本發明涉及一種硬質合金的制備方法，具體涉及一種WC-Co硬質合金的熱處理淬火方法。
背景技術：
硬質合金是以一種或多種高硬度、高模量的難熔金屬碳化物(WC、Ti C、Cr2C3)為基體，以過渡族金屬(Fe、Co、Ni等)或其他合金為粘結相而組成的一種多相復合材料。這種復合結構材料具有陶瓷的高硬度、高耐磨性、紅硬性，又具有金屬的較高強度和韌性；而這種特異的“雙高”性能正是材料科研工作者所追求的目標。
碳化鎢-鈷就是“雙高”硬質合金或者金屬陶瓷的典范。其牌號是由YG和平均含鈷量的百分數組成。例如，YG8，表示平均WCo＝8％，其余為碳化鎢的鎢鈷類硬質合金。由于WC-Co硬質合金優越的性能而被廣泛的應用于拉絲模、切削工具、耐腐蝕零件及結構部件，如高壓容器的柱塞及液缸、精密軋輥、合成金剛石的頂錘、鋼絲滾軋機的軋輥、裁紙刀等；油田開鉆的噴嘴等。
硬質合金的綜合使用性能主要表現在高強度和高耐磨性的有機統一上，為了滿足這一要求，針對硬質合金質量在改進硬質合金生產工藝方面盡了很大的努力，但仍有潛力可挖。熱處理就是提高硬質合金強度和主要方法之一。
硬質合金熱處理的實質是把燒結硬質合金加熱到1000℃以上，然后進行淬火。由于在硬質合金燒結進程中，隨著燒結溫度的升高，鎢在鈷中的溶解度增大，而在緩慢冷卻進程中，溶解于鈷粘結相中的鎢從其中析出，使其含量降低，導致合金的耐磨性和強度降低，使用性能下降。據美國學者報導，鎢在鈷粘結相中最大可溶解量達23％。如果合金在1000℃鎢溶解達到飽和狀態時急劇冷卻(即淬火)，則在高溫下溶解于粘結相中的鎢來不及析出而全部或部分地保留在其中。合金的塑性和強度得到明顯的改善。
硬質合金熱處理使其結構發生一些變化。在淬火加熱過程中，不允許增碳，也不允許脫碳，增碳時引起硬質合金含碳量過高，呈現游離狀石墨，它對合金基體起分離作用，降低合金的強度和耐磨性。脫碳時就會對硬質合金的基體起著破壞作用，使其強度降低、脆性增大。這就需要在合金淬火加熱過程中要合理的選用有機液體產生保護氣。煤油價格低廉，來源方便，但碳勢高，容易形成碳黑。
現有技術也報道了一些關于硬質合金的熱處理淬火方法；例如公開號為CN105364076A公開了一種硬質合金可換刀具的制造工藝，具體公開了一種淬火熱處理：在30分鐘內加熱到960℃，保溫35分鐘后淬火，油淬，然后在730℃溫度下對刀柄進行中溫回火處理，在350℃溫度下對刀身進行低溫回火處理。
合金固相在液相中有一定(不是太大)的溶解度，WC在Co中的溶解度，室溫時，γ相中含WC量為1％，1000℃時為4％，共晶溫度時為8～15％，燒結溫度時為35～37.5％。由于固相在液相中有一定(又不是太大)的溶解度有利于：改善濕潤性，增加液相相對數量，便于物質遷移，溶解析出可填補固相顆粒表面缺陷和顆粒間隙等優點，硬質合金出現的共晶溫度一般為1300～1340℃，由于WC中常含有W、W2C和游離碳，形成WC+γ+C三元共晶，其熔點溫度為1280～1300℃。形成WC+γ+C介穩共晶，其熔點溫度只有1225～1275℃。因此實際出現液相的溫度大大低于理論共晶溫度。熱處理時加熱過高會破壞合金的組織結構，而過低則不能保證WC在Co相中的溶解度。
技術實現要素：
為解決現有硬質合金的耐磨性、塑性、強度、使用壽命等性能較差等技術問題，本發明提供了一種WC-Co硬質合金的熱處理淬火方法；旨在提升制得的硬質合金的綜合性能。
一種WC-Co硬質合金的熱處理淬火方法，WC-Co硬質合金在120～140滴/min的乙醇投加速度下，依次經過600～650℃下保溫20～40min的一段熱處理和1000～1200℃下保溫30～50min的二段熱處理；再后經液氮降溫至280～320℃，并保溫25～35min；再經自然冷卻制得熱處理的WC-Co硬質合金。
