Спеченный твердый сплав Советский патент 1993 года по МПК C22C9/08 

1 Изобретение относится к области металлургии, к спеченным твердым сплавам на основе карбида вольфрама, предназначенным для изготовления режущего инструмента.

Целью изобретения является повышение уровня и стабильности механических и эксплуатационных свойств сплава.

Поставленная цель достигается тем, что в спеченном твердом сплаве, содержащем карбид вольфрама с фракциями 0.5-1,5 мкм, 1,5-2.5 мкм, 2,5-3,5 мкм, 3,5-7,0 мкм, средним размером зерна 1,7-2,7 мкм и 4-10 мас.% кобальта, содержание фракций зерен карбида вольфрама составляет, об. %: Фракция 0,5-1,5 мкм 20-37 Фракция 1,5-2,5 мкм 40-52 Фракция 2.5-3,5 мкм 11-30 Фракция 3.5-7,0 мкм 2-12 Указанное объемное содержание фракции зерен карбида вольфрама обеспечивает максимально равномерное распределение

кобальтовой фазы (одинаковую толщину кобальтовых прослоек), а также равномерное распределение относительно крупных зерен карбида вольфрама, промежутки между которыми дополнены более мелкими зернами. Это обеспечивает повышенную прочность и износостойкость спеченного твердого сплава и высокую стабильность этих свойств, т.е. обеспечивает высокий уровень и стабильность эксплуатационных свойств.

Поиск по научно-технической и патентной литературе не выявил известных технических решений с признаками, сходными с отличительными признаками предлагаемого технического решения. Это свидетельствует о том, что предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями.

Предлагаемый сплав получают обычными методами порошковой металлургии, т.е. совместным мокрым размолом карбида

00 СО ОЬ

N

кэ

со

вольфрама и кобальта, формованием заготовок прессованием и спеканием.

Предлагаемый сплав .с однородной структурой может быть получен из однородного порошка карбида вольфрама созданием условий, препятствующих образованию крупных зерен при спекании.

К таким условиям относятся относительно низкая температура спекания, небольшие выдержки, относительна высокие температуры получения вольфрама и карбида вольфрама, а также невысокая интенсивность размола смеси, (см. В.И.Третьяков Основы металловедения и технологии получения спеченных твердых сплавов, М..Металлургия, 1976, с. 368-369).

Однородные по гранулометрическому составу и относительно мелкозернистые порошки вольфрама при высокой температуре восстановления (1200°С) могут быть получены из смеси порошка триоксида вольфрама с 2-30% порошка металлического вольфрама.

Карбидизацию следует проводить при температуре 1800-2000°С.

Фракция зерен карбида вольфрама с размером 1,5-2,5 мкм является основной структуры сплава. Если обьемное содержание этой фракции меньше 40 мас.%, то увеличивается содержание других фракций, что приводит к уменьшению прочности и стабильности механических и эксплуатационных свойств сплава.

Увеличение содержания этой фракции выше 52 об.% нецелесообразно, т.е. свойства сплава не улучшаются, но усложняются условия получения сплава.

Если содержание фракции 0,5-1,5 мкм ниже 20 об.%, то уменьшается твердость сплава, его износостойкость, снижается стабильность механических и эксплуатационных свойств сплава.

При содержании этой фракции выше 37 об.% снижается прочность сплава и стабильность эксплуатационных и механических свойств сплава.

Если содержание фракции 2,5-3,5 мкм ниже 11 об.% то уменьшается прочность сплава и стабильность механических и эксплуатационных свойств сплава.

При содержании этой фракции более 30 об.% уменьшается твердость сплава и стабильность механических и эксплуатационных свойств сплава.

При содержании фракции 3,5-7,0 мкм выше 12 об.% снижается твердость сплава и стабильность механических и эксплуатационных свойств сплава. Уменьшение содержания этой фракции ниже 2 об.% не

улучшает свойств сплава, но усложняется технология его изготовления.

Пример. Порошок вольфрама со средним размером зерна 4,0 мкм и содержа- нием фракций, об.%: 3-6 мкм - Qlj1-3 мкм - 18; более 6 мкм -21. был получен восстановлением смеси WOa + 5 мас.% W при 1200°С в водороде.

Из этого порошка карбидизацией при 1800°С был получен порошок карбида вольфрама со средним размером зерна 3,8 мкм. Порошки карбида вольфрама и кобальта в необходимых соотношениях смешивали совместным мокрым размолом в барабан- ной мельнице при соотношении шары/смесь (2-4): 1, скорость вращения 90% от критической в течение 36-48 ч.

Из полученной смеси после добавления

пластификатора (р-р каучука в бензине)

прессовали заготовки режущих пластин

формы 0235 по ГОСТ 2209-80 и штабиков с

размерами 5 х 5 х 35 мм.

Заготовки спекали при 1390-1450°С в течение 1-2 ч в зависимости от состава и необходимой микроструктуры.

Данные о полученных сплавах и результаты испытания приведены в таблице.

Микроструктуру и механические свойства определяли на штабиках по ГОСТ 9391- 80, ГОСТ20017-74. ГОСТ 20019-74.

Кет определяли как отношение времени резания исследуемой пластиной до износа по задней грани Ьз 0,8 мм к времени резания эталонной пластиной до такого же изно- са. В качестве этанола была использована пластина из сплава по прототипу (п. 12). Условия испытания: Обрабатываемый материал - чугун ХНМГ твердостью НВ250. Условия работы резца - черновая обточка по корке, скорость резания - 88 м/мин, сечение среза 12 х 1,12 мм2/об. Коэффициент вариации рассчитывали по формуле: а

Кст

КсТ

100%,

где а уЈ (КСТ| - Кет);

п-1

7-дисперсия величины КСт; KCT среднее арифметическое величины Кет;

Кет - определялось°как min из 5 значений (п 5).

Как видно из данных таблицы, предла- гаемый спеченный твердый сплав (см. пп. 1-4,10,11) обладает более высоким уровнем механических свойств, а также эксплуатационных свойств и их стабильностью, чем сплав по прототипу (см. п. 12).

Выход за заявленные пределы (см. пп. 5-9) приходит к снижению уровня и стабильности механических и эксплуатационных свойств сплава.

Формула изобретения Спеченный твердый сплав на основе карбида вольфрама с фракциями 0,5-1,5 мкм, 1.5-2,5 мкм, 2,5-3,5 мкм, 3,5-7,6 мкм и

средним размером зерна 1,7-2.7, содержащий 4-10 м а с. % кобальта, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, он содержит фракции в следующем соотношении, об.%: Фракция 0,5-1,5 мкм20-37 Фракция 1,5-2,5 мкм 40-52 Фракция 2.5-3,5 мкм 11-30 Фракция 3,5-7,0 мкм 2-12

Изобретение относится к порошковой металлургии. Сущность изобретения: предложен спеченный твердый сплав на основе карбида вольфрама с фракциями 0,5-1.5 мкм, 1,5-2,5 мкм, 2,5-3,5 мкм, 3,5-7,0 мкм со средним размером зерна 1,7-2,7 мкм, содержащий 4-10 мае.% кобальта, характеризующийся тем, что фракции находятся в следующем соотношении, об.%: фракция 0,5-1.5 мкм 20-37; фракция 1,5-2,5 мкм; 40-52. фракция 2,5-3,5 мкм 11-30; фракция 3,5 -7.0 мкм 2-12. 1 табл.