟，孟沪龙新编工模具钢金相热处理M】北京机械工业出版社，19983】张先鸣冷作模具钢的技术发展和热处理工艺【J模具制造，2011，34张先鸣冷作模具钢的研究与技术发展J模具制造，2011，25赵昌盛模具材料及热处理手册M北京机械工业出版社，2008面模具制造2011年第6期85STL淮安仕泰隆国际工业博览城全球招商热线05178629999920线网址WWWSTLEPCOM工为一般钢材经化学热处理胜任不了的高耐磨零件，也可加工为一般钢材胜任不了的大负荷单位镦锻力大于200KGCM的冷作模具零件。国外，钢结硬质合金在机械制造和工模具上的应用十分广泛，我国应用起步则较晚，必须进行广泛推广和应用。钢结硬质合金采用复合强化热处理，可以充分发挥合金材料的潜力，使耐磨零件和工模具使用寿命几十倍或成百倍提高，经济效益十分显著。2GW50钢结合金成分和相变温度以及各种热处理状态组织特征GW50钢结硬质合金成分如表1所示。表LGW50钢结硬质合金成分硬质相粘结相，重量粘结相钢基体类型WC，重量CCRMOFE体积铬钼低合金钢500311余量65表2为GW50钢结硬质合金相变温度，表3为GW50钢结硬质合金各种热处理状态组织特征。表2GW50钢结硬质合金相变温度【表3GW50钢结硬质合金各种热处理状态组织特征回火态烧结态退火态淬火态低温回火态高温回火态WCSAWCSWCMK桥接复式K桥接复式K夏式ARWCMK复式WCSK复式注WC碳化钨，S一索氏体，K一桥接复式碳化物，M一马氏体，AR一残余奥氏体GW50钢结硬质合金是以50WC高熔点作为硬质相，以低碳铬钼钢作为粘结剂，将二者的机械混合物采用粉末冶金真空烧结后轧制而成的新型“工程材料”。WC硬质相占一半重量，保证了高硬度、高耐磨性。WC在钢基体中溶解度大，对合金性能及热处理工艺影响很大，WC颗粒大小及分布严重影响机械性能。WC颗粒过大，在外力作用下，先在大颗粒内部引起应力集中产生龟裂，成为裂纹源，造成材料脆性断裂。为此要求WC颗粒细、小、匀分布于基体。细、小、匀WC具有较高疲劳强度和耐磨性，冈4性也好。K复式在加热淬火时能溶解到奥氏体中，溶解数量视淬火加热温度而定，淬火温度高，溶解量大，淬火温度低，溶解量小。但不可避免保存有较多过剩K复式，退火态、淬火态均有，淬火钢经回火，尤其是高温回火析出大量碳化物造成碳化物聚集和“桥接”，降低韧性。C碳“C”溶解于铁基固溶体中起固溶强化作用，与合金元素形成复式碳化物。通过奥氏体化淬火，经高温回火碳化物呈弥散质点析出，起到弥散强化作用，使基体机械性能有较大提高。“C”含量愈高，K复式愈多，硬度、强度相应提高。但“C”含量应适当，“C”含量过多，易造成碳化物“桥接”，韧性大大降低。CR铬它是较强的碳化物形成元素，能与碳形成多种碳化物，加热时溶解于铁素体中，增加钢基体强度，当它溶解于奥氏体中，增加过冷奥氏体稳定性，增加淬透性，但铬含量要适中，铬含量过多，形成碳化物“桥接”倾向性，降低韧性，增加脆性。MO相它是强烈的碳化物形成元素，与碳形成复式碳化物，少量溶解于铁素体中，增加钢基体强度，淬火加热时溶解于奥氏体中，增加钢的淬透性，增加回火稳定性，增加钢基体硬度与耐磨性，降低韧性。但钼含量应适中，含量少起不到强化作用，含量过多，形成过多复式碳化物，易造成碳化物“桥接”，增加脆性，降低韧性。3GW50钢结硬质合金的锻造钢结硬质合金采用硬质相和粘结剂的机械混合物，通过粉末冶金真空烧结后轧制而成。存在较严重偏析、夹杂、疏松、孔隙较大，连续性较差，碳化物呈带状、网状、大块状不均匀分布，有碳化物“桥接”现象。