Спеченный твердый сплав

 

Изобретение относится к порошковой металлургии. Сущность изобретения: предложен спеченный твердый сплав на основе карбида вольфрама с фракциями 0,5-1.5 мкм, 1,5-2,5 мкм, 2,5-3,5 мкм, 3,5-7,0 мкм со средним размером зерна 1,7-2,7 мкм, содержащий 4-10 мае.% кобальта, характеризующийся тем, что фракции находятся в следующем соотношении, об.%: фракция 0,5-1.5 мкм 20-37; фракция 1,5-2,5 мкм; 40-52. фракция 2,5-3,5 мкм 11-30; фракция 3,5 -7.0 мкм 2-12. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ф (5ц5 С 22 С 9/08

«ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

9ЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР), e. с

», 4.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K ПАТЕНТУ

1) 4925186/02

2) 04.04.91

6) 30.08.93. Бюл. М 32

1) Всесоюзный научно-исследовательский проектный институт тугоплавких металлов

° ° твердых сплавов

2) Н.В.Борисова. Н.И.Романова и В.В.Руаков

3) Всероссийский научно-исследователь" кий и проектный институт тугоплавких меаллов и твердых сплавов

6) Патент США N- 3746519, кл. 29-1827, . 1970.

Баженов Н.Ф. и др. Твердые сплавы, справочник. М.: Металлургия, 1978 с. 8, 11.

Изобретение относится к области металлургии, к спеченным твердым сплавам на основе карбида вольфрама. предназначен ным для изготовления режущего инструмента. Целью изобретения является повышение уровня и стабильности механических и эксплуатационных свойств сплава.

Поставленная цель достигается тем, что в спеченном твердом сплаве, содержащем карбид вольфрама с фракциями 0.5-1,5 мкм, 1,5-2,5 мкм, 2,5-3,5 мкм, 3,5-7,0 мкм, средним размером зерна 1.7-2,7 мкм и 4-10 мас.g кобальта, соДержание фракций зерен карбида вольфрама составляет. об.ь:

Фракция 0,5-1,5 мкм 20-37 Фракция 1,5-2,5 мкм 40-52

Фракция 2,5-3,5 мкм 11-30

Фракция 3,5-7,0 мкм 2-12

Указанное объемное содержание фракции зерен карбида вольфрама обеспечивает максимально равномерное распределение

„„.Я2 „„1838442 А3 (54) СПЕЧЕННЫЙ ТВЕРДЫЙ СПЛАВ (57) Изобретение относится к порошковой металлургии. Сущность изобретения: предложен спеченный твердый сплав на основе карбида вольфрама с фракциями 0,5-1,5 мкм, 1,5-2,5 мкм, 2,5-3 5 мкм, 3,5-7,0 мкм со средним размером зерна 1,7-2,7 мкм, содержащий 4-10 мас."-,ь кобальта, характеризующийся тем, что фракции находятся в следующем соотношении, об. »(»: фракция

0,5-1,5 мкм 20-37; фракция 1,5-2,5 мкм;

40-52, фракция 2,5-3,5 мкм 11-30; фракция

3,5-7,0 мкм 2 — 12. 1 табл. кобальтовой фазы (одинаковую толщину кобальтовых прослоек). а также равномерное распределение относительно крупных зерен карбида вольфрама, промежутки между которыми дополнены более мелкими зернами. Это обеспечивает повышенную прочность и износостойкость спеченного твердого сплава и высокую стабильность этих свойств, т.е. обеспечивает высокий уровень и стабильность эксплуатационных свойств.

Поиск по научно-технической и патентной литературе не выявил известных технических решений с признаками, сходными с отличительными признаками предлагаемого технического решения. Это свидетельствует о том, что предлагаемое техническое ре ше ние обл адает существенными отличиями.

Предлагаемый сплав получают обычными методами порошковой металлургии, т,е. совместным мокрым размолом карбида

1838442 где и=

55 вольфрама и кобальта, формованием заготовок прессованием и спеканием.

Предлагаемый сплав .с однородной структурой может быть получен из однородного порошка карбида вольфрама созданием условий, препятствующих образованию крупных зерен при спекании, К таким условиям относятся относительно низкая температура спекания, небольшие выдержки, относительно высокие температуры получения вольфрама и карбида вольфрама, а также невысокая интенсивность размола смеси. (см. В.И.Третьяков

"Основы металловедения и технологии получения спеченных твердых сплавов", M., Металлургия. 1976, с. 368-369), Однородные по гранулометрическому составу и относительно мелкозернистые порошки вольфрама при высокой температуре восстановления (1200 С) могут быть получены из смеси порошка триоксида вольфрама с 2-30% порошка металлического вольфрама.

Карбидизацию следует проводить при температуре 1800-2000 С.

Фракция зерен карбида вольфрама с размером 1,5-2,5 мкм является основной структуры сплава. Если объемное содержание этой фракции меньше 40 мас., то увеличивается содержание других фракций, что приводит к уменьшению прочности и стабильности механических и эксплуатационных свойств сплава.

Увеличение содержания этой фракции выше 52 об.% нецелесообразно, т.е. свойства сплава не улучшаются, но усложняются условия получения сплава.

