Твердый сплав на основе вольфрама (варианты)



 


Владельцы патента RU 2532776:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Донской государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к твердым сплавам на основе карбида вольфрама. Может использоваться при обработке материалов резанием. Твердый сплав содержит, вес.%: вольфрам 78,0-80,2, углерод 5,6-5,8, молибден 5,7-7,0, кобальт 8,0-8,4 или вольфрам 77,0-78,5, углерод 7,0-7,2, молибден 2,9-3,2, кобальт 8,1-8,4, титан 3,5-3,8. Обеспечивается повышение коэффициента стойкости и сохранение механических свойств сплава при его удешевлении. 2 н.п. ф-лы, 3 табл.

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к твердым сплавам на основе карбида вольфрама, используемым для обработки материалов резанием.

Известны сплавы на основе карбида вольфрама, модифицированного карбидами, нитридами, боридами, оксидами тугоплавких элементов с кобальтовой связкой (Третьяков В.И. Основы металловедения и технологии производства спеченных твердых сплавов. - М.: Металлургия, 1976.-264 с. Киффер Р., Шварцкопф П. Твердые сплавы.- М.: Металлургия. 1957.- 664 с.).

Известен твердый сплав на основе карбида вольфрама, содержащий 3-20% вес. кобальта (патент DЕ №2442389, В 22 F 1/00, С22 С1/10, С 22 С 1/05,1977 г.).

Известен твердый сплав на основе карбида вольфрама, содержащий Ti, Zr, Hf, W и углерода С мелкозернистой структуры с образованием карбидных эвтектик Ti-W-С, Zr-W-С, Hf- W-С. В качестве вспомогательного металла используются металлы группы железа и их сплавы, а также Mn и Сu. Для повышения вязкости и прочности используется Ni или сплав Ni-Fe..). Наибольшую стойкость показал сплав Ti-W-C в соотношении компонентов 23-52-25 ат.% (патент DЕ №20084961, С22 С29/00).

Известен твердый карбидный материал, состоящий из одного или нескольких карбидов или смеси карбидов металлов Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo и (или)W, а также металлических компонентов, состоящих из Ni, Ti, Al и Fe, Со и Cr или Nb, Ta, Мо, W и V (патент DE №2407410, C22C 32, 1974 г.).

Состав является достаточно сложным и дорогостоящим.

Известен твердосплавный композиционный материала (патент RU №2203340, C22 C 29/08, B22F 3/12, 2001 г.), включающий карбид вольфрама, кобальт, медь и ортофосфорную кислоту при следующих соотношениях компонентов: 30-40% (вес.) Cu, 0,6-6,0 (вес.)%, H3PO4 и WC-Co - остальное.

При получении сплава используется агрессивная ортофосфорная кислота.

Наиболее близким по выполнению является твердый сплав на основе карбида вольфрама, содержащий молибден и углерод (WХMoYCZ) и до 10% кобальта (Панов В.С., Чувилин А.М., Фальковский В.А. Технология и свойства спеченных твердых сплавов и изделий из них. - М.:МИСИС, 2004.- с.283). В таблице 1 приводятся характеристики этого твердого сплава WХMoYCZ с содержанием 10% кобальта.

Таблица 1


п/п
Состав твердых сплавов HRA σИ, МПа Плотность, г/см3 Коэффициент увеличения стойкости относительно
ВК8 ВК10М
1 W0,8Mo0,2C0,97 90,0 1565 13,44-13,48 1,5 1,5
2 W0,5Mo0,5C0,95 89,5 1685 13,4-13,45 0,9 1,0
3 W0,3Mo0,7C0,96 90,0 1600 13,42-13,5 1,0 0,9

Как видно из таблицы 1, с увеличением содержания Мо в карбидной фазе более 20 ат.% стойкость инструмента снижается, хотя и растет прочность сплава.

В таблице 2 приведены атомные доли (%, ат.) и массовые доли (%, масс.) элементов в сплаве WХMoYCZ с содержанием 10% кобальта.

Таблица 2

Элемент Атомная
масса
%, ат. /масс.
W0,8Mo0,2C0,97 W0,5Mo0,5C0,95 W0,3Mo0,7C0,96
W 183,85 147,1/82,7 91,93/61,1 55,16/41,2
Mo 95,94 19,2/10,8 47,97/30,5 67,16/50,2
C 12,01 11,8/6,55 11,40/7,57 11,52/8,6
Σ171,1 Σ151,3 Σ133,9

Из таблицы 1 и 2 видно, что в сплаве, обеспечивающем максимальное повышение стойкости в 1,5 раза, содержится молибдена 10,8%, вольфрама 82,7%, углерода 6,55%.

