Способ обработки изделий из твердых сплавов

 

СП(Х:ОБ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ, включающий криогенную обработку, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности и твердости, перед криогенной обработкой изделие подвергают ионной бомбардировке в тлею|Щем разряде при 500-1400С в течение :0,25-О,5 ч, а криогенную обработку осуществляют в течение 0,07-2 ч, причем ионную бомбардировку и крио-енгенную обработку проводят при наложении ультразвука в среде алюминиевого сплава при давлении 510 2vl (na, при этом амплитуда колебаний ультразвуковой волны при криогенной обработке превышает в. 1,5-2 раза амплитуду колебаний ультразвуковой волны при ионной бомбардировке.

(3% (1D

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕ ГЕНИЙ И OYHPblTI44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ItlLBTOPCHOMV C TRV (21) 3399477/22-02 (22) 17.02.82 (46) 07.07. 83. Бюл. В 25 (72) И.М. Муха и В.H. Винниченко (53) 621.762.8(088.8) (46) 1. Авторское свидетельство

СССР В 273244, кл. С 21 D 6/04,, 1969.

2; Авторское свидетельство СССР

Ю 153286, кл. С 21 D 6/04, 1962. (54)(57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ .ИЗДЕЛИИ

ИЗ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ, включакщий криогенную обработку, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыше3ЦБ В 22 F 3/24; С 22 С 29/00 С 21 D 6/04 ния прочности н твердости, перед криогенной обработкой изделие подвергают ионной бомбардировке в тлею1щем разряде при 500-1400 С в течение

0,25-0,5 ч, а криогенную обработку осуществляют в течение 0,07-2 ч, .причем ионную бомбардировку и крио-енгенную обработку проводят нри наложении ультразвука в среде алюминиевого сплава при давлении 5 10 —

2. 1Ф Па, при этом амплитуда колебаний ультразвуковой волны при криогенной обработке превышает в, 1,5-2 раза амплитуду колебаний ультразвуковой волны при ионной бомбардировке.

102б964

ЗО

Изобретение относится к области металлургии, в частности к технологии термической обработки металлов и сплавов.

Известен способ обработки металлов и сплавов ультразвуком при температурах ниже О C согласно которому иэделия перед обработкой подвергают закалке на структуру однофазного твердого раствора, что вызывает уменьшение сопротивления перемещению дислокаций, унеличение их количества, а следовательно, повышение прочности изделий 1).

Недостатками известного способа являются необходимость создания структуры однофаэного твердого раствора, что требует сложной термической обработки, и неприменимость способа для обработки твердых сплавов, структура которых всегда многофазная, Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ криогенной обработки изделий иэ твердых сплавов f2).

Недостатками известного способа является то, что он не влияет на. прочностные свойства рабочей части изделий иэ твердого сплава, не изменяет твердость и износостойкость тнердосплавных изделий.

Цель изобретения — повыШение прочности, и твердости изделий из твердых сплавов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки изделий из твердых сплавон, нключающему криогенную обработку, перед криогенной обработкой изделие подвергают ионной бомбардировке в тлеющем разряде при 500-1400ОС в течение 0,25-0,5 ч, а криогенную обработку осуществляют в течение

0,07-2 ч, причем ионную бомбардировку и криогенную обработку проводят при наложении ультразвука н среде алюминиевого сплава при давлении

5 10 -2 .108 Па, при этом амплитуда колебаний ультразвуковой волны при криогенной обработке превышает в

1,5-2 раза амплитуду колебаний ультразвуковой волны при ионной бомбарди«. ровке.

Ультразвуковая обработка при

500 — 1400" С н течение О, 25-0, 5 ч в совокупности с ионной бомбардиров-. кой позволяет создать наклеп в поверхностном слое твердосплавных изделий, т.е. создать сжимающее напряжение в поверхностном слое твердосплавных деталей. Крома того, во время высокотемпературной выдержки повышается растворимость вольфрама в цементирующей связке и твердый раствор Со И,„С обогащается вольфра мом.

Частичное обеэуглероживание поверхности твердого сплава на глубину

0,01-0,02 повышает твердость твердоспланных изделий,, так как образующийся М С обладает высокой твердой стью, чем WC.

При ультразвуковой обработке твердосплавных иэделий с более высокой амплитудой колебаний ультразвуковой волны (в 1,5-2 раза выше, чем на предыдущем этапе) одновременно с криогенной обработкой в течение 0,07-2 ч происходят процессы, вызывающие изменение физико-механических свойств иэделий: общее повышение плотности дислокаций н твердосплавном изделии, выпадение мелкодисперсных карбидов вольфрама различного стехиометрического состава на несовершенствах кристаллического строения изделия, причем дифференцированное: но внутренних объемах происходит выделение мелкодисперсного карбида вольфрама н основном по границам зерен WC-Co, а во внешних слоях (около 20+)- в объеме цементирующей фазы. Преимуществом предложенного способа янляется повышение прочности твердосплавных изделий на 5055%, твердости на 10-15%.

