本发明涉及一种合金处理方法，尤其是涉及一种硬质合金的渗硼方法。
背景技术：
硬质合金作为工业的牙齿已广泛应用于金属切削、石油矿山地质凿岩等领域，应用在各种领域的硬质合金往往需要具有很高的硬度保证其耐磨性，同时合金不出现断裂、碎裂等现象。但在特定应用条件时，硬质合金往往因为耐磨性不够，出现过早磨损等现象而失效，通过提高硬度，硬质合金能保证更好的耐磨性，但却会降低其韧性，使合金容易出现断裂、碎裂等现象。合金的耐磨性不够或韧性不够都会降低效率，提高成本。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种硬质合金的渗硼方法，本发明的方法能有效提高硬质合金的表层硬度，在不降低韧性的同时，提高硬质合金使用寿命。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种硬质合金的渗硼方法，对烧结后的硬质合金进行渗硼，所使用的渗硼介质为含bn、b4c、al2o3的混合粉末，将硬质合金掩埋入混和粉末后置入真空烧结炉进行渗硼烧结，烧结温度为1380～1480℃，保温时间为30～90min。
所述渗硼介质为含bn、b4c、al2o3的混合粉末，其规格、纯度和占比如下：
nb，200～400目，纯度95％～99％，质量百分比0.5％～5％；
b4c，200～400目，纯度95％～99％，质量百分比0.5％～5％；
al2o3，80～150目，纯度95％～99.5％，质量百分比90％～99％。
上述粉末配比后须放入搅拌机内搅拌均匀。
进行硬质合金的渗硼操作，首先需要准备渗硼介质，然后需要准备硬质合金，待渗硼的硬质合金需完成正常压型、烧结，再进行金相检验，各项性能合格后，方可进行渗硼处理。
硬质合金的渗硼方法，具体包括以下步骤：
(1)将渗硼介质铺进石墨舟中；
(2)将硬质合金平躺排入石墨舟中，硬质合金之间存在间隔，不互相接触，排满一层后，铺入一层渗硼介质，上面若有空间，继续排入合金，注意不要用力按合金，防止与下层的合金接触，如此往复，直至排满石墨舟为止；
(3)在最上层用渗硼介质，盖住所有的硬质合金；
(4)在满舟的石墨舟上面放另一个石墨舟，重复步骤(1)-(3)的操作，在最顶层加盖石墨盖板，石墨盖板的作用是防止渗硼介质在真空作用下进入烧结炉，损坏烧结炉部件；
(5)将装有渗硼介质和硬质合金的石墨舟，置入烧结炉，进行真空烧结，烧结温度为1380～1480℃，保温时间为30～90min。
进一步的，渗硼介质铺进石墨舟中的厚度为1～2cm。
进一步的，排入石墨舟渗硼介质中的硬质合金之间间隔为1～2cm。
本发明硬质合金渗硼机理包含化学复合反应，b4c和wc、co的化学作用；和bn的物理扩散作用。
一.b4c在各阶段参与的化学反应：
b4c+co→co2b(700℃～1000℃)(1)
b4c+co+wc→cowb(700℃～1000℃)(2)
b4c+co→w2b(850℃以下)(3)
b4c+wc→wb(850～1000℃)(4)
b4c(b)+wc+co→w3cob3(1000～1150℃)(6)
烧结后期阶段的成分为wc+co+bn+b4c+w2b5+w3cob3和少量w2b、wb、co2b和cowb组成的混合物。
二.bn的渗入作用。
bn与b4c的作用不同，bn为原子结构，在硬质合金烧结阶段bn不发生分解。高温阶段co相活化，bn向co相中固溶扩散，随着温度升高和时间的延长，可以达到较长的扩散距离，因而获得了较厚的含bn层。
三.al2o3的作用。
al2o3可以防止烧结过程中的c渗入硬质合金，同时al2o3还对硬质合金中的游离c有一定的吸附作用，防止c对渗硼过程的干扰。
而现有技术中记载的渗硼介质不同，通常为含b4c，b或含bn的介质，没有同时含有b4c，bn和al2o3三种物质的介质的技术方案。