本發明人在經過分析及大量的試驗驗證，保持鈷相中4％～5％的W的含量有利于提高硬質合金的綜合使用性能。本發明中，在所述的溫度下，乙醇可分解C2H5OH＝CO+3H2+〔C〕，此外還有少量的H2O、CH4等氣體，在所述的熱處理條件及所述的投加速率下，不易形成碳黑，且可迅速地排除爐內的氧化氣氛，實現無氧化、脫碳地加熱工件，有效的保護硬質合金的質量，而通入液氮快速冷卻能保證溶入Co相中的W來不及析出，提高Co相中4％～5％的W的含量，極大地增強了鎢鈷合金的耐磨性能。采用本發明方法進行熱處理淬火處理，制得的WC-Co硬質合金的良好的耐磨性和韌性，極大地提高了合金的使用壽命，降低了成本。
本發明中，在對WC-Co硬質合金加熱過程中，向體系中投加(滴加)乙醇。
作為優選，乙醇的滴加速度為125～130滴/min；進一步優選為128滴/min。
本發明中，預先在所述的乙醇氛圍下，將WC-Co硬質合金由室溫升溫至600～650℃，并在所述的溫度下保持20～40min；進行一段熱處理。
作為優選，一段熱處理過程的升溫速率為3～5℃/min；優選為4.2℃/min。
本發明中，在所述的升溫速率下升溫至所述的一段熱處理溫度范圍，并保溫反應。
作為優選，一段熱處理過程的溫度為600℃，保溫時間為30min。
本發明中，一段熱處理保溫處理結束后，繼續升溫至1000～1200℃下，并在所述的溫度下保溫30～50min，進行二段熱處理。
作為優選，由一段熱處理溫度升溫至二段熱處理溫度的升溫速率為1.5～3℃/min；進一步優選為2℃/min。
作為優選，二段熱處理的溫度為1140～1170℃；進一步優選為1140℃
本發明中，二段熱處理中，在所述優選的溫度下，優選的保溫時間為40min。
二段熱處理保溫反應后，向體系中通入液氮，急速降溫至280～320℃；隨后向體系中通入保護性氣氛，并在該溫度下保溫處理25～35min。
所述的保護性氣氛例如可為N2、Ar氣氛。
作為優選，通入液氮降溫至300℃，并保溫30min。
將液氮驟冷的產品自然降溫至室溫，制得熱處理的WC-Co硬質合金。
本發明中，一種優選的WC-Co硬質合金的熱處理淬火方法，在120～140滴/min的乙醇投加速度下，先將WC-Co硬質合金升溫至600～650℃，并保溫20～40min；隨后再升溫1000～1700℃，并保溫30～50min；再后通入液氮降溫至280～320℃，并保溫25～35min；最后降溫制得WC-Co硬質合金。
一種更優選的WC-Co硬質合金的熱處理淬火方法，包括以下步驟：
步驟(1)：將WC-Co硬質合金在乙醇氛圍下以4.2℃/min的升溫速度從室溫升到600℃后，保溫30min，再以2℃/min升溫速率升至1140℃后，保溫40min；其中，乙醇的投加速率為128滴/min，
步驟(2)：隨后通入液氮進行快速降溫處理，直到300℃時通入氮氣或氬氣保溫30分鐘，再自然冷卻至室溫，制得熱處理的WC-Co硬質合金。
本發明在加熱至1140℃時保溫40min。然后急冷，防止鈷相中的WC大量析出，有效地保證室溫時合金γ相(即鈷相)中含WC量為4～5％，從而讓合金在惡劣的使用工況下，如礦山采掘時合金的溫度達到800℃以上時，合金仍能保持其高耐磨性能，同時由于其改善合金的濕潤性，增加鈷相相對數量，便于合金內部物質遷移也就提高了合金的韌性，整體上就提高了合金的綜合使用性能。
本發明中，作為優選，所述的WC-Co硬質合金中，Co的質量百分數為6～10％；平均晶粒度1.5～2.5μm。可通過配料、濕磨、干燥、噴霧干燥、壓制成形、燒結等步驟制得；制備的方法可參考現有方法。
