Металлическая связка

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

СОюз Собатских

Социалистических

Реснуближ! >833432

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свмд-еу— (22) Заявлено 231179 (21) 2840651/25-08 с присоединением заявим йо— (23) Приоритет—

Опубликовано 30,05,81. Бюллетень Н9 2 0 (51)М. Кл З

В 24 0 3/06

Государстлеииый комитет

СССР ио делам изобретеиий и открыти и (5Э) Ь ДК 621. 922. . 079 (088. 8) Дата опубликования описания 300581

М. С. Друй, В. А. Блинков, B. И. Фарафонтов, С. С. Орданьян, Б. П. Грохольский, С. В. Парсегов, Э. В и Э Я Довгаль (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ СВЯЗКА

Изобретение относится к производГ ству инструмента, в частности касает.ся металлической связки для режущего инструмента из кубического нитрида бо-и ра для точения инструментальных ста-. лей и .сплавов.

Известна металлическая связка для изготовления алмазного инструмента и инструмента нз кубического нитрида бора, включающая переходный металл

IV группы Периодической системы (хром и молибден), металл подгруппы железа (никель и бор) (1).

Использование этой связки для создания режущего инструмента .на основе кубического нитрида бора нецелесообразно, так как резцы на этой связке не обладают достаточной техно-. логичностью (низкий выход годных резцов из-за образования трещин и сколов 20 при их изготовлении) и- стойкостью.

Цель изобретения - повышение технологичности изготовления режущего инструмента из микропорошков кубического нитрида бора и стойкости путем повышения адгезионной активности и угаропрочности связки.

Поставленная цель достигается тем, что в связку, содержащую переходный металл IV-Vl гругпы (титан, цирконий, ЗО молибден), в частности хром, металл подгруппы железа, бор (имеющий эвтектическое или близкое к нему соотношение переходного металла и металла подгруппы железа), дополнительно зведены бориды и/илн нитриды переходных металлов IV — Ч! групп при следующем соотношении компонентов, масс.Ъ:

Титан (цирконий, хром, молибден) 10-75

Металл подгруппы железа 15-32

Бор (углерод) О, 1-2

Бориды и/или нитриды переходных металлов !Ч вЂ” Ч! групп 2-70

Эвтектическое или близкое соотношение в связке переходного металла и металла подгруппы железа обеспечивает относительную легкоплавкость связки (в пределах 950-2400 С) и тем самым дает возможность изготавливать инструмент при низких параметрах.

В процессе спекания происходит взаимодействие переходного металла с кубическим нитридом бора, в результате чего на поверхности зерна кубического нитрида бора образуются новые вещества — бориды и нитриды указанных металлов. Как показывают экспе-

833432

4 рименты, на образование новых соединений затрачивается (в зависимости от условий спекания) до 30-50% титана или других укаэанных металлов, первоначально присутствующих в связке.

Поэтому состав металлической части связки становьтся близким к составу твердых и жаропрочных интерметаллидов в системах титан (цирконий, молибден хром) — металл подгруппы железа, что обеспечивает высокую жаропрочность получаемого кермета. Пределы содержания титана (циркония, молибдена, хрома) и зависящие от них пределы содержания металла подгруппы железа определяются звтектическими сЬставами сплавов со стороны титана или цирко- 5 ния в бинарных системах титан (цирконий) — металл подгруппы железа или эвтектическими составами сплавов в системах молибден (хром) — металл подгруппы железа, а также количест- 20 вом других компонентов, связки. Поэтому содержание титана (хрома, молибдена, циркония) лежит в пределах 1075Ъ, а железа (никеля, кобальта)

15- 2Ъ. 25

Ввецение таких элементов как бор или углерод полезно для некоторого снижения точки плавления металлов подгруппы железа, а также повышения твердости связки; при содержании их менее 0,1% зти элементы не влияют на свойства связки, более 2Ъ вЂ” связка черезмерно охрупчивается.

Введение боридов и/или нитридов титана, циркония, молибдена, хрома стабилизирует свойства связки и тем саьым устраняет образование трещин в изделиях (особенно целесообразно при больших размерах иэделия); По свЬей природе они идентичны веществам, образующимся на поверхности зерен КНБ 40 при спекании и поэтому обладают полной химической и структурной совместимостью с КНБ. Наличие в связке этих веществ повышает температуру спекания поэтому их введение более 70% нежела-45 тельно. Нри содержании их менее 2% практически не происходит стабилизации свойств связки.