Если содержание фракции 0,5-1,5 мкм ниже 20 об,%, то уменьшается твердость сплава, его износостойкость, снижается стабильность механических и эксплуатационных свойств сплава.

При содержании этой фракции выше 37 об.% снижается прочность сплава и стабильность эксплуатационных и механических свойств сплава.

Если содержание фракции 2,5-3,5 мкм ниже 11 об. то уменьшается прочность сплава и стабильность механических и эксплуатационных свойств сплава.

При содержании этой фракции более 30 об.% уменьшается твердость сплава и стабильность механических и эксплуатационных свойств сплава.

При содержании фракции 3,5-7,0 мкм выше 12 об. снижается твердость сплава и стабильность механических и эксплуатационных свойств сплава. Уменьшение содержания этой фракции ниже 2 об.% не

45 улучшает свойств сплава, но усложняется технология его изготовления.

Пример. Порошок вольфрама со средним размером зерна 4,0 мкм и содержанием фракций, об.%; 3-6 мкм — 61, 1-3 мкм—

18; более 6 мкм — 21, был получен восстановлением смеси ЧЧОз+ 5 мас.% W при 1200ОC в водороде.

Иэ этого порошка карбидизацией при

1800 С был получен порошок карбида вольфрама со средним размером зерна 3,8 мкм.

Порошки карбида вольфрама и кобальта в необходимых соотношениях смешивали совместным мокрым размолом в барабанной. мельнице при соотношении шары/смесь (2-4):1, скорость вращения 90% от критической в течение 36-48 ч, Из полученной смеси после добавления плэстификатора (р-р каучука в бензине) прессовали заготовки режущих пластин формы 0235 по ГОСТ 2209-80 и штабиков с размерами 5 х 5 х 35 мм.

Заготовки спекали при 1390-1450 С в течение 1-2 ч в зависимости от состава и необходимой микроструктуры.

Данные о полученных сплавах и результаты испытания приведены в таблице.

Микроструктуру и механические свойства определяли на штабиках по ГОСТ 939180, ГОСТ 20017-74, ГОСТ 20019-74.

Кст определяли как отношение времени резания исследуемой пластиной до износа по задней грани h3 = 0,8 мм к времени резания эталонной пластиной до такого же износа. В качестве этанола была использована пластина из сплава по прототипу (и. 12).

Условия испытания:

Обрабатываемый материал — чугун

ХНМГ твердостью НВ250. Условия работы резца — черновая обточка по корке, скорость резания — 88 м/мин, сечение среза 12 х 1,12 мм /об, Коэффициент вариации рассчитывали по формуле:

Кст = т — 100%, ст

n — 1

0 - дисперсия величины К,т, Кст — среднее арифметическое величины Кст, Кст — опРеделЯлосьс как min из 5 значений(п 5).

Как видно из данных таблицы, предлагаемый спеченный твердый сплав (см. пп.

1-4, 10, 11) обладает более высоким уровнем механических свойств, а также эксплуатационных свойств и их стабильностью, чем сплав по прототипу (см. и, 12).

1838442

Выход эа заявленные пределы (см. пп.

5-9) приходит к снижению уровня и стабильности механических и эксплуатационных свойств сплава.

Формула изобретения

Спеченный твердый сплав на основе карбида вольфрама с фракциями 0,5 — 1,5 мкм, 1,5-2,5 мкм, 2,5-3,5 мкм, 3,5-7,0 мкм и средним размером зерна 1,7-2,7, содержащий 4-10 мас.7ь. кобальта, о т л и ч а юшийся тем, что, он содержит фракции в следующем соотношении, об. з:

5 Фракция 0,5-1,5 мкм 20-37

Фракция 1,5-2,5 мкм 40-52

Фракция 2,5-3,5 мкм 11-30

Фракция 3,5-7,0 мкм 2-12

Свойства сплава

Состав сила- Средний ва размер зерна WC. мкм 0.5-1,5 мкм вз п/и

Содермание фракций

1,5-2.5 мкм 2.5-3,5 мкм

3 7-7.0

Вкт, отн. ед. твердости/

HRA предел прочности при изтиве. МПа

WC+ 6 ф Со

WC+4,6 Со

WC+ 10 $ Co

WC+ 6$ Со составитель М. Рощин

Техред М.Моргентал Корректор М, Максимишинец

Редактор С, Кулакова

Заказ 2907 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

2

4

6

8

9 !

О

11

12

{прототип) 1,7

2.7

2.0

2.2

3.0

1,4

2.2

2.0 1.6

2.0

2.2

1,7

37

24

37

17

40 зо за

46

48

52

40 зв 54

47

46

46..11

24

11

33 в в

1В зо т

2 з

12

14

5

4 з

235О

1580 . 1800

1590

91.5

90.5

91.0

90.5

89.0

91.5

88.5

91,5

91,5

92.0

89.5

89,5

2,7

1.85

2.45

1.8

09

0,æ о.т

0.87

0.8

27

1.4

1,0

Го

11

12

14

Г2

27

26

12 ,11 ,. 26