Способ получения сплавов высокой твердости Советский патент 1935 года по МПК C22C38/08 C21D6/00 C22C38/10 

Как известно, двойные сплавы, как например железоволь.фрам с 10-ЗО /оМ содержанием вольфрама, можно улучшить путем закалки от высоких температур и отпуска до низких температур. Однако получаемая при этом степень твердости не дает возможности практического прнменення такого рода сплавов. Так например, наибольшая твердость сплава железа с 30% содержанием вольфрама, достигаемая закалкой от 1450° и отпуском в течение двух часов до 700°, составляет всего лишь 450 единиц по Бринелю; при этом сплавы получаются весьма хрупкими, н нх применение по сравнению со сталью других сортов не дает никаких преимуществ.

Улучшение качества тайого рода сплава может быть осуществлено до более высокой степени твердости путем добавления к снлавам третьего элемента, Такнм образом может быть получаем

(196)

железный сплав, практически свободный от углерода и содержащий от 2% до 4% вольфрама и от 2°/о до 40% кобальта, причем вольфрам может быть полностью или частично заменен молибденом. Помимо этого в качестве добавочных металлов могут быть применены кобальт, никель, марганец, кремний и т. п. в количестве от 2P/Q до 40%.

Согласно изобретению подобного рода железный сплав подвергают резкому охлаждению с температурой выше 900 с последующим отпуском при температурах 400 - 800°.

В качестве примера можно указать сплав железа с содержанием 15% вольфрама, 30% кобальта и 0,08% углерода, который закаливается от 1250° и отпускается в течение часа при 600°. При этом твердость достигается равной 800 единиц по Бринелю. Такие железные

снлавы имеют большое значение в качестве материала для изготовления режущих инструментов большой произ150дительности, аналогичной быстрорежущей стали и твердым сплавам, а также для деталей машин, к которым предъявляется требование большого сопротивления истиранию в особенности там, где способность сплава к резанию или сопротивлению изнашиванию должна сохраняться также и при высоких температурах. Так например, подобные сплавы могут быть предназначены для изготовления резцов, фрез, напильников, волочильных колец, очков и т. п.

Помимо уже отмеченных возможностей сплава последний может обрабатываться и после закалки. Таким образом изготовленный инструмент не требуется разогревать до высокой температуры закалки, вследствие чего устраняется деформация материала, наблюдаемая обычно при закалке, и связанная е нею нежелательная, но обязательная окончательная обработка. Кроме этого устраняется сильное угорание металла. Инструменты могут быть отпущены даже в нейтральной или восстановительной атмосфере.

Описанные выше сплавы, помимо материалов высокой твердости, могут быть применимы также и в качестве постоянных магнитов, так как они отличаются не только большой задерживающей силой и большим остаточным магнетизмом, что весьма важно для постоянных магнитов, но и еще по сравнению с мартенситными углеродными сортами стали, обычно идущими на приготовление постоянных магнитов, обладают стойкостью по отношению к температуре и к отпуску. Так например, если сплав отпускать при 700°, то при практическом его применении до такой же температуры наблюдается стойкость в отношении температуры. После нагрева на более высокие температуры сплавы возвращаются при охлаждении к исходному состоянию. Такое свойство часто является необходимым при изготовлении деталей таких машин, аппаратов и измерительных приборов, как, например регуляторов температуры, контактов и т. п.

В качестве примера сплав, применяемый в качестве постоянных магнитов, содержит 15% вольфрама, 30% кобальта, а остальное железо. Если такой сплав отпускать с 1200° и держать в течение часа на уровне 700, то получается задернсивающая сила около 95 гаусс. Сплав, обработанный таким образом, может быть подогрет до температуры около 700° без изменения есо. магнитных свойств и твердости.

