Спеченный твердый сплав Советский патент 1992 года по МПК C22C29/08 

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к спеченным твердым сплавам, и может быть использовано для изготовления инструмента обработки металлов резанием, давлением, а также для материалов, работающих в условиях абразивного износа.

Известны твердые сплавы с повышенными эксплуатационными характеристиками, которые достигаются за счет введения в состав материала субмикронных частиц.

Известен спеченный твердый сплав с высокой теплостойкостью, состоящий из карбида вольфрама, связующей металлической фазы из одного или двух элементов из N1, Со, Fe, Cr, Мо в количестве 5-35 мэс.% и 1-40 об.% дисперсных волокон А120з. Zr02, УаОз. ЗЮ2 или WC, однородно распределенных в матрице и имеющих небольшой размер.

Однако использование дисперсных волокон увеличивает стоимость материала, не позволяет существенно увеличить прочность и износостойкость сплава.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является износостойкий металлокерамический твердый сплав на основе карбида вольфрама с кобальтовой

связкой, к которому для повышения износостойкости одновременно добавляют оксид циркония ZrOj и оксид тория в количестве до 0,2 мас.%Со3-20;

Zr020,01-3;

То020,1-1,5;

WCОстальное.

Однако введение крупнокристаллических порошков Zr02 и ТоОз не позволяет повысить прочность сплава.

Цель изобретения - повышение износостойкости и прочности твердого сплава..

Указанная цель достигается тем, что спеченный твердый сплав на основе карбида вольфрама, содержащий кобальт, дополнительно содержит ультрадисперсные частицы оксида алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%: кобальт 4,0-20,0; ультрадисперсный оксид алюминия 0,1-0,4; карбид вольфрама остальное

Введенные в состав материала ультрадисперсные частицы оксида алюминия (основной размер около 0,1 мкм) и их однородное распределение в кобальтовой прослойке приводит к увеличению прочности собственно связующей фазы (за счет действия механизмов дисперсного упрочне(/

С

2

О

to

00

о

ния), изменяет механизмы износа, разрушения, сопротивления сдвиговым деформациям как в самой прослойке, так и твердого сплава в целом. Кроме того, используемые в предлагаемом твердом сплаве ультрадисперсные частицы оксида алюминия синтезируются в процессе взрыва, в силу чего обладают повышенной энергонасыщенностью, реакционной диффузионной подвижностью при спекании, что проявляется в качественном изменении межфазного взаимодействия указанного взрывного оксида с компонентами твердого сплава.

В процессе спекания, наряду с диспер- ,сным распределением частиц А1гОз в кобальтовом связующем происходит межфазовое взаимодействие WC-AteOa, припекание частиц друг к другу.

Наличие оксикарбидных связей в структуре твердого сплава, образование оксидных перемычек между зернами карбида вносит дополнительный вклад в сопротивление материала разрушению, изменяет механизм образования и распространения трещин. В результате возрастают прочностные, стойкостные, эксплуатационные свойства материала.

Таким образом, использование в составе, предлагаемого спеченного Твердого сплава ультрадисперсных частиц оксида алюминия обеспечивает качественное и количественное изменение свойств.

Способ осуществляется следующим образом.

Для получения твердого сплава с опти; мальными свойствами порошки карбида вольфрама, кобальта и ультрадисперсного оксида алюминия подвергают совместному мокрому размолу - смешиванию в шаровой мельнице и последующему пластифициро- вёнию 4%-ным раствором синтетического каучука в бензине, просеву с протиркой че- рез-сито. При этом состав смеси варьирует- ся путем изменения содержания кобальтовой связки в пределах 4-20% и добавок ультрадисперсного оксида алюминия 0,05-0.5 мае. %.

Приготовленные смеси прессуют в виде штабиков для проведения испытаний на изгиб, резцовых пластин формы 0227 для определения коэффициента стойкости, таблеток 010x10 мм для измерения трещи- ностойкости по методу Палмквиста и износостойкости.

Спекание проводят в соответствии с технологическими инструкциями1 для каждой марки сплава в среде водо рода при

различных скоростях продвижки и в вакууме,

Результаты измерений физико-механических характеристик твердых сплавов раз- личного состава приведены в таблице.

Плотность всех составов, приведенных в таблице, изменяется в пределах значений, установленных ГОСТом, для соответствую0 щих марок материалов (твердого сплава). Результаты измерений физико-механических характеристик, приведенных в таблице, усредняются по результатам 10 измерений.

5 Значения плотности, прочности на из- г«б. твердости измерены в соответствии с требованиями ГОСТ, вязкость разрушения измеряют по методу Палмквиста путем измерения длины трещины, распространяю0 щейся от угла отпечатка пирамидки Виккерса (нагрузка 30 кгс).

Величину абразивного износа определяют на машине трения при нагрузке 50 Н при протяжке по абразивной ленте карбида

5 кремния. Через каждые 10 м пути трениет определяют потерю веса, которая принята за параметр износа.

Из таблицы следует, что введение в состав материала 0,1-0,4 мас.% ультрадис0 персногоОксидаповышает

износостойкость твердого сплава почти в два раза, способствует увеличению прочности на изгиб и изломанной вязкости:

Увеличение содержания оксида алюми5 ния (более 0,4 мас.%) нецелесообразно, поскольку это приводит к охрупчиванию материала (снижению сги).

Технико-экономические преимущества изобретения заключаются в повышении

0 стойкости к абразивному износу и прочностных характеристик материалов и, соответственно, в увеличении срока службы изделий (инструмента), изготовленных из предлагаемого твердого сплава:

5 Формула изобретения

Спеченный твердый сплав на основе карбида вольфрама, содержащий кобальт, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости и прочности

0. сплава, он дополнительно содержит ультрадисперсные частицы оксида алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%;

Кобальт4,0-20,0

55 Ультрадисперсный j оксид алюминия0,1-0,4

Карбид вольфрама Остальное

Использование: изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к спеченным твердым сплавам на основе карбида вольфрама. Сущность изобретения: предлагаемый твердый сплав имеет следующий состав, мас.%: кобальт 4,0- 20,0, ультрадисперсный оксид алюминия 0,1-0,4, карбид вольфрама остальное. 1 табл