与现有技术相比，本发明技术方案显著的进步主要体现在：
1、硬质合金通过渗硼处理后表层硬度更高，从表层至芯部无渗硼层硬度呈下降趋势，表层比芯部硬度高hv20～hv100。渗硼后的硬质合金在金相显微镜下能观察到合金表层部分渗入了黑色的含硼组织，该组织从合金表层部分至合金芯部逐渐减少，直至消失，含硼组织的厚度为1～8mm。
2、表层硬度提高后的硬质合金表层硬度提高，芯部的硬度不变。渗硼处理后产生了硬度梯度的硬质合金，在不降低韧性的基础上，提高了硬质合金的耐磨性。
附图说明
图1为实施例1中渗硼后的硬质合金金相示意图(放大100倍)。
图2为实施例1中渗硼后的硬质合金金相示意图(放大1000倍)。
图中标记的含义为：
1—表层、渗硼层；
2—芯部，未渗入硼的部分；
3、4—渗入的黑色含硼组织；
5—芯部，未渗入硼的正常金相组织。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种硬质合金的渗硼方法。
首先需要准备渗硼介质，渗硼介质为含bn、b4c、al2o3的混合粉末，其规格、纯度和占比如下：
bn，325目，纯度％，质量百分比2％；
b4c，325目，纯度99％，质量百分比2％；
al2o3，120目，纯度99.5％，质量百分比96％。
上述粉末配比后须放入搅拌机内搅拌均匀。
然后准备硬质合金，待渗硼的硬质合金需完成正常压型、烧结，再进行金相检验，各项性能合格后，方可进行渗硼处理。
硬质合金的渗硼方法，具体包括以下步骤：
(1)将渗硼介质铺进石墨舟中，渗硼介质铺进石墨舟中的厚度为1～2cm；
(2)将硬质合金平躺排入石墨舟中，硬质合金之间存在间隔为1～2cm，不互相接触，排满一层后，铺入一层渗硼介质，上面若有空间，继续排入合金，注意不要用力按合金，防止与下层的合金接触，如此往复，直至排满石墨舟为止；
(3)在最上层用渗硼介质，盖住所有的硬质合金；
(4)在满舟的石墨舟上面放另一个石墨舟，重复步骤(1)-(3)的操作，在最顶层加盖石墨盖板，石墨盖板的作用是防止渗硼介质在真空作用下进入烧结炉，损坏烧结炉部件；
(5)将装有渗硼介质和硬质合金的石墨舟，置入烧结炉，进行真空烧结，烧结温度为1380～1480℃，保温时间为30～90min。
渗硼后的硬质合金金相示意图如图1、2所示，包括表层1(即渗硼层)，芯部2(未渗入硼的部分)及呈黑色的含硼组织3、4，表层1厚度为1～8mm，表层1的硬度提高为20～100hv30，渗硼后的硬质合金经解剖后抛光，用k3[fe(cn)6](/koh)腐蚀10s后，在100倍金相显微镜下观察，如图1所示，能看见渗入图中3所示的黑色含硼组织，并能测量含硼层的厚度；对样品用k3[fe(cn)6](/koh)腐蚀1min后，在1000倍金相显微镜上观察，如图2所示，能看见渗入图中4所示的黑色含硼组织及正常的未渗入硼的正常的合金金相组织。
渗硼烧结后的合金经解剖后，可见表层渗入了黑色的含硼组织，合金表层硬度提高，芯部的硬度不变。渗硼处理后产生了硬度梯度的硬质合金，在不降低韧性的基础上，提高了硬质合金的耐磨性。
实施例2
一种硬质合金的渗硼方法，对烧结后的硬质合金进行渗硼，所使用的渗硼介质为含bn、b4c、al2o3的混合粉末，将硬质合金掩埋入混和粉末后置入真空烧结炉进行渗硼烧结，烧结温度为1380℃，保温时间为90min。
所述渗硼介质为含bn、b4c、al2o3的混合粉末，其规格、纯度和占比如下：
nb，200目，纯度95％，质量百分比0.5％；
b4c，200目，纯度95％，质量百分比0.5％；
al2o3，80目，纯度95％，质量百分比99％。
上述粉末配比后须放入搅拌机内搅拌均匀。
进行硬质合金的渗硼操作，首先需要准备渗硼介质，然后需要准备硬质合金，待渗硼的硬质合金需完成正常压型、烧结，再进行金相检验，各项性能合格后，方可进行渗硼处理。
