硬質合金的深冷處理工藝遵從傳統深冷處理“降溫—保溫—復溫”的工藝過程。因此深冷處理溫度、保溫時間、深冷循環次數、升降溫速率等工藝參數對硬質合金的處理效果有顯著影響。以下結合深冷后硬質合金性能的變化,分析各個工藝參數對其力學性能的影響及潛在規律。
硬質合金的深冷處理研究:
試驗設備:環儀儀器 液氮速凍機
測試樣品:YG20硬質合金
1.深冷處理溫度
對YG20硬質合金分別進行-80℃的普通冷處理和-140℃、-196℃的深冷處理,結果表明:
普通冷處理對YG20硬質合金抗彎強度的影響很小,而深冷處理后其抗彎強度分別提高了9.2%(-140℃)和6.2%(-196℃),說明深冷處理有效地提高了硬質合金的抗彎強度,然而抗彎強度并非隨著深冷處理溫度呈線性變化規律,深冷處理溫度為-140C時YG20硬質合金的抗彎強度獲得最佳的優化效果。
2.深冷保溫時間
對硬質合金進行-196℃深冷處理,保溫時間分別為2h、12h、24h,結果表明:
硬度和斷裂韌性都在深冷12h后分別達到最大值和最小值,其中最大硬度提升20%,而斷裂韌性由25.7MPa·m降至19.6MPa·m。該結果說明,在適合的溫度下,當硬度具有最佳效果的同時,其他性能可能達不到預想效果,因而針對不同的性能須進一步制定相應的深冷保溫時間等工藝參數。
3.深冷循環次數
硬質合金分別進行1、2、3、5次的2h深冷處理發現,循環深冷處理并沒有提高材料的抗壓強度,反而使其隨著循環次數的增加而降低。目前,循環深冷處理對硬質合金性能的影響機制尚不明確,須進一步深入研究。
4.升降溫速率
將硬質合金置于程序可控的液氮速凍機中,利用低溫氮氣與材料的對流換熱及其汽化潛熱進行精確、緩慢降溫,其中升降溫速率控制在0.5~2℃/min之內。
綜上所述,深冷處理能夠有效提高硬質合金的強度和韌性,但是對其硬度的影響不明顯。深冷處理后硬質合金力學性能的改善程度與深冷處理工藝密切相關。傳統深冷處理工藝觀念認為,升降溫速率越慢(0.5~2℃/min)、深冷處理溫度越低(-196℃)、保溫時間越長(12h以上),則硬質合金材料在極低溫環境下的組織轉變更完全,應力分布更均勻,從而力學性能改善更顯著。
如有產品的深冷處理疑問,可以咨詢環儀儀器相關技術人員。