Способ регенерации кусковых отходов вольфрамокобальтовых твердых сплавов

 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения карбидов и твердых сплавов на их основе из вторичного сырья. Целью изобретения является упрощение технологического процесса и повышение эксплуатационной стойкости регенерированных твердых сплавов. Сущность способа заключается в том, что общее количество углерода вуглеродсодержащей контролируемой атмосфере при карбидизации определяется соотношением Ig ,084 Ig (Co) + + 2,12, где С- количество углерода, г на 1 кг отходов; Со - количество кобальта в твердом сплаве, мае.%. При этом карбидизацию проводят в две стадии: первую - при температуре 900-1000°С, удельном расходе атмосферы 2,2-2,6 м /ч и содержании углерода 46,7-72,1 г на 1 кг обрабатываемого материала; вторую - при температуре 800-900°С, удельном расходе атмосферы 1,6-1,8 м3/ч и содержании углерода 74,2- 82,4 г на 1 кг обрабатываемого материала. 1 табл. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4801342/02 (22) 29.01,90 (46) 07.03.92 Бюл. ¹ 9 (71) Белорусское республиканское научнопроизводственное объединение порошковой металлургии (72) Н.Ю.Борд, Е.А.Дорошкевич, А.Н.Шевно и Е,В.Хоняк (53) 621.762.4:621.762,5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1014281, кл, С 22 В 7/00, 1984, Балакир Е.А. и др. Разработка технологии получения вольфрамокобальтовых твердых сплавов методом термохимической переработки вторичного сырья, — В сб. Новые технологические процессы в порошковой металлургии. Труды 15-й Всесоюзной конференции. Киев, 12-22 ноября 1985. К., 1986, с, 40 — 47. (54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ КУСКОВЫХ

ОТХОДОВ ВОЛ Ь Ф РАМО КО БАЛ bTOHbIX

ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения карбидов и твердых сплавов на их основе из вторичного сырья, и может быть использовано при изготовлении режущего инструмента и быстро изнашивающихся конструкционных деталей.

Цель изобретения — упрощение технологического процесса регенерации и повышение эксплуатационной стойкости регенерированных твердых сплавов.

В способе регенерации кусковых отходов твердых сплавов, включающем окисле„„ Д „„1717283 А1 (51)5 В 22 F 3/12, С 22 В 34/36 (57) Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения карбидов и твердых сплавов на их основе из вторичного сырья.

Целью изобретения является упрощение технологического процесса и повышение эксплуатационной стойкости регенерированных твердых сплавов. Сущность способа заключается в том, что общее количество углерода в углеродсодержащей контролируемой атмосфере при карбидизации определяется соотношением Ig С=0,084 Ig (Со)+

+ 2,12, где С вЂ” количество углерода, г на 1 кг отходов; Со — количество кобальта в твердом сплаве, мас.%, При этом карбидизацию проводят в две стадии: первую — при температуре 900 — 1000 С, удельном расходе атмосферы 2,2 — 2,6 м /ч и содержании углерода 46,7 — 72,1 г на 1 кг обрабатываемого материала; вторую — при температуре

800 — 900 С, удельном расходе атмосферы

1,6 — 1,8 м /ч и содержании углерода 74,2—

82,4 г на 1 кг обрабатываемого материала, 1 табл. ние, карбидизацию, размол, прессование и спекание карбидизацию проводят в углеродсодержащей атмосфере, общее количество углерода в которой определяется соотношением

ig С = 0,084 Ig (Со) + 2,12, где С вЂ” количество углерода, г на 1 кг отходов;

Со — количество кобальта в твердом сплаве, мас,%.

При этом карбидизацию проводят в две стадии; первую стадию при температуре

900-1000 С, удельным расходом контроли1717283 руемой атмосферы 2,2 — 2,6 м /ч и содержаз нии углерода 46,7 — 72,1 г на 1 кг обрабатываемого материала, вторую — при температуре 800 — 900 С, удельном расходе контролируемой атмосферы 1,6 — 1,8 м /ч и з содержании углерода 74,2 — 82,4 г на 1 кг обрабатываемого материала.

