Известен способ производства твердых сплавов, заключающийся в том, что порошкообразные карбиды тяжелых металлов, например, вольфрама и др. смешиваются и прессуются с порошкообразными вспомогательными металлами, имеющими более низкую температуру плавления, например, кобальт, никкель и др.; получающиеся прессованные изделия спекаются затем в два приема. В сплавах, изготовляемых согласно этим способам, режущим элементом является монокарбид тяжелого металла, сцементированный кобальтом, никелем и другим металлом. Технологические процессы обеспечивают при этом цементацию-связывание зерен карбидов вспомогательным металлом, а получающийся сплав оценивается как керамическое тело. Вспомогательный металл здесь не принимает участия в работе, а лишь связывает. В целях получения более плотного сплава известен способ дробления исходного вольфрама и смеси размолом до величины зерен в 1.·10-4 мм.
В тех же целях запатентован способ получения более плотного сплава, согласно которому кобальт вводится в сплав не перемешиванием порошка кобальта с карбидом, а путем отложения его на зернах карбида электролизом, давая более плотные слитки. Приведенные два способа не вносят, однако, существенных изменений в строение слитка. Керамическое тело остается почти неизменимым. Вносит существенные изменения в строение сплава способ так называемой горячей прессовки. Короткое время, рекомендуемое авторами для процесса спекания под сравнительно небольшим давлением, вызывает значительное улучшение свойств сплава, но способ, к сожалению, сильно стеснен применением угольных прессформ.
Предлагаемый способ вносит принципиальное отличие в процесс формирования, благодаря которому, по мнению изобретателя, получается совершенно другое тело с существенно лучшими механическими свойствами. В основе способа положено свойство карбидов W, Мо, Та, и др. давать твердые растворы с металлами Со, Ni, Fe и т.д., их сплавами или сплавами этих металлов С W, Мо, Та и др.
В соответствии с этим исходные материалы и весь технологический процесс авторы предлагают вести с расчетом образования такого строения слитка, которое имеет место в литых сплавах (сталь) и при котором принимает участие в работе не только карбид, но и вспомогательный металл в состоянии твердого раствора. Для получения наилучших результатов авторы рекомендуют исходные материалы - карбиды тяжелых металлов и металлические порошки- брать с набором зерен 1 10-2-1·10-4 мм. Такая смесь порошков присадки металлов и карбидов, измельченная до указанных размеров, по предлагаемому способу, замешивается с раствором любого клеющего вещества в органическом растворителе, например, „СК" в бензине и т.д., подсушенная смесь протирается сквозь частое сито и прессуется. Полученные изделия не спекаются предварительно, а непосредственно подвергаются механической обработке для придания точных размеров и форм, после чего сушатся до полного удаления растворителя и синтерируются окончательным единственным комбинированным спеканием, резко отличающимся от существующих режимов спекания. Спекание металлокерамических сплавов указано во всех способах в температурных пределах, равных 850-1600°, но не выше. Вызвано это, с одной стороны, окклюзией газов раскаленными телами, а с другой стороны, нитрированием или гидрированием компонентов сплава. Указанные вредные явления протекают при высоких температурах (выше 1400°) в значительной степени, так как время синтеровки изделий предлагаются авторами в часа. Синтеровка спрессованных изделий, во всех перечисленных способах спекания протекает вследствие сил сцепления и взаимного растворения составляющих сплав веществ.
Предлагаемый способ, по мнению изобретателей, ускоряет спекание, меняет температурный режим и добавляет указанные моменты синтеровки новыми, весьма важными фактами, резко повышающими качество сплава.
Высушенные изделия загружают в печь с нейтральной или восстановительной газовой средой, после чего температуру подымают в 5-30 минут до максимальной для данного состава; при этой температуре изделия выдерживаются, в зависимости от состава и их объема, 2-60 минут и быстро сбрасываются в жидкость: масло, соленую воду, ртуть и т.д. или охлаждение достигается под струей одной из указанных жидкостей. Изобретателями замечено резкое улучшение механических свойств полученного сплава, повышенная твердость, увеличение вязкости и отсутствие пористости. Улучшение качеств сплава, по мнению изобретателей, вызвано двумя факторами, вводимыми процессом быстрого охлаждения: 1) поверхностное охлаждение делает сжатием сплав монолитным, являясь одним из важнейших моментов глубокой синтеровки, и 2) быстрое охлаждение фиксирует структуру сплава, отвечающую высокой температуре, т.е. аналогично литым сплавам; режущим элементом служит не только карбид, но и твердый раствор карбида в металле присадки.
Уменьшенное время синтеровки позволяет увеличить температуру спекания до 1700-2000° и получать изделия с монокарбидами. Некоторые карбиды дают твердый раствор при высокой температуре с подобранными металлами присадки; в то же время протекают при любых сроках синтеровки вредные явления гидрирования и нитрирования, разрушающие изделия, тем самым не допуская применения смесей на основе этих карбидов для изготовления твердых сплавов.
Предлагаемый способ устраняет эту техническую трудность ступенчатой закалкою, т.е. изделия нагреваются до температуры ниже начала гидрирования и нитрирования и скачка окклюзии газов, после чего подвергаются закалке; полученное тело возможно уже вследствие его сильного уплотнения нагреть до высоких температур и охлаждением в соответствующей жидкости получить полноценный сплав с желаемой оптимальной структурой.
Для некоторых металлокерамических сплавов, в целях образования частиц карбида в вспомогательном металле по размерам, обусловливающим наивысшую прочность и твердость твердого сплава, авторы рекомендуют применить затем отпуск. Температуры отпуска устанавливаются в зависимости от количества вспомогательного металла в сплаве. Результат действия закалки и отпуска может быть достигнут и одинарной обработкой выбором соответствующей скорости охлаждения после спекания.
·1. Способ получения изделий из твердых сплавов спеканием, отличающийся тем, что порошки карбидов и связующих металлов, измельченных до размеров в 1·10-2-1·10-4 мм, замешивают в растворе клеющих веществ в органическом растворителе, механически обрабатывают полученную пластическую массу, высушивают ее и далее, после нагрева до температуры порядка 1300°, охлаждают в жидкости, вновь нагревают до более высокой температуры и снова охлаждают в жидкости.
2. Прием осуществления способа по п. 1, отличающийся тем, что изделие подвергают дополнительному нагреву до более низкой температуры (отпуску).
Авторы
Даты
1934-05-31—Публикация
1932-12-02—Подача