Спеченный композиционный материал

 

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано в инструментальном производстве при изготовлении штампового и режущего инструмента для обработки твердых материалов. Спеченный композиционный материал имеет следующий состав, мас.%: хром 2,4 - 10,8; никель 2 - 9; молибден 0,5 - 2,25; медь 0,7 - 3,2; алюминий 0,4 - 1,8; углерод 0,01 - 0,55; железо 14 - 63; соединение, выбранное из группы, содержащей карбид, нитрид, борид, карбонитрид металла IV группы Периодической системы остальное. 2 табл.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в инструментальном производстве при изготовлении штампового и режущего инструмента для обработки твердых материалов. Известен твердый сплав на основе карбонитрида титана, состава TlC_0,5N_0,5, содержащий, мас. никель 13,4 26,3, молибден 4,9 - 11,0; хром 0,5 3,0; карбид вольфрама 1,5 2,5; ниобий 0,5 5,0, карбонитрид титана остальное. Этот сплав имеет высокую прочность при повышенных температурах и окалиностойкость, но недостаточную прочность при комнатной температуре и низкую трещиностойкость (авт. св. 1363875, М. кл. С 22 С 29/00 1986 г.). Известен также спеченный твердый сплав, содержащий карбонитрид титана, хром, молибден, углерод, железо и никель при следующем соотношении компонентов, мас. Никель 0,2 0,3 Хром 4 6 Молибден 0,1 0,3 Углерод 0,4 0,6 Железо 35,3 52,8 Карбонитрид титана Остальное (авт. свид. 869366, кл. С 22 С 29/00, 1979 ). Известный сплав имеет невысокие показатели прочности как при комнатной, так и при повышенной температурах и невысокую трещиностойкость. Целью изобретения является повышение трещиностойкости при сохранении прочности при комнатных и повышенных температурах. Для этого спеченный композиционный материал, содержащий тугоплавкое соединение, хром, никель, молибден, углерод, железо, дополнительно содержит медь и алюминий, а в качестве тугоплавкого соединения он содержит соединение, выбранное из группы, содержащей карбид, нитрид, борид и карбонитрид металла IV группы Периодической системы, при следующем соотношении компонентов, мас. Хром 2,4 10,8 Никель 2 9 Молибден 0,5 2,25 Медь 0,7 3,2
Алюминий 0,4 1,8
Углерод 0,01 0,55
Железо 14 63
Соединение, выбранное из группы, содержащий карбид, нитрид, борид, карбонитрид металла IV группы Периодической системы Остальное
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что спеченный композиционный материал имеет общие признаки с прототипом, а именно содержит карбонитрид титана, хром, молибден, никель, углерод, железо, и отличительные признаки включение в материал алюминия и меди, а в качестве тугоплавкого соединения карбид, борид, нитрид или карбонитрид одного из металлов IV группы Периодической системы. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "Новизна". Анализ известных составов спеченных твердых сплавов показал, что известен спеченный твердый сплав, который содержит медь (Авт. свид. 858365, кл. С 22 С 29/00). Известны также спеченные твердые сплавы, содержащие карбид гафния и карбонитрид гафния (Авт. свид. 1082042 кл. С 22 С 29/00, Авт. свид. 1462829 кл. С 22 С 29/08). Однако их применение в сочетании с другими компонентами не обеспечивает спеченному твердому сплаву такие свойства, которые они проявляют в предлагаемом составе спеченного композиционного материала, а именно повышение трещиностойкости при сохранении прочности при комнатных и повышенных температурах. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "Существенные отличия". Алюминий и медь позволяют повысить вязкость и пластичность материала за счет полного растворения их в аустените, что способствует увеличению трещиностойкости спеченного материала. При этом тугоплавкие соединения металлов IV группы в виде нитридов, боридов, карбидов, карбонитридов позволяют сохранять при комнатной температуре высокие прочностные свойства. Последующая закалка и старение материала приводит к выделению дисперсионно-упрочняющих фаз интерметаллидов типа Ni₃Al, CuAl, Cu₃Ti, CuZr₂, CuHf₂ и др. что позволяет повысить твердость и прочность материала как при комнатных, так и при повышенных температурах. При содержании меди менее 0,7 и алюминия менее 0,4 мас. не образуется достаточного количества упрочняющих фаз, что снижает показатели прочности и твердости материала. При содержании меди более 3,2 и алюминия более 1,8 мас. увеличивается твердость, но снижается прочность и трещиностойкость за счет охрупчивающего влияния интерметаллидов. П р и м е р. Исходные порошки тугоплавких соединений металлов IV группы (карбиды, нитриды, бориды, карбонитриды) и стали, содержащей никель, хром, молибден, углерод, железо, алюминий, измельчали и смешивали в среде этилового спирта в фарфоровой мельнице с твердосплавными шарами диаметром 5 + 10 мм. Соотношение шаров, смеси и жидкости равно 6:1:0,5, время смешивания 12 ч. Для удаления спирта смесь после размола сушили в вакуумном сушильном шкафу ВШ-0,035 в течение 8 ч. Перед прессованием в смесь вводили пластификатор в виде раствора синтетического каучука в бензине в количестве 0,5 2% сушили в вакуумном шкафу ВШ-0,035 при 120 150^oC в течение 2,5 ч и протирали через сито с размером ячейки 0,315 мм. Прессование приготовленной таким образом смеси проводили на прессе типа ДБ-2430 в специально изготовленных пресс-формах размерами 12х12х60 при усилии 5 т/см². Спрессованные образцы сушили в вакуумном шкафу при 170 180^oC в течение 24 ч. Спекание прессовок осуществляли в печи СШВ-1,25/25-И1 с высоким вакуумом (10^-6 мм рт. ст.). Нагрев прессовок до температур спекания осуществляли со скоростью 10 15 град/мин, время выдержки составляло 60 120 мин. Температуру спекания изменяли в зависимости от содержания и типа тугоплавкого соединения. Затем образцы подвергали термообработке, закалке, старению и шлифовке до окончательных размеров. Подготовленные образцы испытывали на изгиб, сжатие, трещиностойкость, определяли на них качественные характеристики. Результаты испытаний приведены в табл. 1 2. Спеченый композиционный материал обладает повышенной в 1,5 2,5 раза трещиностойкостью и высокой прочностью при комнатной и повышенных температурах.

Формула изобретения

Спеченный композиционный материал, содержащий тугоплавкое соединение, хром, никель, молибден, углерод и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения трещиностойкости при сохранении прочности при комнатной и повышенных температурах, он дополнительно содержит медь и алюминий, а в качестве тугоплавкого соединения он содержит соединение, выбранное из группы, содержащей карбид, нитрид, борид и карбонитрид металла IV группы Периодической системы, при следующем соотношении компонентов, мас. Хром 2,4 10,8
Никель 2 9
Молибден 0,5 2,25
Медь 0,7 3,2
Алюминий 0,4 1,8
Углерод 0,01 0,55
Железо 14 63
Соединение, выбранное из группы, содержащей карбид, нитрид, борид, карбонитрид металла IV группы Периодической системы Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000

Извещение опубликовано: 10.11.2000        

---