硬质合金的渗硼方法，具体包括以下步骤：
(1)将渗硼介质铺进石墨舟中，渗硼介质铺进石墨舟中的厚度为1cm；
(2)将硬质合金平躺排入石墨舟中，硬质合金之间存在间隔1cm，不互相接触，排满一层后，铺入一层渗硼介质，上面若有空间，继续排入合金，注意不要用力按合金，防止与下层的合金接触，如此往复，直至排满石墨舟为止；
(3)在最上层用渗硼介质，盖住所有的硬质合金；
(4)在满舟的石墨舟上面放另一个石墨舟，重复步骤(1)-(3)的操作，在最顶层加盖石墨盖板，石墨盖板的作用是防止渗硼介质在真空作用下进入烧结炉，损坏烧结炉部件；
(5)将装有渗硼介质和硬质合金的石墨舟，置入烧结炉，进行真空烧结，烧结温度为1380℃，保温时间为90min。
实施例3
一种硬质合金的渗硼方法，对烧结后的硬质合金进行渗硼，所使用的渗硼介质为含bn、b4c、al2o3的混合粉末，将硬质合金掩埋入混和粉末后置入真空烧结炉进行渗硼烧结，烧结温度为1480℃，保温时间为30min。
所述渗硼介质为含bn、b4c、al2o3的混合粉末，其规格、纯度和占比如下：
nb，400目，纯度99％，质量百分比5％；
b4c，400目，纯度99％，质量百分比5％；
al2o3，150目，纯度99.5％，质量百分比90％。
上述粉末配比后须放入搅拌机内搅拌均匀。
进行硬质合金的渗硼操作，首先需要准备渗硼介质，然后需要准备硬质合金，待渗硼的硬质合金需完成正常压型、烧结，再进行金相检验，各项性能合格后，方可进行渗硼处理。
硬质合金的渗硼方法，具体包括以下步骤：
(1)将渗硼介质铺进石墨舟中；
(2)将硬质合金平躺排入石墨舟中，硬质合金之间存在间隔，不互相接触，排满一层后，铺入一层渗硼介质，上面若有空间，继续排入合金，注意不要用力按合金，防止与下层的合金接触，如此往复，直至排满石墨舟为止；
(3)在最上层用渗硼介质，盖住所有的硬质合金；
(4)在满舟的石墨舟上面放另一个石墨舟，重复步骤(1)-(3)的操作，在最顶层加盖石墨盖板，石墨盖板的作用是防止渗硼介质在真空作用下进入烧结炉，损坏烧结炉部件；
(5)将装有渗硼介质和硬质合金的石墨舟，置入烧结炉，进行真空烧结，烧结温度为1480℃，保温时间为30min。
实施例4
一种硬质合金的渗硼方法，对烧结后的硬质合金进行渗硼，所使用的渗硼介质为含bn、b4c、al2o3的混合粉末，将硬质合金掩埋入混和粉末后置入真空烧结炉进行渗硼烧结，烧结温度为1420℃，保温时间为60min。
所述渗硼介质为含bn、b4c、al2o3的混合粉末，其规格、纯度和占比如下：
nb，300目，纯度97％，质量百分比2％；
b4c，300目，纯度97％，质量百分比3％；
al2o3，120目，纯度97％，质量百分比95％。
上述粉末配比后须放入搅拌机内搅拌均匀。
进行硬质合金的渗硼操作，首先需要准备渗硼介质，然后需要准备硬质合金，待渗硼的硬质合金需完成正常压型、烧结，再进行金相检验，各项性能合格后，方可进行渗硼处理。
硬质合金的渗硼方法，具体包括以下步骤：
(1)将渗硼介质铺进石墨舟中，渗硼介质铺进石墨舟中的厚度为2cm；
(2)将硬质合金平躺排入石墨舟中，硬质合金之间存在间隔2cm，不互相接触，排满一层后，铺入一层渗硼介质，上面若有空间，继续排入合金，注意不要用力按合金，防止与下层的合金接触，如此往复，直至排满石墨舟为止；
(3)在最上层用渗硼介质，盖住所有的硬质合金；
(4)在满舟的石墨舟上面放另一个石墨舟，重复步骤(1)-(3)的操作，在最顶层加盖石墨盖板，石墨盖板的作用是防止渗硼介质在真空作用下进入烧结炉，损坏烧结炉部件；
(5)将装有渗硼介质和硬质合金的石墨舟，置入烧结炉，进行真空烧结，烧结温度为1420℃，保温时间为60min。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。