Спеченный твердый сплав

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к спеченным твердым сплавам, применяемым в качестве режущего инструмента. Сущность изобретения: предложенный спеченный твердый сплав имеет следующий состав, об. % : карбид вольфрама 38,2 - 64,5; карбонитрид титана-ниобия состава Ti_1-xNb_xC_0.5N_0.5 или карбонитрид циркония-ниобия состава Zr_1-xNb_xC_0.5N_0.5, где x = 0,2 - 0,3 21,5 - 38,2, вольфрам 1,3 - 3,4, кобальт - остальное, при отношении объемного содержания карбонитрида к карбиду вольфрама 1 : 1 - 1 : 3 и отношении объемного содержания вольфрама к карбонитриду 0,06 - 0,09. 2 табл.

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к спеченным твердым сплавам, применяемым в качестве режущего инструмента.

Известен спеченный твердый сплав, содержащий карбид (вольфрама, тантала, титана) и кобальт, в котором с целью повышения стойкости при резании путем уменьшения количества свободного углерода содержание углерода в карбиде равно 85-95% от стехиометрического (1).

Недостатком этого твердого сплава является нестабильность режущих свойств вследствие отклонения содержания углерода от расчетного при выжигании технологической связки и спекании в среде, содержащей углерод.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является твердый сплав (2), выбранный в качестве прототипа, на основе карбида вольфрама, содержащий карбонитрид титана-ниобия состава Ti_1-xNb_xC_yN_z, где х= 0,2-0,3; y= 0,3-0,5, z= 0,45-0,7 при y+z= 0,9-1, а отношение объемного содержания карбонитрида титана-ниобия к объемному содержанию карбида вольфрама составляет 1: 1-1: 3 при следующем соотношении компонентов твердого сплава, мас. % : Карбонитрид титана- ниобия 9,5-24,9 Кобальт 9,1-20,4 Карбид вольфрама Остальное.

Основным недостатком данного сплава является снижение стойкости при резании вследствие наличия в структуре сплава свободного углерода.

Целью изобретения является создание спеченного твердого сплав с повышенной стойкостью при резании.

Поставленная цель достигается тем, что в спеченный твердый сплав, содержащий карбид вольфрама, кобальт, карботнитрид титана-ниобия состава Ti_1-xNb_xC_0,5N_0,5 (или карбонитрид циркония-ниобия состава Zr_1-хNb_xC_0,5N_0,5), где x= 0,2-0,3, при отношении объемного содержания карбонитрида титана-ниобия (или карбонитрида циркония-ниобия) к карбиду вольфрама 1: 1-1: 3, дополнительно вводится вольфрам при следующем соотношении компонентов, об. % : Карбид вольфрама 38,2-64,5 Карбонитрид титана- ниобия (или карбонит- рид циркония-ниобия) 21,5-38,2 Вольфрам 1,3-3,4 Кобальт Остальное причем отношение объемного содержания вольфрама к объемному содержанию карбонитрида титана-ниобия (или карбонитрида циркония-ниобия) равно 0,06-0,09.

Введение такого количества вольфрама, образующего со свободным углеродом карбид вольфрама, уменьшает наличие в структуре сплава свободного углерода, появляющегося в результате выгорания технологической связи и спекания сплава в среде, содержащей углерод, являющегося дефектом структуры и снижающего стойкость при резании.

Введение вольфрама < 1,3 об. % не приводит к достижению поставленной цели, так как количество вольфрама недостаточно для связывания свободного углерода. Введение вольфрама > 3,4 об. % приводит к появлению фазы W₂C, также являющейся дефектом структуры и снижающей стойкости при резании.

При отношении объемного содержания вольфрама к объемному содержанию карбонитрида титана-ниобия (карбонитрида циркония-ниобия) 0,06-0,09 обеспечивается наиболее полное связывание свободного углерода с наименьшей вероятностью образования фазы W₂C.

Сопоставительный анализ с аналогом и прототипом позволяет сделать вывод, что заявленный твердый сплав отличается от известных введением нового компонента и новым соотношением компонентов в об. % . Таким образом, заявленное техническое решение соответствует критерию "новизна". Анализ известных сплавов показал, что предложенный твердый сплав при данном составе и соотношении компонентов обеспечивает достижение новых свойств, а именно, повышение стойкости при резании за счет уменьшения свободного углерода в структуре сплава путем связывания его вольфрамом, что позволяет сделать вывод о соответствии заявленного решения критерию "существенные отличия".

П р и м е р. Твердый сплав получили путем совместного помола исходных компонентов шихты в вибромельнице в течение 60 ч в спирте шарами из сплава ВК8. После сушки и пластифицирования смесь протирали на сите, а прессовали образцы усилием 100 МПа и спекали их в среде азота в интервале температур 1773-1923 К.

В табл. 1 приведены некоторые составы предложенного твердого сплава, а также два состава прототипа, при крайних значениях компонентов и данные по содержанию свободного углерода в сплавах.

В табл. 2 приведены результаты испытаний режущих свойств сплавов. Обрабатываемый материал - сталь 08Х18Н10Т. Режим резания: подача - 0,11 об/мин, глубина резания - 0,25 мм, скорость резания 40-50, 65-85, 110-130, 170-190, 240-260 м/мин. (56) Патент Японии 5510659, кл. C 22 C 29/00, 1980.

Заявка Японии N 5710940, кл. C 22 C 29/00, 1982.

Формула изобретения

СПЕЧЕННЫЙ ТВЕРДЫЙ СПЛАВ, содержащий карбид вольфрама, карбонитрид тугоплавкого металла - ниобия и кобальт, отличающийся тем, что он дополнительно содержит вольфрам, а в качестве карбонитрида он содержит карбонитрид титана-ниобия состава TiNb_xC_0,5N_0,5 или карбонитрид циркония-ниобия состава Zr _, , где x = 0,2 - 0,3, при следующем соотношении компонентов, об. % : Карбид вольфрама 38,2 - 64,5 Карбонитрид титана - ниобия или карбонитрид циркония - ниобия 21,5 - 38,2 Вольфрам 1,3 - 3,4 Кобальт Остальное при соотношении объемных содержаний карбонитрида и карбида вольфрама 1 : (1 - 3) и отношении объемных содержаний вольфрама и карбонитрида 0,06 - 0,09.

РИСУНКИ

Рисунок 1