新工藝方案必須通過試驗(yàn)驗(yàn)證才能在生產(chǎn)現(xiàn)場推廣。試驗(yàn)刀具仍然采用結(jié)構(gòu)復(fù)雜、在工業(yè)生產(chǎn)中使用的螺旋立銑刀，刀片材質(zhì)選用鎢鈷類的yg8。由于銀焊料熔點(diǎn)溫度低于鋼的淬火溫度，鎳焊料的熔點(diǎn)溫度又高于硬質(zhì)合金的氧化發(fā)生溫度，銅焊料價(jià)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(shí)間、淬火介質(zhì)和回火溫度。其中，不同的回火溫度對(duì)應(yīng)不同的最終硬度和其它機(jī)械性能，根據(jù)需要選擇。除礦山機(jī)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(zhì)分別選擇常用的機(jī)油和鹽水，淬火溫度選860℃、790℃和950℃三檔分別對(duì)應(yīng)常規(guī)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(diǎn)是909℃，焊接溫度950℃左右)。常規(guī)淬火和亞溫淬火保溫時(shí)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(shí)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(yàn)評(píng)價(jià)主要考察刀體淬火硬度和缺陷情況兩個(gè)方面，前者評(píng)價(jià)是否解決現(xiàn)有問題，后者防止新缺陷的出現(xiàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。
(1)40cr刀體硬度都達(dá)到40hrc以上，其中鹽水冷卻介質(zhì)淬火的硬度略高于機(jī)油，亞溫淬火的硬度低于其它兩種淬火溫度，但也達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于刀柄的硬度要求40- 45hrc，應(yīng)該可以采用。
(2)硬質(zhì)合金的硬度變化不大，在0.6hra之內(nèi)，在950℃的較高淬火溫度時(shí)硬度下降，而在另兩種較低的淬火溫度時(shí)硬度增加。有關(guān)學(xué)者研究證明，硬質(zhì)合金經(jīng)熱處理硬度可以提高3%-9%左右[5]，但同時(shí)硬質(zhì)合金在950℃時(shí)已開始出現(xiàn)氧化，表層的wc和co發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧化物，其中wc丟失多于co導(dǎo)致硬度下降[6]，其它淬火溫度因未出現(xiàn)氧化而硬度略升?？傊?，淬火溫度盡量控制在950℃之下，對(duì)硬度要求不嚴(yán)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(dá)到950℃。
(3)焊縫強(qiáng)度與刀片裂紋。淬火介質(zhì)為鹽水時(shí)，不論哪種淬火溫度均會(huì)出現(xiàn)刀片裂紋和刃磨脫落，原因應(yīng)該是鹽水的冷卻速度過快。當(dāng)淬火溫度達(dá)到950℃時(shí)，由于溫度超過105#銅焊料的熔點(diǎn)，因此出現(xiàn)焊料溶解和刀片相對(duì)于刀體的位置移動(dòng)。可見，焊后淬火工藝的淬火介質(zhì)不能選用水，而45#鋼在油淬時(shí)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(yàn)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(guī)淬火還是亞溫淬火，焊縫附近齒背處的刀體硬度可達(dá)40hrc以上，避免淬火后焊接引發(fā)局部硬度和強(qiáng)度大幅下降的現(xiàn)象。
采用刀片刀體一體淬火工藝，硬質(zhì)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(xiàn)焊縫軟化和焊料流動(dòng)，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(huì)引發(fā)硬質(zhì)合金刀片裂紋和焊縫強(qiáng)度下降，應(yīng)采用油作為淬火冷卻介質(zhì)。