ТВЕРДЫЙ СПЛАВ Российский патент 1998 года по МПК C22C29/08 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению твердых сплавов карбида вольфрама, которые могут быть использованы для армирования различного металло- и нефтеперерабатывающего инструмента.

Известен спеченный твердый сплав на основе WC [1] следующего состава, мас.%:
Карбид вольфрама - 82 - 95
Рений - 2 - 9
Кобальт - 3 - 9
Недостаток известного сплава состоит в том, что при его спекании идет перекристаллизация карбида через жидкую фазу со значительным уплотнением зерна (до 2.0 - 2.5 мкм), которое приводит к снижению твердости и прочности.

Наиболее близким техническим решением является шихта для получения спеченного твердого сплава [2], содержащая компоненты для получения соотношения, мас.%:
Сложный карбид вольфрама и рения - 6 - 15
Кобальт - 6 - 9
Карбид вольфрама - Остальное
Недостаток известной шихты состоит в том, что присутствие сложного карбида вольфрама и рения приводит к снижению предела прочности и предельной деформации до разрушения.

Целью изобретения является повышение предела прочности и предельной деформации до разрушения при сохранении уровня твердости.

Для достижения поставленной цели твердый сплав, содержащий карбид вольфрама и рений, дополнительно содержит высокомарганцовистую сталь и цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Сталь - 15 - 50
Цирконий+рений - 0.4 - 1.0
Карбид вольфрама - Остальное
причем Zr и Re вводятся в соотношение 1:1. Такая композиция в процессе спекания и последующей термической обработки, заключающейся в закалке от 1100^oC в масло, образовать твердый раствор Zr и Re в высокомарганцовистой стали и положительно повлиять на границу раздела карбид-матрица. При нагружении такого твердого сплава в процесс деформации включается до 60 - 70% зерен WC, что позволяет максимально использовать запас их прочности и пластичности. При этом на твердом сплаве удается получить одновременно высокие значения твердости, прочности и пластичности.

Содержание в сплаве менее 0,4 (Zr+Re) не обеспечивает повышение прочностных свойств твердого сплава. При содержании Zr и Re больше 1% они входят в состав сложных карбидов, которые понижают прочность и пластичность твердого сплава.

Пример конкретного выполнения.

При получении твердого сплава исходные компоненты (WC, ТУ 48-19-265-77; сталь 110Г13Л, 1,2%-C, 1,45%-Si, 14,4%-Mn, 0,3%-Cr, 1,06%-Ni, 0,005%-S, 0,03%-P, остальное - железо; Zr и Re, марки Pe-2) в заданных соотношениях (см. таблицу) размалывают в шаровой мельнице в среде бензина с каучуком. Смесь сушат, гранулируют, прессуют под давлением 1-1.5 т/см². Спрессованные брикеты подвергают свободному спеканию в вакууме в течение 40-60 мин при температуре 1300-1350^oC в зависимости от содержания связующей фазы. После спекания твердый сплав подвергают закалке от 1100^oC в масло.

Измерение твердости полученных образцов проводилось на приборе ТК-2М. Испытания на сжатие проводили на установке Истрон-1185 с непосредственной записью кривых напряжение-деформация. Скорость нагружения составляла 1,7 мкс/с.

В таблице представлены результаты испытаний предлагаемых сплавов (сплав 1-5) и известного сплава (сплав-8). Как следует из данных таблицы, предел прочности при сжатии для сплавов, близких по содержанию связующей фазы (сплав-1,8), на 15-20% выше, а предельная деформация до разрушения на 35-40% выше, чем у прототипа при практически равном уровне твердости.

Источники информации
1. Авт. св. N 616814, Спеченный сплав на основе карбида вольфрама, кл. C 22 C 29/08, 1975.

Авт. св. N 1783853, Шихта для получения спеченного твердого сплава, кл. C 22 C 29/08, 26.12.90.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению твердых сплавов на основе карбида вольфрама. Спеченный твердый сплав содержит компоненты, мас.%: высокомарганцовистая сталь 15 - 50; цирконий и рений в сумме 0,4 - 1,0, причем цирконий и рений в соотношении 1 : 1; карбид вольфрама - остальное. Исходные компоненты размалывают в шаровой мельницы в среде бензина с каучуком. Смесь порошков сушат, гранулируют, прессуют под давлением 1 - 1,5 т/см². Спрессованные брикеты подвергают свободному спеканию в вакууме в течение 40 - 60 мин при температуре 1300 - 1350^oC в зависимости от содержания связующей фазы. После спекания твердый сплав подвергают закалке от 1100^oC в масло. Техническим результатом является повышение предела прочности и предельной деформации до разрушения. 1 табл.

Твердый сплав, содержащий карбид вольфрама и рений, отличающийся тем, что он дополнительно содержит высокомарганцовистую сталь и цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Высокомарганцовистая сталь - 15-50
Цирконий+рений - 0,4-1,0
Карбид вольфрама - Остальное
прием цирконий и рений вводят в соотношении 1:1.