Способ спекания твердых сплавов

 

Сущность способа заключается в том, что сплавы марок карбид вольфрама-кобальт подвергают двухэтапному предварительному спеканию и окончательному спеканию. На первом этапе предварительного спекания с превышением концентрации метана в метановодородной смеси на 20-30% над равновесной температура на 30-45 С выше температуры, при которой смесь имеет равновесную концентрацию, а на втором этапе предварительного спекания температуру понижают до величины, при которой метано-водородная смесь имеет равновесную концентрацию метана. Способ обеспечивает сокращение времени спекания, повышение прочности. 1 табл. Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 В 22 F 3/12

ГОСУДАРСТВЕН1ОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 UECQHQHAH

)"

Ь i > V" 1- ЧХНЙЧЕСНИ ;1 . кА

К ПАТЕНТУ (21) 4735173/02 (22) 05.09.89 (46) 15.06,93. Бюл. ЬЬ 22 (71) Институт сверхтвердых материалов АН

УССР и Кабардино-Балкарский завод алмазного инструмента им. Ленинского комсомола (72) В.П.Бондаренко, Э.Г.Павлоцкая, P.Х.Цалюк и Н.М.Курманов (73) Институт сверхтвердых материалов АН

Украины (56) Малтинская M,È. и др. Регулирование содержания углерода в твердосплавном полуфабрикате при предварительном спекании путем добавления к водороду углеводородов "Твердые сплавы", 1х, ВНИИТС, 1969. с.100-103.

Авторское свидетельство СССР г к 605692, кл. В 22 F 3/12, 1975.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к получению изделий из твердых сплавов.

Целью изобретения является упрощение процесса, сокращение времени спекания, повышение прочности за счет повышения скорости науглероживания, стабилизации и упрощения процесса.

Для достижения этой цели в известном способе, включающем двухэтапное предварительное спекание с повышением концентраций метана в метано-водородной -смеси на 20-30 над равновесной на первом этапе спекания и равновесной концентрацией метана на втором этапе, окончательное спекание, согласно изобретению на первом этапе предварительного спекания превышение концентрации метана е смеси выше равновесной получают превышением тем„„5U„„ 1822381 А3 (54) СПОСОБ СПЕКАНИЯ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ (57) Сущность способа заключается в том, что сплавы марок карбид вольфрама-кобальт подвергают двухэтапному предварительному спеканию и окончательному спеканию. На первом этапе предварительного спекания с превышением концентрации метана в метановод родной смеси на

20 — 30 над равновесной температура на

30-45 С выше температуры, при которой смесь имеет равновесную концентрацию, а на втором этапе предварительного спека- ния температуру понижают до величины, при которой метано-водородная смесь имеет равновесную концентрацию метана. Способ обеспечивает сокращение времени спекания, повышение прочности. 1 табл. ,ю, пературы на 30-45 С над температурой, при QO которой смесь имеет равновесную концент- Я рацию, а на втором этапе понижением температуры спекания до температуры, при которой смесь имеет равновесную концентрацию метана.

Дополнительное повышение скорости насыщения прессовок углеродом по заявляемому техническому решению достигается (Ъ путем повышения температуры на первом этапе предварительного спекания.

Кроме того, повышение температуры на первом этапе предварительного спекания при неизменном составе метано-водородной смеси позволяет существенно упростить процесс, т.к. для осуществления заявляемого способа в методических печах непрерывного действия отпадает необходимость во втором блоке приготовления сме1822381 си, в дополнительном газовводе и соответствующем изменении конструкции печи.

Заявляемое техническое решение поясняется следующим примером его осуществления.

Спрессованные заготовки ф 10 мм иэ твердого сплава ВК6 с содержанием углерода в исходной твердосплавной смеси 5,53 мэс.7,, помещали в печь и нагревали до

940 С в токе метано-водородной смеси, содержащей 1,9 ) метана (что соответствует равновесной концентрации при 900 С и превышает равновесную концентрацию при 940 С нэ 27 )I ).

После 20-минутной выдержки температуру снижали до 900 С и выдерживали при этой температуре до полного насыщения прессоэок углеродом.

После предварительного спекания определяли содержание общего и свободного углерода.

Окончательное спекание проводили в вакууме при температуре 14000С. После окончательного спекания исследовали структуру сплава и физико-механические свойства на образцах-свидетелях (штабиках). Результаты исследований представлены в таблице (прилэгается), Способ был реализован также при граничных и при выходе за граничные значениях температур нэ первом этапе предварительного спекэния, а также для разных марок твердых сплавов WC-Со (высоко и малокобэльтоеых) и для способа по прототипе и аналогу.