Способ осуществляют следующим образом.

Кусковые отходы твердого сплава определенной марки (ВК6, ВК15, и т.д,) окисляют на воздухе или в среде кислорода до получения рыхлого оксидного продукта. Окислы загружают в лодочки и подвергают карбидизации в углеродсодержащей газовой среде (например, содержащей метан СН4 в две стадии). При этом первую стадию проводят при температуре 900 — 1000 С в атмосфере, содержащей 46,7 — 72,1 г углерода на 1 кг перерабатываемого материала и удельном расходе газа 2,2-2,6 м /ч.кг, Вторую стадию з осуществляют при температуре 800 — 900 С в атмосфере, содержащей 74,2...82,4 г углерода на 1 кг перерабатываемого материала и удельном расходе газа 1,6-4,8 м /ч.кг, з

Проведение карбидизации в газовой атмосфере позволяет совместить операции восстановления и карбидизации, исключить операцию смещения оксидного продукта с сажей. Кроме того, процесс газотермической карбидизации является низкотемпературным, скоростным и позволяет осуществлять автоматическое регулирование состава газа и получаемого продукта. Благодаря указанным преимуществам процесс регенерации значительно упрощается.

Так как свойства твердых сплавов, получаемых как из традиционного сырья, так и из отходов, в первую очередь, зависят от фазового состава твердосплавных смесей, определяемого содержанием в них углерода, то для достижения высокой эксплуатационной стойкости (по крайней мере не ниже аналогичных свойств у стандартных твердых сплавов) в предлагаемом способе содержание углерода в газовой атмосфере определяют из соотношения, позволяющего учесть изменение состава перерабаты ваемого материала (марку твердого сплава).

Ig С = 0,084 Ig (Со)+ 2,12, где С вЂ” количество углерода, г на 1 кг отходов;

Со — количество кобальта в твердом сплаве,мас. .

Для равномерного распределения углерода и получения преимущественно двухфазного продукта после карбидизации, (NC+Co), а следовательно, повышения эксплуатационных свойств процесс предлагается проводить в две стадии. Первая стадия

2,4м /чкг

850 С проводится с более высоким удельным расходам атмосферы, способствующим лучшему омыванию частиц обрабатываемого материала свежим газом и быстрому отводу

5 продуктов реакции, При этом учитывается, также более высокая энергия образования

И/ С по сравнению с WC, что обусловило выбор более высоких температур (9001000 С) на этой стадии.

10 Для предотвращения блокировки поверхности реагирующих частиц тонким слоем сажистого углерода и перевода реакции из газовой фазы в твердофазную (что снижает скорость реакции) первую стадию пред15 лагается проводить в атмосфере с пониженным содержанием углерода 46,7—

74,2 г на 1 кг обрабатываемого материала, Применение на второй стадии более низких температур (800 — 900 С) и использо20 вание атмосфер с повышенным количеством углерода вызвано необходимостью получения монокарбидного (WC) продукта с низким содержанием свободного углерода, что позволяет достичь у изделий, изготов25 ленных из таких материалов, высоких эксплуатационных характеристик.

Пример 1, Отработанные режущие пластины из твердого сплава ВК 6 окисляют на воздухе при 9QQDÑ в течение 5ч. Получен

30 ные оксиды загружают в лодочки и подвергают газотермической карбидизации в двухзонной проходной печи при следующих параметрах:

Температура

35 первой зоны 950 С

Удельный расход атмосферы

Содержание СН4 в атмосфере 5об.

40 Время выдержки 2ч

Температура второй зоны

Удельный расход атмосферы 1,7м /чкг з

45 Содержание СН4 в атмосфере 8 об.

Время выдержки 1ч

Полученные после карбидизации порошки подвергают непродолжительному

50 размолу (48 ч) в барабанной мельнице в среде спирта. Высушенные твердосплавные смеси отшихтовывают от шаров, смешивают с пластификатором, гранулируют и прессуют штабики для получения стандартных

55 образцов 5 х 5 х 35 и режущие пластины формы 02271. Заготовки спекают в вакууме (10 -10 мм рт.ст.) при 1430 С в течение

1ч, В таблице приведены параметры газотермической карбидизации, состав и физи1717283

50

55 ко-механические свойства регенерированного твердого сплава, а также результаты эксплуатационных испытаний режущих пластин при продольном точении чугуна, при скорости резанья 120 м!мин и сечении 5 среза 0,2 х 1,0 мм /об (критерий износа г

0,8 мм).