Недостатком сплава является достаточно высокое содержание молибдена, а также сложность технологического процесса его получения, включающего использование в качестве исходного сырья оксидов вольфрама и молибдена с последующим их восстановлением до металлических фаз и дальнейшее формирование твердого сплава по стандартной (известной) технологии.

Техническим результатом является удешевление твердого сплава при сохранении его механических свойств.

Технический результат достигается тем, что твердый сплав на основе карбида вольфрама содержит компоненты при следующем их соотношении, вес.%: W=78,0-80,2 C=5,6-5,8, Mo=5,7-7,0, Co=8,0-8,4

Технический результат достигается также тем, что твердый сплав на основе карбида вольфрама содержит компоненты при следующем их соотношении, вес.%: W=77,0-78,5, C=7,0-7,2, Mo=2,9-3,2, Co=8,1-8,4, Ti=3,5-3,8.

Способ получения твердого сплав заключается в спекании порошков металлов, формирующих карбидную фазу, в два этапа.

На первом этапе проводится составление смесей для карбидизации сложнолегированных (модифицированных) карбидов (W,Mo)C и (W,Ti, Mo)C, мокрый размол твердосплавной смеси в шаровых мельницах, сушка и просев твердосплавной смеси, карбидизация в графитовых лодочках при свободной засыпке смеси при скорости продвижки 16,7 мм/мин и температурах 1540°С (для карбида вольфрама (W,Mo)C) и 2200°С (для карбида вольфрама (W,Ti, Mo)C); сухой размол модифицированных карбидов в шаровой мельнице и просев твердосплавной смеси.

На втором этапе производится составление смеси (шихты) сложнолегированных карбидов и кобальтовой связки, мокрый размол полученной смеси, сушка и просев; полученная смесь пластифицируется составом растворенного в бензине каучука, прессуются твердосплавные изделия, а затем спекаются в муфельной электропечи в атмосфере водорода, в корраксе, содержащем 1% углерода.

По этой технологии получены твердые сплавы, которые испытаны при продольном точении чугуна СЧ25 резцами с механическим креплением пластины формы 0227 на режимах, рекомендуемых ВНИИТСом [СТП 19.0-6-88. Сплавы твердые порошковые и керамике. Изделия для режущего инструмента. Методика испытания режущих свойств. - М.:ВНИИТС, 1988 г.]. Результаты приведены в табл.3, где в графах 7-11 в числителе приведены значения для температуры спекания 1420°С, в знаменателе - для температуры 1540°С.

Как видно из таблицы 3, при содержании молибдена в сплаве в количестве до 7% (против 10-50% в прототипе) сплав имеет достаточно высокие механические характеристики (твердость HRA=90,9; предел прочности на изгиб σИ=1729 МПа; плотность ρ=13,85 г/см3). Кроме того, предлагаемый сплав имеет более высокий коэффициент стойкости, чем стандартный однокарбидный твердый сплав ВК8

Таблица 3


п/п
Состав смеси, % (масс.) Физико-механические свойства твердых сплавов Коэффициент стойкости
Модифицируемый карбид, % (масс.) Связка, % HRA σИ, МПа ρ, г/см3 Коэрц. сила, Э
Химический
состав, %
W C Ti Mo Со
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
1 79,22 5,6 - 6,88 8,3 90,9 90,4 1489 1729 13,86 13,85 188 171 1,5 0,91 1,0
2 77,68 7,14 3,76 3,12 8,3 91,5 92,0 966 1499 13,0 13,32 252 206 1,8 1,4
Требования ТУ ВК8 8 ≥88 ≥1700 14,5-14,8 100-180 ≥1,0

1.Твердый сплав на основе вольфрама, характеризующийся тем, что он содержит углерод, молибден и кобальт при следующем соотношении компонентов, вес.%:

вольфрам 78,0-80,2
углерод 5,6-5,8
молибден 5,7-7,0
кобальт 8,0-8,4

2. Твердый сплав на основе вольфрама, характеризующийся тем, что содержит углерод, молибден, титан и кобальт при следующем соотношении компонентов, вес.%:

вольфрам 77,0-78,5
углерод 7,0-7,2
молибден 2,9-3,2
кобальт 8,1-8,4
титан 3,5-3,8



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к твердым сплавам на основе карбида вольфрама. Может использоваться для изготовления режущего инструмента.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получения спеченных твердосплавных деталей из градиентных твердых сплавов. Может использоваться для изготовления режущих вставок инструмента для машинообработки металла, горного инструмента или инструмента для холодной штамповки.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению твердосплавного тела из твердого сплава, содержащего зерна карбида вольфрама и металлическое связующее, содержащее кобальт с определенной концентрацией растворенного в нем вольфрама.

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к твердым сплавам на основе карбида вольфрама с легированным рением связующим. Может использоваться для обработки резанием труднообрабатываемых материалов: на основе тугоплавких металлов, жаропрочных сталей и сплавов, применяемых для изготовления деталей, работающих при высоких температурах, таких как детали котлов, газовых турбин, реактивных двигателей, атомных реакторов.

Изобретение относится к обработке материалов резанием, в частности к способу выбора твердого сплава для твердосплавного режущего инструмента. Сплав выбирают из группы твердых сплавов.

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к изготовлению твердосплавных пластин для оснащения металлорежущего инструмента. .
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к спеченным твердым сплавам, и может быть использовано в различных отраслях деятельности для изготовления износостойких и ответственных деталей, подверженных интенсивному изнашиванию в процессе эксплуатации.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к изготовлению спеченных твердых сплавов для режущих инструментов. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к изготовлению режущих инструментов из твердых сплавов. .
Изобретение относится к порошковой металлургии и предназначено для получения изделий из сверхтвердых материалов на основе карбида вольфрама. Может использоваться в машиностроении и металлообрабатывающей промышленности. В шихте в качестве матрицы используются гранулы сплава ВК8 размером 1-5 мкм, составляющие (90±1) мас.%, и монокристаллический нанопорошок карбида вольфрама с размером частиц в диапазоне 10-200 нм с логнормальной функцией распределения частиц нанопорошка по размерам в количестве (10±1) мас.%. После перемешивания шихта подвергается процессу спекания в форме путем нагрева, который проводится в вакууме до 600-700°С в течение 3 часов, с выдержкой в течение 1 часа. Последующий нагрев осуществляют до температуры спекания 1250-1300°С в течение 1 часа с выдержкой в течение 10 мин и охлаждают форму до нормальной температуры. Полученный сплав обладает высокими твердостью, прочностью на изгиб и на сжатие, износостойкостью и радиационной устойчивостью.

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к спеченным твердым сплавам, и может быть использовано для изготовления инструмента. Способ получения спеченных твердых сплавов на основе карбида вольфрама, содержащего кобальт и наноразмерные частицы оксида алюминия, включает приготовление шихтовой смеси сплава, пластифицирование, гранулирование, прессование и спекание. Шихтовую смесь сплава приготавливают путем предварительного замешивания оксида алюминия в водном растворе поливинилового спирта ультразвуковым диспергированием до получения суспензии, размола-смешивания суспензии с зернами карбида вольфрама до образования на его поверхности плакирующего слоя, дошихтовки кобальтом и последующего перемешивания. Пластифицирование проводят в водном растворе поливинилового спирта. Повышается прочность твердого сплава за счет обеспечения более равномерного распределения наноразмерных частиц по объему структуры твердого сплава. 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к материалам для изготовления штамповочного инструмента. Пуансон из цементированного карбида для изготовления металлических банок для напитков. Цементированный карбид включает твердую фазу, содержащую WC, и связующую фазу, причем композиция цементированного карбида включает, в % по весу: от 50 до менее 70 WC, от 15 до 30 TiC и от 12 до 20 Со+Ni. Пуансон характеризуется повышенным эксплуатационным ресурсом. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к порошковой металлургии. Способ изготовления наноразмерного твердого сплава включает приготовление смеси из наноразмерных порошков карбида вольфрама и кобальта, прессование ее в стальной пресс-форме и спекание в вакууме. Причем перед прессованием в смесь наноразмерных порошков вводят 2-15 об. % этанола, а прессование ведут при давлении 2000 кгс/см2. Обеспечивается снижение давления прессования и повышение качества спеченных изделий. 8 ил., 3 пр.
Наверх