Способ получения изделий из твердого сплава на основе карбида вольфрама



Способ получения изделий из твердого сплава на основе карбида вольфрама
Способ получения изделий из твердого сплава на основе карбида вольфрама
Способ получения изделий из твердого сплава на основе карбида вольфрама
Способ получения изделий из твердого сплава на основе карбида вольфрама

 


Владельцы патента RU 2631548:

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ЗАВОД ТЕХНИЧЕСКОЙ КЕРАМИКИ" (RU)

Изобретение относится к получению изделий из твердого сплава на основе карбида вольфрама. Способ включает спекание порошка в печи при температуре в диапазоне от 1360 до 1550°C с получением изделия и его охлаждение. Причем охлаждение изделия осуществляют вместе с печью до 950°C, затем изделие охлаждают до 800°C со скоростью от 1,0°C/минуту до 3,5°C/минуту, после чего ведут охлаждение изделия вместе с печью до комнатной температуры. Обеспечивается повышение качества изделий твердого сплава за счет получения более мелкой и равномерной структуры твердого сплава. 1 табл., 6 ил., 2 пр.

 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к получению и упрочнению твердых сплавов на основе карбида вольфрама, которые могут быть использованы для изготовления бурового инструмента, износостойких деталей и режущего инструмента.

Из патентного исследования известны следующие решения.

Известен способ упрочнения твердых сплавов, включающий спекание твердых сплавов при температуре 1650°С, охлаждение, вакуумный отпуск с нагревом до температуры 1050°С - 1250°С и выдержкой 1 час с последующим охлаждением вместе с печью в течение 4 часов (Патент РФ №2534670, опубликованный 10.12.2014).

Недостатком указанного способа является необходимость проведения дополнительной операции термообработки, что приводит к повышению трудоемкости и стоимости изделий, а также недостаточно высокое качество полученных сплавов.

Наиболее близким аналогом к патентуемому решению является способ изготовления твердосплавных металлокерамических изделий (см. патент РФ №2145916, опубликованный 27.02.2000), включающий приготовление компонентов шихты W-C-Co, измельчение, смешивание, засыпку шихты в форму, формование и спекание путем нагрева и выдержки при температуре спекания. Согласно одному из вариантов способа после спекания изделия его подвергают подстуживанию до температуры 1250-900°С со скоростью охлаждения не более 3°С/с, а дальнейшее охлаждение ведут в режиме закаливания со скоростью охлаждения не менее 3°С/с до температуры +300°С - (-196°С), после чего изделие подвергают стабилизирующему отжигу нагревом до максимальной температуры, составляющей 0,35-0,5 максимальной температуры режима закаливания, затем изделие охлаждают, при этом после первого цикла закаливания или после стабилизирующего отжига изделие подвергают не менее чем одному повторному режиму закаливания, включающему повторный нагрев до температуры 900-1250°С и выдержку.

Недостатками указанного способа являются необходимость проведения нескольких дополнительных операций термообработки, высокая трудоемкость и длительность процесса, а также недостаточно высокое качество полученных металлокерамических изделий.

Задачей патентуемого решения является устранение указанных недостатков. Повышение качества твердого сплава, получение более мелкой и равномерной структуры осуществляется за один процесс спекания. За счет исключения операций дополнительной термообработки достигается упрощение технологии получения твердого сплава и значительное сокращение времени изготовления деталей.

Техническим результатом патентуемого решения является повышение качества полученного твердого сплава за счет получения более мелкой и равномерной структуры, снижение трудозатрат и упрощение процесса получения твердых сплавов.

Заявленный технический результат достигается за счет осуществления патентуемого способа получения изделий из твердого сплава на основе карбида вольфрама, согласно которому проводят спекание сплава при температуре в диапазоне от 1360 до 1550°C и охлаждение до комнатной температуры, при этом охлаждение сплава осуществляют вместе с печью до 950°С, далее сплав охлаждают до 800°С со скоростью от 1,0°С/мин до 3,5°С/мин с последующим охлаждением вместе с печью до комнатной температуры.

За счет низкой скорости охлаждения от 1°С/мин (0,017°С/с) до 3,5°С/мин (0,058°С/с) в диапазоне температур от 950°С до 800°С растворенные в связке соединения вольфрама выпадают в связку в виде наночастиц. Происходит равномерное измельчение структуры, дисперсионное упрочнение связки и повышение механических свойств полученного сплава.

