热处理工艺对GJW50热疲劳性能的影响

sunny2008

现代工业的发展，对材料的性能要求越来越高，特别是对于长期在高温条件下工作的热作模具，由于承受急冷急热，要求具有很强的热疲劳抗力。钢结硬质合金是以钢作为粘结剂，硬质化合物作为硬质相，通过粉末冶金方法制备而成的一种钢基复合材料。在长期的生产实践中，钢结硬质合金因具有高强度、高硬度及高耐磨性等优点，在冷作模具上已得到广泛应用，但在热作模具上因其易开裂、热疲劳性能较差而未得到充分应用。对于钢结硬质合金的热疲劳开裂问题，有些学者已作了一些研究，取得了较多成果。为进一步深入研究钢结硬质合金，寻找提高其热疲劳性能的方法，本文对钢结硬质合金GJW50进行了多种工艺的热处理，研究热处理工艺对其热疲劳性能的影响，以期获得提高其热疲劳性能的最佳热处理工艺。
4 N$ [1 S- q, Y. s
选用硬质合金GJW50为实验材料，其化学成分(质量分数，%)为：50WC，0.25C，0.50Cr，0.25Mo，余为Fe。将各种粉末充分混合并压制成块状坯料，在真空烧结炉中烧结，用箱式电阻炉对坯料进行等温退火处理。将坯料用电火花切割制成热疲劳试样。先在盐浴炉中对试样进行1100℃和1050℃的淬火处理，再在箱式电阻炉中进行不同温度(200、450、500、550和600℃)的回火处理。

对热处理后的试样进行热循环试验。循环温度为20～680℃，试样入水深度为(10±2)mm。采用HR-150A洛氏硬度计和MH-3型显微硬度计测试硬度；采用MM6型金相显微镜观察合金的显微组织及裂纹扩展情况等。

: z# J0 \$ |% t6 B7 `* E# R钢结硬质合金GJW50经淬火+回火后，其硬度较退火后的显著提高。不同的淬火-回火工艺影响材料的热疲劳性能。1050℃淬火后进行450℃回火材料的热疲劳性能最佳；1100℃淬火后进行500℃回火材料的热疲劳性能最佳。在热循环试验中，不仅有循环软化，而且出现循环硬化，材料的硬度不降反升。热处理对热疲劳裂纹在缺口处的形态和裂纹的传播方式均无影响。