Пример 2. Те же пластины, что в примере 1 регенерируют по известному способу после окисления восстанавливают 10 полученные порошки в водороде, смешивают с ламповой сажей, гомогенизируют в барабанной мельнице в течении 5 ч и отжигают ступенчато в интервале температур 200 — 850 С в течение 8 ч в среде диссо- 15 циированного аммиака, После карбидиэации аналогично технологии примера 1 изготавливают стандартные штабики и режущие пластины.

Пример 3. Отработанные распылите- 20 ли мазутных форсунок, изготовленных из сплава ВК вЂ” 15, окисляют аналогично примеру

1 на воздухе в течении 5 ч, при 900 С. Полученные оксиды затем подвергают газотермической карбидиэации при следующих 25 параметрах.

Из полученных после карбидизации порошков аналогично технологии, описанной в примере 1, изготавливают стандартные штабики размером 5 х 5 х 35 и образцы 30 размером 15 х 20 х 4,5 для определения

Относительной износостойкости F45 (Относи тельно стали 45), Пример 4. Те же материалы обработаны по известному способу. 35

Пример 5. Отработанные матрицы сфероштампа изготавливают из сплава ВК

20, извлекают из обоймы и окисляют на воздухе при 900 С в течении 12 ч. Полученные оксиды затем подвергают газотермической 40 карбидизации.

Из полученных после карбидизации порошков согласно технологии примера 1 изготавливают стандартные штабики 5 х 5 х 35 и матрицы сфероштампа. После этого матрицы подвергают испытаниям непосредственно в условиях эксплуатации и определяют количество штампоударов до износа матрицы.

Таким образом, как видно иэ табличных данных, только при предложенных параметрах газотермической карбидизации у регенерированных твердых сплавов достигается требуемый состав и стандартные свойства.

Формула изобретения

Способ регенерации кусковых отходов вольфрамокобальтовых твердых сплавов, включающий окисление, карбидизацию, размол, прессование, спекание, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения технологического процесса и повышения эксплуатационной стойкости регенерированных твердых сплавов, карбидизацию проводят в контролируемой углеродсодержащей атмосфере в две стадии, сначала при температуре 900-1000 С, удельном расходе контролируемой атмосферы 2,2 — 2 6 м /ч и содержании углерода 46,7 — 72,1 г на 1 кг обрабатываемого материала, затем при температуре 800-900 С, удельном расходе контролируемой атмосферы 1,6-1.8 м /ч и содержании углерода 74,2 — 82,4 г на 1 кг обрабатываемого материала, при этом общее количество углерода в контролируемой атмосфере выбирают из соотношения

Ig С = — 0,084 Ig (Со) + 2,12, где С вЂ” количество углерода, г на 1 кг обрабатываемого материала;

Со — количество кобальта в твердом сплаве, мас,%.

1717283

I

I

I з

>х о

m о с)

Ю в со

3 л в в л! а

С1

X (3> I

I» 1 м

u z о >х о

1 бо ! (Ч

1,О

CV C»3 CO с>

I 1 о

1 Э

I 5

z m

l m Ф х э и

3 Z >S о о m х о

1 X

I Г> Э

1 X S

1 В М

1 Z П)

I X Ю

1 а >

1 ДЬ

Х а 3э о

I l (Об о с> о (Ч 3 Ю

О\ сп (уъ

Ю (D (Ч

СЧ о о о .О вln (О О Ч) О ВЮ

О > Ш О\

ОВВ O

Оъ cO OO cO со со! л

- ) СГ 3 (О

D cn (r) --Х М (A

О) м сО

Ю

О во м

О С»

D D CI

co . (:» ГЧ ооо

1 1

1 о а. »»»С» о с v

1 IQ

1 Ф Е

I Щ

1 о Ф о о (>

CI CI В со ЧО .О а в в в

Г»\ 4

Ln lA lA м.