Пример .. Шихта содержит

70 об..Ъ зерна КНБ крупностью 3-7 мкм и 30 об.Ъ связки, имеющей состав, масс. Ъ: титан 66,2; железо 31,5, углерод 0,3, диборид титана 2.

Шихту спекают в камере высокого давления при температуре порядка 55

1300 С и давлении 40 кбар в течение

6 сек.

Получают изделие высотой 5,6 и диаметром 6 ьж.

Пример 2. Шихта содержит

75 об.% зерна КНБ крупностью 3-10 мкм и 25 об % связки, состав, масс.Ъ: титан 34,9, никель 15, бор 0,1, .нитрид титана 50.

Шихту спекают в камере высокого давления при температуре около 1250 С о и давлении и 30 кбар, в течение 8 сек.

Получают иэделие высотой б и диаметром 8 мм.

Пример 3. Шихта содержит

65 об.% зерна КНБ крупностью 3-10 мкм и 35 об.Ъ связки, состав, масс.%: молибден 11, железо 28,9, бор О, 1, диборид титана 70.

Спекание Ведут в камере высокого давления при температуре около 1450 С и давлении 40 кбар. в течение 12 сек.

Получают иэделие высотой б и диаметром 8 мм.

Пример 4. Шихта содержит

60 об.Ъ зерна KHE крупностью 40 мкм и 40 об.Ъ связки, состав масс.Ъ: цирконий 75, углерод 0,2, железо 15, диборид циркония 9,8, Спекание ведут в камере высокого давления при 1000 С и давлении

10 кбар. в течение 30 сек.

Получают изделие высотой 10 и диаметром 16 мм.

Пример 5. Шихта содержит

70 об.Ъ зерна КНБ крупностью 40 мкм и 30 об.Ъ связки, состав масс.%: хром

20,6, кобальт 17,4, бор 2,0, диборид хрома 60. о

Спекание веду-.. при 1500 С и давлении 45 кбар в камере высокого давления при выдержке 15 сек.

Получают иэделие высотой 5 и диаметром б мм.

Пример 6. Шихта содержит

70 об.Ъ зерна КНБ крупностью 3-10 мкм и 30 об.Ъ,связки, состав масс.Ъ: титан 14,9, цирконий 10, железо 10, никель 5, углерод 0,1, диборид циркония 30, нитрид титана 30.

Спекание ведут в камере высокого давления при 1200 С и давления 35 кбар в течение 12 сек.

Получают изделие диаметром 10 и высотой 8 мм. г

Пример 7. Изготовление образцов на известной связке), Шихта содержит 70 об.Ъ зерна КНБ крупностью ,7-3 мкм и 30 об.Ъ связки, состав масс.Ъ: титан 9,5, медь 5, олово 2, никель 14, 5, карбид хрома 70. !

Спекание ведут в камере высокого о давления при 1300 С и давлении

40 кбар.

Получают иэделие высотой б и диаметром 8 мм.

Образцы, спеченного материала по примерам 1, 3 и 7 испытывают на операциях точения закаленной стали твердостью 55 RC по режимам, установленным в ТУ на композиционные материалы на основе КНБ. Одновременно испытывают образцы композита 05, спекаемые без использования металлического связующего. Результаты испытаний представлены в таблице.

833432

По примеру 1

0,12

0,09

0,55

0,15

62

Компоэ ит О 5

Составитель В. Каражас

РЕдактор Н. Ков альчук Техред Н. Граб Корректор В. Синицкая,,Тираж 915 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3868/13

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Таким образом, по стойкости и технологичности резцы на предлагаемой связке превосходят резцы, из готовленные на известной связке и стандартные композиционные материалы на основе

КНБ (компоэит 05).

Формула изобретения

Металлическая связка, преимущественно для инструмента из кубического нитрида бора, содержащая переходный металл IЧ- ЧI групп Периодической системы, металл подгруппы желеэа, бор, отличающаяся тем, что, с целью повышения стойкости инструмента и,,улучшения технологич ности его изготовления, в связку дополнительно введены бориды и/или нитриды переходных металлов IV — Ч! групп при следука!ем соотношении компонентов; масс.%:

1© Переходный металл

IV Vl групп (титан, цирконий, молибден, XPOM) 10-75

Металл подгруппы железа 15-32

Бор 0,1-2

Вориды и/или нитриды переходных металлов IV-У! групп 2-70

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° патент QIIA в 3496682, кл.. 51-309, опублик. 1970.