Для изготовления постоянных магнитов и таких, которые, как например магниты для радио-громкоговорителей, в работе получают добавочное возбуждение, обычно применяют почти исключительно сталь со значительным содержанием углерода. Для получения необходимых магнитных велич;-1н эту сталь приходится закаливать путем быстрого охлаждения. Но после закалки сталь, имея большую твердость, становится хрупкой и поэтому не может быть обработана механически. Между тем для облегчения производства и для получения новых магнитных форм очень часто является необходимым иметь магниты в таком состоянии, при котором они, обладая надлежащими магнитньми свойствами, позволяли бы производить механическую обработку.

Согласно изобретению, для получения постоянных магнитов, поддающихся механической обработке, применяют железный сплав, свободный от углерода или бедный углеродом содержанием от 2% до 80% кобальта и от . до 35% вольфрама, или одного из элементов группы: молибден, хром, марганец, алюминий, кремний, и подвергаемый быстрому охлаждению с температуры выше 800° без последующего отпуска.

Содержание железа в этом сплаве долнсно быть такое, чтобы сплав при быстром охламадении с высоких темпе ратур обладал достаточной степенью вязкости.

Пример 1. Салав с содержанием 30% кобальта, 15% вольфрама, 0,08% углерода, 0,1% кремния, 0,6% марганца (сера и фосфор в качестве загрязнений), а остальное - железо, был быстро охлажден в масле с темлературой 1100°. При этом коэрцитивная сила магнита составляла от 100 до ПО гаусс.

а величина остаточного магнетизма от 9000 до 10000 гаусс, В таком состоянии сплав MOHiHO было хорошо обрабатывать резанием на станках, а также штамповать в холодном состоянии.

Содернсание вольфрама может быть в таком магнитном сплаве полностью или частично заменено хромом, марганцем, молибденом, ванадием, бериллием, алюминием, кремнием или никелем, как в отдельности, так и в совокупности.

Пример 2. Сплав с содержанием 30% кобальта, 15% вольфрама,0,06% углерода, 0,56% ванадия, а остальное-железо, дал после быстрого охлаждения с 1100° коэрцитивную силу в 108 эрстед, остаточный магнетизм в 9500 гаусс, при твердости в 340 единиц по Бринелю. Вязкость, измеренная сужением, равнялась 32%. Брусок из такого сплава может быть в этом состоянии согнут на 180°.

Пример 3. Сплав с содержанием 40% кобальта, 11% марганца, 003% углерода, остальное--нселезо, дал после быстрого охлаждения с 1200° крэрцетиеную силу в 65 эрстед, остаточный магнетизм в 8800 гаусс и твердость лишь в 340 единиц по Бринелю.

Пример 4. Сплав с содержанием 37% кобальта, 5% хрома, 0,05% углерода, остальное - железо, дал после быстрого охлаждения с 900° коэрцитивн ю силу в 78 эрстед, остаточный магнетизм в 9200 гаусс, при твердости лишь в 320 единиц по Бринелю.

Проницаемость при постоянных магнитах не измеряется, так как она играет

роль лишь при магнитах из мягких сплавов. Как указывает степень твердости всех примеров, сплавы весьма вязки в присутствии закаленной углеродистой стали, которая обладает-,:, твердостью в 650 единиц по Бринелю и тверда,как стекло, и таким образом могут быть обработаны механически после быстрого охлаждения.

Предмет патента.

. 1. Способ получения сплавов высокой твердости, применимых также в качестве постоянных магнитов, отличающийся тем, что железный сплав, содержаш,ий 2-40% вольфрама, 2-40% кобальта и практически свободный от углерода, подвергают резкому охлаждению с температурой выше 900 с последующим отпуском при температурах 100 - 800°.

2 При осушесталении способа по п. 1 применение сплавов, в коих вольфрам частично или полностью заменен молибденом.

3. При осуществлении способа по п. 1 для получения поддающихся механической обработке постоянных магнитов применение безуглеродистых железных сплавов с содержанием 2 - 80% кобальта и 2 - 35% вольфрама или одного из элементов группы: молибден, хром, марганец, алюминий, кремний, подвергаемых быстрому охлаждению с температурой выше 800° без последующего отпуска.