Способ спекания твердых сплавов Советский патент 1993 года по МПК B22F3/12 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к получению изделий из твердых сплавов.

Целью изобретения является упрощение процесса, сокращение времени спекания, повышение прочности за счет повышения скорости науглероживания, стабилизации и упрощения процесса.

Для достижения этой цели в известном способе, включающем двухэтапное предварительное спекание с повышением концентраций метана в метано-водородной смеси на 20-30% над равновесной на первом этапе спекания и равновесной концентрацией метана на втором этапе, окончательное спекание, согласно изобретению на первом этапе предварительного спекания превышение концентрации метана в смеси выше равновесной получают превышением температуры на 30-45°С над температурой, при которой смесь имеет равновесную концентрацию, а на втором этапе понижением температуры спекания до температуры, при которой смесь имеет равновесную концентрацию метана.

Дополнительное повышение скорости насыщения прессовок углеродом по заявляемому техническому решению достигается путем повышения температуры на первом этапе предварительного спекания.

Кроме того .повышение температуры на первом этапе предварительного спекания при неизменном составе метано-водородной смеси позволяет существенно упростить процесс, т.к. для осуществления заявляемого способа в методических печах непрерывного действия отпадает необходимость во втором блоке приготовления сме00

ю ю со

00

CJ

си, в дополнительном газовводе и соответствующем изменении конструкции печи.

Заявляемое техническое решение поясняется следующим примером его осуществления.

Спрессованные заготовки 0 10 мм из твердого сплава ВК6 с содержанием углерода в исходной твердосплавной смеси 5,53 мас.%, помещали в печь и нагревали до 940°С в токе мета но-во до родной смеси, содержащей 1,9% метана (что соответствует равновесной концентрации при 900°С и превышает равновесную концентрацию при 940°С на 27 %).

После 20-минутной выдержки температуру снижали до 900°С и выдерживали при этой температуре до полного насыщения прессовок углеродом.

После предварительного спекания определяли содержание общего и свободного углерода.

Окончательное спекание проводили в вакууме при температуре 1400°С. После окончательного спекания исследовали структуру сплава и физико-механические свойства на образцах-свидетелях (штаби- ках). Результаты исследований представлены в таблице (прилагается).

Способ был реализован также при граничных и при выходе за граничные значениях температур на первом этапе предварительного спекания, а также для разных марок твердых сплавов WC-Co (вы соко и малокобальтовых) и для способа по прототипе и аналогу.

Данные сведены в таблицу (прилагается).

Из таблицы видно, что при проведении предварительного спекания по заявляемому способу стехиометрическое содержание углерода в прессовках ВК6 (5,75 мас.%) достигается за 40-55 мин, в то время, как по способу, описанному в а.с. № 605692, даже при максимальном превышении концентрации метана над равновесной (на 30 %) это время составляет 70 мин.

При повышении температуры в начальный период предварительного спекания на 25°С время достижения стехиометрическо- го содержания углерода в прессовках сокращается незначительно по сравнению со способом по а.с. 605692. Это обьясняется тем, что ускорение процесса науглероживания при таком повышении температуры практически компенсируется замедлением процесса в результате уменьшения количества избыточного метана (превышение концентрации над равновесной составляло в этом случае всего 15 %)

При повышении 1.мпррЛ|уры в начальный период предьарин- iu спекания до

950°С с последующим снижением ее до 900°С время достижения стехиометриче ского состава сплава по углероду в 2 раза меньше, чем по а.с. № 605692, однако в этих прессовках после спекания обнаружен сво

бедный углерод, что ухудшает физико-меха нические свойства твердого сплава,

Образование свободного углерода в этом случае обусловлено большим вом избыточного метана и повышенной скоростьюего распада при этой температуре, в результате чего не еесьобразовэвшийся уг лерод успевает прореагировать с вольфра мом и другими науглероживающимися примесями (Л/гС, WjCcnC) В прессовках,

прошедших предварительное спекание по всем остальным вариантам, свободный уг лерод отсутствовал. Имеет место также не которое повышение прочности твердого сплава, спеченного по заявляемому способу, что связано с большей стабилизацией процесса спекания.

Как видно из таблицы цель заявляемого

СГТОСОбЭ ДОСТШы ПсЯ Д,Я , П/МВОВ Н. ОСНОВ 3

карбида вольфрама i юб-шьпвий связкой

во всем диапазоне cnn-jana, , - цусмофен ных ГОСТ 3882-74.

При сокращении времени спекания не менее, чем на 30 % по сравнению с прототипом, сплавы, сппченпые по заявляемому

способу, имели двухфазовую с i руктуру, сте хиометрпческое содержание связанного уг (4,60; 5.74 и 5, J4 мас.% для сплавов с 3-мя. 6 ю 11 25-ю % кобальте, соотвьгстяен но) при отсутствии свободною утлерода, а

также высокую прочность.

Формула изобретения Способ спекания твердых сплавов марок карбид вольфрама-кобальт, включаю щий .двухэтапное предварительное

спекание с превышением концен грацим ме тана в метановодородной смеси на 20-30% над равновесной на первом этапе спекания и равновесной концентрацией метана на втором этапе, окончательное спекание, о т л ичающийся тем, что HJ первом этапе предварительного спекания превышение концентрации метана выше равновесной получа ют превышением температуры на 30-45°С. над температурой, при которой смесь имеет

равновесную концентрацию, а на втором этапе - понижением температуры спекания до температуры, при которой смесь имеет равновесную концентрацию метана

Сущность способа заключается в том, что сплавы марок карбид вольфрама-ко- бальт подвергают двухэтапному предварительному спеканию и окончательному спеканию. На первом этапе предварительного спекания с превышением концентрации метана в метановодородной смеси на 20-30% над равновесной температура на 30-45 С выше температуры, при которой смесь имеет равновесную концентрацию, а на втором этапе предварительного спекания температуру понижают до величины, при которой метано-водородная смесь имеет равновесную концентрацию метана. Способ обеспечивает сокращение времени спекания, повышение прочности. 1 табл. Ј