В (Ч "О

- У

Г \

-4 в м

CO О > (ТЪ в LALn

1 1

1 1

1 1

I 1

1 I

1 1 !

3 I

1 1

3 1

1 I

I I

I 1

1 1

1 3

1 I

1 1

1 I

1 1

1 1

1 I

1 1

l 1

1 l

I 1 б 3

I I

1 m I и

1 И 3

I Э 3 ! M 1 о а 1 с

1 1

I Д 1 а

1 l 1

1 Э I

1 Z 1

1 Ф I а

1 (C 1 с вм .О О (л (Г -3

»О (Ч

n co сч

-т !

ЛСО

» (СО

О (D

СО с> о во

С30 (FI

Ю

CD

СО

О Ю

Ln О

СО CA

СО

CO

О

lA n

Cr>».С> - 3 со

ОГ о м (.Г\ В (Ч

СЧ

«У Ч)

ГЧ (Ч

- 4 О (Ч (Ч

СЧ (Ч

О. о о в.о

О> °

C) о о

LA О (У\

C)

С)

О) О

Ю

СУ\

I 1

I (3>

1 I1 П)

I Z

1 °

) ct о с;

1 >Х Ф

3о а ! 11 с о

S с

Э

X с .»>

C о

Щ

Оm О

I с

СО

B 2 ъ х

Э а о

Э е

v л

S а

3Щ K х. )С

Е Об х х

>- а

>, о

Г> а 3

m ga (c

z (g О

ГЧ

В I о с аю

»х

Zi х и

Э

Ф

Г>

X ч) r co

>х

Tl х

Iо (3)

GI

Г>

М -Г

I

I

1

I (33

I х

z о

I S

1 (g

1 )1 (C

1 О) с

c m о m

I Y 3 ! (> о

»вЂ”

1 I э î m с о

sîza

z mmm об-1-<

>ЫИЭЛ

1 1 (C I

sФо о х u Ф

О 3 O>Z 3СХООфб

1-ЭФ О

1 1 1 1

1 El S )К

Г> -О

O S Z 31МВЭ О! в

1 Ю

1 сп

I

I 1

1 1 .33 ((3 л

I I- I- Е 1

ovu 1 с о. 1 с: z 1

1 СО

I Ю 1 Ю

Я

1 (» (Ю (> 1 в

1 () I

I 1 О)

I I о в

I О 1

1 I х 1

1 1 (Ч

1 I» 1

1 б,д.

1 л

1 (D 3

1 1 х

° v x сС I с: (ГI(l

>, a

C. 1 1

1- 1

И I 1

D, 1 н ((> (D

3-3 I 1 Ю

1 СО

I I- 1

1 3 I

1 1

1 1 Ч>

1 1

3 (> 1

1 >Х 1

I 1 сх 1

Ф о

Ф! кх

Z1(3)VY

1 Ct 6)»(> ° 3 (Ч

Ф ID.aет — — — — —— и 1

С.) I

Н I O С>

1 о

1 О)

1 1- 1

1 Э

1 д

1 z

1 m !, о (о ! а

,o

1

»

I о о о о о о о о о

ООВ I

CO СО 1

1

I

1

I

1 оою во с> (Ч 1

ГЧ(Ч(Ч I

I ооо

° » 1

СО(ОСО 1

COCO CO 1

I (Ч I

Оаа 1

1 ммм !

1 в 1

О сЧ

1 о оо

I (Ч 3 (Ч (Ч CO

lAВФ 1

1 (Г\ ГЧ СЧ 1

О\ ОЪ (У\ 1

1

1 а м 1

В О лл

Г СО 1

1

1

D О 1

ВD сО ОЪ 1

I вr

Л со

- -И 1

I (1

1 >О 1

1 (Ч (Ч I

О I о о ао

О» - 1

1

> 1 х

I- 1

V 1

Э I

Ф 1

Ф I х

О ГЧ 1