为此必须进行改锻。锻前将钢结合金表层烧结硬壳磨去，否则将造成锻坯开裂。锻造大大改善钢结合金显微组织结构和致密性，击碎网状、带状和“桥接”碳化物使之呈细、小、匀分布在钢基体上，增加合金强度与韧性，现代科学研究证明，碳化物形貌是强韧化的主要显微结构参数。生产实践表明，合金经锻造与未经锻造性能大不一样，寿命相差几十倍。锻造工艺如图1所示。始锻温度与终锻温度温差小，仅200OC，较难控86模具制造2O11年第6期STL昆山仕泰隆国际机械模具城全球招商热线05128618888820线网址WWWSTELONGCORN制，锻压比值也较难掌握，必须由熟练工操作。为了确保锻造质量，要严格检查锻前坯料是否有裂纹，应将裂纹磨去；因合金导热性差，应充分加热、均匀预热，炉口预热，逐步推向炉内，勤翻动调方向；开坯始锻轻打，中间温度轻拍快打，接近终锻温度因塑性差轻打。每火锻造变形不宜大，最后一火终锻完后趁余热装入保护气氛电炉进行球化等温退火、节电、节时、提高设备利用率、提高工效、降低成本。锻造缺陷主要是锻裂，除原材料因素外，停锻温度低，冷却过快，加热不足未热透而造成锻裂，当加热温度过高，锻造温度过高，引起晶粒长大，粗晶断面，机械性能恶化，易造成成品使用中早期失效。一般钢结合金锻造性能优劣决定于粘结相所占体积比例，粘结相所占体积愈大，可锻性愈好，锻造效果愈显著。图1GW50钢结硬质合金锻造工艺时间4锻造质量控制1炸裂。合金材料先天不足，存在内部组织疏松、非金属夹杂内裂、孔洞和烧结比重不够等；始锻温度过高，合金严重氧化脱碳，晶粒粗大，过热、过烧组织；加热速度过大，外熟里生，内外层温差大等原因导致锻造第一锤合金坯料炸裂。首先应严格原材料入库检查，有必要进行锻前探伤检验，有严重缺陷组织不宜锻造。严格控制坯料加热温度和始锻温度，对有组织缺陷合金但不太严重，应适当降低L525加热温度和始锻温度。合金坯料低温入炉，缓慢加热，充分透烧，避免加热缺陷产生。执行轻重轻锻造法等。2中心裂纹。裂纹呈对角线十字形，往往产生在端面心部。当合金坯料局部硬质相和复式碳化物“桥接”聚集，提高了变形抗力，开坯变形量过大，导致锻坯心部锻打应力最高和集中；当坯料加热过急，未翻转掉头，加热温度不均匀，局部温度过高时的坯料在平砧上拔方时，砧和工夹具未经预热，使坯料对角线产生较大的交变剪切应力，当产生的上述应力大于材料强度极限时，便导致合金坯料中心裂纹。对策开坯变形量不宜大，应控制在变形量6，应轻锤慢打，选择合适的设备能量。锻前对砧和工夹具预热，减少温差。在保护气氛电炉加热，热电偶测温精度可达5。采用小锻造比，小变形锻造，改善局部碳化物聚集区不均匀现象等工艺措施。3角裂。合金坯料角裂一般呈90O直角，常发生反复镦拔方坯时因棱角处单薄散热快，温度急剧降低，甚至降至合金相变温度以下产生加工硬化，塑性低，变形抗力大，棱角处塑性变形困难，当始锻和停锻温度低时产生很大应力，此应力大于合金材料强度极限时，棱角被拉裂，形成角裂。在锻造过程中合金锻坯各部位变形量、变形速度和变形温度不均匀等将导致棱角处应力集中，引起角裂。严格工艺操作，当棱角处出现暗红色应停锻，返回炉中重新加热，增加火灾，轻拍快打，勤翻动坯料，严防重击等避免角裂。5结论1钢结硬质合金经锻压形变，改变了碳化物硬质相和复式碳化物形貌，碳化物由原材料I5级，降至3级，致密度增加，组织缺陷得到改善，提高了合金强韧性，尤其是横向性能有较大增加。2生产实践表明，合金经锻压形变与未经锻压