Охлаждение вместе с печью от температуры спекания до 950°С и от 800°С до комнатной температуры позволяет экономить электроэнергию, так как в это время нагреватели печи выключены.

Предложенный способ получения твердого сплава на основе карбида вольфрама осуществляют следующим образом.

Спекание твердых сплавов осуществляют при температуре в диапазоне от 1360°С до 1550°С. При нагреве от комнатной температуры до 750°С процесс проводится в атмосфере водорода, от 750°С до температуры спекания - в вакууме. При максимальной температуре осуществляется выдержка в течение 45 минут. Затем подается аргон под давлением 6-10 МПа и нагрев выключается. Последующее охлаждение от температуры спекания до 950°С происходит вместе с печью в атмосфере аргона. Средняя скорость охлаждения в этом интервале температур составляет 12°С/мин. При достижении температуры 950°С нагреватели включаются и далее происходит контролируемое охлаждение со скоростью от 1°С/мин до 3,5°С/мин до температуры 800°С. Скорость охлаждения задается программой на терморегуляторе. После 800°С нагреватели выключаются и далее до температуры 100°С охлаждение происходит вместе с печью. При температуре 100°С печь вскрывается. До 600°С скорость охлаждения составляет 4,5°С/мин, далее скорость охлаждения постепенно замедляется до нуля.

При контролируемой скорости охлаждении от 1,0°С/минуту до 3,5°С/минуту в интервале температур от 950 до 800°С происходят процессы выпадения растворенных в связке соединений вольфрама, углерода и кобальта в виде наночастиц.

Далее изобретение поясняется с помощью примеров.

Пример 1. Получение твердых сплавов ВК8, ВК10, ВК15 и ВК20 осуществляли согласно графику, представленному на фигуре 1, путем нагрева спекаемого порошка до температуры 1450°С, выдержке при данной температуре и охлаждения до комнатной температуры вместе с печью.

Пример 2. Получение твердых сплавов ВК8, ВК10, ВК15 и ВК20 осуществляли согласно графику, представленному на фигуре 4, в соответствии с предложенным способом.

В результате испытаний полученных образцов по первому и второму примерам были определены их механические свойства. Результаты испытаний приведены в таблице 1.

Из таблицы 1 следует, что получение твердых сплавов на основе карбида вольфрама по предложенному способу дает заметный прирост показателей физико-механических свойств (прочности, твердости и коэрцитивной силы).

Повышение скорости охлаждения более 3,5°С/мин практически не дает эффекта по улучшению свойств твердого сплава по сравнению с обычным спеканием.

При уменьшении скорости охлаждения ниже 1°С/мин эффект повышения свойств сохраняется, но длительность спекания увеличивается, что экономически нецелесообразно.

На фигуре 2 представлено фото микроструктуры образца твердого сплава ВК15, полученного по способу, указанному в примере 1.

На фигуре 3 - диаграмма распределения зерен карбида вольфрама по размерам в образце твердого сплава ВК15, полученного по способу, указанному в примере 1. На оси абсцисс указаны размеры зерен в микрометрах, на оси ординат - процент зерен, имеющих заданный размер.

На фигуре 5 представлено фото микроструктуры образца твердого сплава ВК15, спеченного по способу, указанному в примере 2 (предложенный способ).

Фиг. 6 - диаграмма распределения зерен по размерам в образце твердого сплава ВК15, полученного по способу, указанному в примере 2. На оси абсцисс указаны размеры зерен в микрометрах, на оси ординат - процент зерен, имеющих заданный размер.

Исходя из диаграммы распределения зерен по размерам в образце твердого сплава ВК15 следует, что полученные по предложенному способу твердые сплавы на основе карбида вольфрама имеют более мелкодисперсную и однородную структуру по сравнению со способом, указанным в примере 2.

Кроме того, на образцах твердых сплавов ВК8, ВК10, ВК20, полученных в соответствии с предложенным способом, наблюдалась аналогичная картина с более мелкозернистой структурой сплава по сравнению со способом по примеру 1.

Таким образом, заявленный способ позволяет повысить физико-механические свойства твердого сплава без дополнительной термообработки с использованием традиционного оборудования.