Данные сведены в таблицу (прилагается).

Из таблицы видно, что при проведении предварительного спекания по заявляемому способу ствхиометрическое содержание углерода в прессовках 8К6 (5,75 мас.)(,) достигается эа 40 — 55 мин, в то время, кэк по способу, описанному в э.с, Я 605692, даже при максимальном превышении концентрации метана нэд равновесной (на 30 $) это время составляет 70 мин.

При повышении температуры в начэльный период предварительного спекания на

25 С времядостижения стехиометрического содержания углерода в прессовках сокращается незначительно по сравнению со способом по э.с. 605692. Это объясняется тем, что ускорение процесса нэуглероживэния при таком повышении температуры практически компенсируется замедлением процесса в результате уменьшения количества избыточного метана (превышение кон5

55 центрации над равновесной сос агляло B этом случае всего 15,).

При повышении 1 унт.ра уры е начал;ный период прсдварин. ц,ц. I;. спекания до

950 С с последующим снижением ее до

9000С время достижения стехиометриче ского состава сплава по углероду в 2 раза меньше, чем по а.с. N. 605692, однако в этих прессовках после ст1екания обнаружен сво бодный углерод, что ухудшает физико-меха нические своиства твердого сплава, Образование свободного уrлероэа в этом случае обусловлено большим количест вом избыточного метана и повышенной скоростью его распада при этой re nepa ype, в результате чего не еесьобраэававшийся yr лерод успевает прореагировать с вольфра мом и другими науглероживающимисч примесями (Р/гС, 1МзСоэС). В прессовках, прошедших предварительное спекание по всем остальным вариантам, свободный yr лерод отсутствовал. Имеет место также не которое повышение прочности твердого сплава, спеченного ца за>,влтемому способу, что связано с большей стабилизацией процесса спекания.

Как видно из таблицы цель заявляемого спосооа дос ти; ае1 > д;,11;. II t|, r r не основе карбида вольфрама с кобальт .вой связкой во всем диапазоне со аа зь, I t,:eöór rëî ре ных ГОСТ 3882-74.

При сокращении времени спекания не менее, чем на ЗО;(, пс сравне юю с прототипотл, сплавы, спе е цILlr;10 заявляемому способу, имели двухфазовую структуру, сте хиометрическое содержание связанного углерода (4,60; 5,74 и 5,94 мас,% для . плавок с 3-мя. 6-ю i»o ", кобаль1с соответст вен но) при отсутствии свободно1о углерода, а также высокую про,ность.

Формула изобре гения

Способ спекания твердых сплавов марок карбид вольфрама-кобальт, включаю щий двухэтапное предварительное спекание с превышениетл концентрации ме тана в метановодородной смеси на 20-30"-,ь над равновесной на первом этапе спекания и равновесной концентрацией метана на втором этапе, окончательное спекание, о т л ич а ю шийся тем, что на первом этапе предварительного сп кания превышение концентрации метана выше равновесной получают превышением температуры на 30-45 С над температурой, при которой смесь имев равновесную концентрацию, а на втором этапе — понижением температуры спекания до температуры, при которсй смесь имее1 равновесную концентрацию метана.

1822381

Наэванне Прнобъекта мер тарактермстнка спеченного сплава

Ксловмя предварнтельного спекання

Нарна сплава

Еазовыд состав после

Предел пронност м прм наг нбе.

НПа (од.

C cвяа

Время слекання, wн

Пре выыенме концентраПоевьааенне

Концентрацмя СН»

° накале спеканмя, Т-ра в накале оконнательнопосле оконмательного спекання цмн над равновесой а спекас го спекання

1800

5,75

5. 74

ЫС ь)

) 40,0

27,0

940

1,9

Заявок

1720

15,0

2 ;,0

1750

20,0

30,С

930

1780

45,0

30,0

00 + у + 0 (следы) 1650

35,0

50,0

950

1450 чс + у

40,0

27,0 и

940

ВК3

2400

ВК 25

1720

+ у

30,0

2,5

900

Поото1420

ВК3

ВК25

ВК6

2380 и

1О

1 700

180 чс + у

1;9

900

Нзвест1400

160

2 360 н

ВК 25

13 способ

Составитель С.Багрова

Техред M. Mîðãåíòàë Корректор С.Лисина

Редактор

Заказ 2117 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 т-ры над т"рон,прн котором смесь нмеет равно4ccHvQ кон центрвцно, °

5. 75

5.75

5,75

5,94

4,59

5,75

5,95

4,58

5. 75

5,96

4,59