Применение сплава ЛМц н качестве передаточной среды нызвано тем, что скорость распространения ультразвука в этом сплаве одна из самых высоких, а коэффициент поглощения один иэ самых малых. Давление, прикладываемое к изделию, заставляет растекаться прокладку из сплава АМц укаэанного химического состава по поверхности изделия и концентрата, затекать н микронаронности, создавать плотный контакт, а следовательно, не происходит большое рассеивание ультразвуковой волны, что позволяет испольэовать магнитострикционные преобразователи и генераторы меньшей мощности, а в иэделия передавать колебания большей амплитуды.

При давлении, меньшем укаэанного не происходит плотный контакт концентратор-иэделие, а при большем начинается пластическая деформация концентратора, н результате чего рассеивается энергия ультразвуковой волны.

Применение сплава ЛМц (1,5% Мп, 98,5% A1) в качестве передаточной среды и приложение давления 5 10 2 10 Па позволяет обеспечить простоту в передаче ультразнука от кон-,. центратора к детали,что н значительной степени повышает производительность процесса; экономичность процесса (большая часть энергии ультразвуковой волны передается н изделие, а не отражается от него, что позволяет применять генераторы меньшей мощности ). Изделия, обра3 1026964

Твердость, кг/мм

Прочность на изгиб, кг/мм

Изделия, обработанные по способу

ВК15

ВК15

ВКб

ВК6

180

Известному

150

1380

1060

Предложенному

270

230

1520

1140

ВНИИПИ Заказ 4633/16 Тираж 813 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.Проектная,4 ботанные по предложенному способу обладают структурой подобной композиционному материалу: переход от более твердых, но менее прочных поверхностных слоев к более прочным, но менее твердым внутренним слоям осуществляется плавно.

Пример. Проводят обработку трех партий изделий из твердых сплавов ВК6 и ВК15. Состав сплава °

ВК6: 6% Со; 94% WC, а ВК155: 15% 10

Со, 85% WC.

Первую партию образцов из сплавов ВК6 и ВК15, находящихся под давлением 4 107 Па с передаточной средой из сплава АИц указанного химического состава, подвергают ионной бомбардировке с одновременной ульраэвуковой обработкой при 1300 С (сплав ВК15) и 1400ОС (сплав ВК6) в течение 20 мин. Амплитуда ультразвуковых колебаний 1-2 мкм. Затем эти образцы помещают в жидкий азот, где подвергают ультразвуковой обработке в течеиие 40 мин при амплитуде колебаний 3-4 мкм. Давление и передаточная среда те же.

В результате обработки твердость поверхностных слоев составляет в среднем для сплава ВК6 1520 кг/mP (HV), для сплава ВК15 — 1140 кг/мм (HV) . ЗО

Прочность изделий возросла для сплава ВКб на 553, для сплава ВК15на 50%.

Вторую партию образцов из сплавов ВК6 и ВК 15, находящихся под 35 давлением 5 106 Па с передаточной средой из сплава АИц указанного химического состава, подвергают ионной бомбардировке с одновременной ультразвуковой обработкой при 500 в течение 15 мин. Амплитуда ультразвуковйх колебаний 1-2 мкм. Затем эти образцы помещают в жидкий азот,где подвергают ультразвуковой обработке в течение 4 мин при амплитуде колебаний 1-2 мкм. Давление и передаточная среда те же.

Третья партия образцов иэ сплавов ВК6 и ВК15, находящихся под давлением 2 10 Па с передаточной средой из сплава АИц указанного химического состава, подвергают ионной бомбардировке с одновременной ь ультразвуковой обработкой при 1400 С в течение 30 мин; Амплитуда ультразвуковых колебаний составляет, 12 мкм. Затем эти образцы помещают в жидкий азот, где подвергают ультразвуковой обработке в течение 2 ч при амплитуде колебаний 4-5 мкм.

Давление и передаточная среда те же.

Результаты испытаний представлены в таблице.

Использование предлагаемого способа ультразвуковой обработки твердых сплавов обеспечивает по сравнению с существующими способами повышение прочности и твердости твердых сплавов, что снижает количество поломок твердосплавного инструмента и оснастки и увеличивает их износостойкость; создание структуры сплава подобной структуре композиционного материала, но более качественной, так как переход от более твердых, но менее прочных поверхностных слоев к более прочным, но менее твердым внутренним слоям осуществляется плавно; простоту в передаче ультразвука от .концентратора к детали, что в значительной степени повышает производительность процесса; экономичность процесса, так как большая часть энергии ультразвуковой волны передается в иэделие, а не отражается от него, следовательно, можно применять ультразвуковые генераторы меньшей мощности.