Способ получения изделия из твердого сплава на основе карбида вольфрама, включающий спекание порошка в печи с получением изделия из твердого сплава и охлаждение полученного изделия, отличающийся тем, что спекание порошка в печи осуществляют при температуре в диапазоне от 1360 до 1550°C, при этом охлаждение изделия осуществляют вместе с печью до 950°C, затем изделие охлаждают до 800°C со скоростью от 1,0°C/минуту до 3,5°C/минуту, после чего ведут охлаждение изделия вместе с печью до комнатной температуры.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу нанесения защитного покрытия из слоев TiN и (Ti+V)N на подложку из титанового сплава ВТ-6. Осуществляют одновременное напыление слоев TiN и (Ti+V)N на подложку из титанового сплава ВТ-6 с помощью двух электродуговых испарителей с чередованием времени нанесения каждого слоя и количества напыляемого материала с каждого из катодов электродуговых испарителей в атмосфере инертного газа.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу получения заготовки из титанового сплава, и может быть использовано для изготовления деталей самолета.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу изготовления никель-титановых прокатных изделий, и может быть использовано для изготовления исполнительно-приводных механизмов, имплантируемых стентов и других медицинских устройств.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам термомеханической обработки прутков из двухфазных титановых сплавов. Способ термомеханической обработки прутков из двухфазных титановых сплавов с молибденовым эквивалентом от 3,3 до 22% включает закалку прутка и его холодную деформацию.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам создания текстуры в тонких листах из титанового сплава Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo методом горячей прокатки. Способ получения листов из жаропрочного сплава Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Мо включает предварительную обработку слитка ковкой или штамповкой в β-области с получением сляба, горячую продольную прокатку сляба на подкат с последующим отжигом и травлением, резку подката на листовые заготовки, их адъюстажную обработку и сборку в пакет, пакетную поперечную прокатку в листовую заготовку с последующими отжигами и адъюстажной обработкой полученных листов.

Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке и упрочнению малогабаритных изделий конструкционного и медицинского назначения, например метизных изделий и стоматологических имплантатов, изготовленных из альфа-сплавов титана.

Изобретение относится к области радиационного материаловедения и может быть использовано в технологических циклах получения полуфабрикатов сплавов на основе ванадия.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению заготовок из технически чистого титана с размером зерна менее 0,4 мкм, и может быть использовано для изготовления полуфабрикатов и изделий, используемых в медицине и технике.

Изобретение относится к деформационнотермической обработке сплава TiNiTa с эффектом памяти формы и может быть использовано в медицине при изготовлении стентов. Способ получения наноструктурной проволоки из сплава титан-никель-тантал с эффектом памяти формы включает термомеханическую обработку заготовки, сочетающую интенсивную пластическую деформацию и дорекристаллизационный отжиг.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу изготовления крепежных изделий из титанового сплава с заданными механическими свойствами, и может быть использовано в аэрокосмической отрасли.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам твердых спеченных сплавов на основе карбида вольфрама, которые могут быть использованы для изготовления резцов, фрез и другого инструмента.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к производству спеченных твердых сплавов на основе карбида вольфрама, которые могут быть использованы для изготовления резцов, сверл, фрез, деталей буровой техники.

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.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к материалам для изготовления штамповочного инструмента. Пуансон из цементированного карбида для изготовления металлических банок для напитков.

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.
Изобретение относится к порошковой металлургии и предназначено для получения изделий из сверхтвердых материалов на основе карбида вольфрама. Может использоваться в машиностроении и металлообрабатывающей промышленности.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к твердым сплавам на основе карбида вольфрама. Может использоваться при обработке материалов резанием.
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.

Группа изобретений относится к изготовлению высокоточных спеченных деталей медицинского протеза. Способ состоит из следующих этапов: получение файла, содержащего геометрическое описание заданной формы изготавливаемой спеченной детали, выполнение по полученному файлу наращивания порошковым материалом определенных участков детали из сплава хрома и кобальта, спекание нарощенной детали для получения спеченной детали, промежуточная тепловая обработка спеченной детали, включающая нагревание спеченной детали до температуры 1000°С, последующее охлаждение нагретой спеченной детали при комнатной температуре и фрезерование выбранных участков спеченной детали после промежуточной тепловой обработки.
Наверх