此外，本發明中，待熱處理的WC-Co硬質合金也可采用現有商用產品；優選的WC-Co硬質合金牌號為YG06、YG08或YG10。
有益效果
1、極大地提高了硬質合金的耐磨性、塑性和強度，延長了合金的使用壽命，降低了成本。
2、熱處理工藝在本方法本起關鍵性的作用，不但要控制合金中的碳量，而且要防止合金被氧化，降低氧給合金造成的不良影響；同時還要控制成本，不能過多地增加硬質合金后續加工成本。
3、用本熱處理工藝中滴入乙醇的工藝方法，完全可以代替鹽浴爐實現合金淬火加熱，這對于沒有數臺鹽浴爐的企業，不僅可節省設備投資而且可降低生產成本，減輕工人的勞動強度，同時實現了一臺設備多臺用。
4、本方法的制備的硬質合金雖然在生產成本上有所增加，但在硬質合金的質量上是一次很大的提升，提高硬質合金的使用效率，在我國現有鎢資源日趨緊張的情況下仍是很有必要。
具體實施方法：
實施例1
步驟(1)：將燒結完成的硬質合金YG06產品密度14.96g/cm3，硬度89.5HRA，抗彎強度2780Mpa，矯頑磁力10.4KA/m，平均晶粒度2.1μm。在乙醇氛圍下以4.2℃/min的升溫速度從室溫升到600℃后，保溫30min，再以2℃/min升溫速率升至1140℃，并恒溫保持40min；其中，乙醇的投加速率為128滴/min，
步驟(2)：隨后通入液氮進行快速降溫處理，直到300℃時通入氮氣或氬氣保溫30分鐘，再自然冷卻至室溫，制得所述的WC-Co硬質合金。
檢測后結果：熱處理后的YG06產品密度14.97g/cm3，硬度90.5HRA，抗彎強度2960Mpa，矯頑磁力9.6KA/m，平均晶粒度2.3μm。
實施例2
步驟(1)：將燒結完成的硬質合金YG08產品密度14.75g/cm3，硬度88.4HRA，抗彎強度2860Mpa，矯頑磁力11.3KA/m，平均晶粒度1.65μm。在乙醇氛圍下以4.2℃/min的升溫速度從室溫升到600℃后，保溫30min，再以2℃/min升溫速率升至1100℃，恒溫保持40min；其中，乙醇的投加速率為128滴/min，
步驟(2)：隨后通入液氮進行快速降溫處理，直到300℃時通入氮氣或氬氣保溫30分鐘，再自然冷卻至室溫，制得所述的WC-Co硬質合金。
檢測后結果：熱處理后的YG08產品密度14.78g/cm3，硬度90.1HRA，抗彎強度3140Mpa，矯頑磁力10.6KA/m，平均晶粒度1.8μm。
實施例3
步驟(1)：將燒結完成的硬質合金YG10產品密度14.45g/cm3，硬度86.8HRA，抗彎強度2900Mpa，矯頑磁力11.0KA/m，平均晶粒度1.8μm。在乙醇氛圍下以4.2℃/min的升溫速度從室溫升到600℃后，保溫30min，再以2℃/min升溫速率升至1170℃，恒溫保持40min；其中，乙醇的投加速率為128滴/min，
步驟(2)：隨后通入液氮進行快速降溫處理，直到300℃時通入氮氣或氬氣保溫30分鐘，再自然冷卻至室溫，制得所述的WC-Co硬質合金。
檢測后結果：熱處理后的YG10產品密度14.44g/cm3，硬度87.9HRA，抗彎強度3220Mpa，矯頑磁力10.8KA/m，平均晶粒度2.0μm。
對比例1
和實施例1相比，區別在于，乙醇的投加速率為90滴/min。檢測后結果：熱處理后的產品的綜合性能均處于實施例1。
對比例2
和實施例1相比，區別在于，用甲醇替代所述的乙醇。檢測后，熱處理后的產品的綜合性能均處于實施例1。
對比例3
和實施例1相比，區別在于，不進行600℃的一段保溫熱處理；直接升溫至1140℃。檢測后，熱處理后的產品的綜合性能均處于實施例1。