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硬質合金焊接刀具刀體材料及淬火工藝（三）
閱讀：1134 發布時間：2022-6-28新工藝方案必須通過試驗驗證才能在生產現場推廣。試驗刀具仍然采用結構復雜、在工業生產中使用的螺旋立銑刀，刀片材質選用鎢鈷類的YG8。由于銀焊料熔點溫度低于鋼的淬火溫度，鎳焊料的熔點溫度又高于硬質合金的氧化發生溫度，銅焊料價格也較便宜，因此選用105#銅焊料。
不同的熱處理工藝方案。選擇具體淬火工藝方法主要考慮淬火溫度、保溫時間、淬火介質和回火溫度。其中，不同的回火溫度對應不同的最終硬度和其它機械性能，根據需要選擇。除礦山機械刀具需要耐沖擊采用中溫回火外，一般都采用200℃左右的低溫回火。淬火介質分別選擇常用的機油和鹽水，淬火溫度選860℃、790℃和950℃三檔分別對應常規淬火、亞溫淬火和零保溫淬火或焊后直接淬火(105#銅焊料的熔點是909℃，焊接溫度950℃左右)。常規淬火和亞溫淬火保溫時間為30分鐘，零保溫或焊淬同步不需要保溫[2-4]。亞溫淬火和零保溫可以減少加熱時間、降低能耗，焊后直接淬火可避免二次加熱，可用于釬頭、截齒和車刀頭等單齒刀具。
試驗評價主要考察刀體淬火硬度和缺陷情況兩個方面，前者評價是否解決現有問題，后者防止新缺陷的出現，試驗結果見表3。
(1)40Cr刀體硬度都達到40HRC以上，其中鹽水冷卻介質淬火的硬度略高于機油，亞溫淬火的硬度低于其它兩種淬火溫度，但也達到國家標準關于刀柄的硬度要求40- 45HRC，應該可以采用。
(2)硬質合金的硬度變化不大，在0.6HRA之內，在950℃的較高淬火溫度時硬度下降，而在另兩種較低的淬火溫度時硬度增加。有關學者研究證明，硬質合金經熱處理硬度可以提高3%-9%左右[5]，但同時硬質合金在950℃時已開始出現氧化，表層的WC和Co發生氧化反應生成氧化物，其中WC丟失多于Co導致硬度下降[6]，其它淬火溫度因未出現氧化而硬度略升。總之，淬火溫度盡量控制在950℃之下，對硬度要求不嚴苛的使用場合，或適于采用焊淬一體熱處理的單齒刀具下，淬火溫度可以達到950℃。
(3)焊縫強度與刀片裂紋。淬火介質為鹽水時，不論哪種淬火溫度均會出現刀片裂紋和刃磨脫落，原因應該是鹽水的冷卻速度過快。當淬火溫度達到950℃時，由于溫度超過105#銅焊料的熔點，因此出現焊料溶解和刀片相對于刀體的位置移動。可見，焊后淬火工藝的淬火介質不能選用水，而45#鋼在油淬時的淬透性差，不推薦采用。淬火溫度必須控制在900℃以下，建議不超過950℃(焊后直接淬火除外)。
注：本次試驗刀具不適于焊后直接淬火；宏觀裂紋肉眼觀察，微觀裂紋用40倍以上放大鏡觀察。
采用刀片刀體一體淬火工藝的淬火工序放在焊接之后，無論采用常規淬火還是亞溫淬火，焊縫附近齒背處的刀體硬度可達40HRC以上，避免淬火后焊接引發局部硬度和強度大幅下降的現象。
采用刀片刀體一體淬火工藝，硬質合金焊接刀具刀體材料可以使用40Cr，從而可以降低這種刀具的制造成本。為避免淬火過程中出現焊縫軟化和焊料流動，淬火溫度也必須控制在900℃以下，建議不超過950℃(焊后直接淬火除外)。水的冷卻速度過快，會引發硬質合金刀片裂紋和焊縫強度下降，應采用油作為淬火冷卻介質。