Металлическая связка Советский патент 1981 года по МПК B24D3/06 

Изобретение относится к производству инструмента, в частности касает.ся металлической связки для режущего инструмента из кубического нитрида бо ра для точения инструментальных сталей и сплавов. Известна металлическая связка для изготовления алмазного инструмента и инструмента из кубического нитрида бора, включающая переходный металл IV группы Периодической системы IxpoM и молибден), металл подгруппы железа (никель и бор) l. Использование этой связки для создания режущего инструмента на основе кубического нитрида бора нецелесообразно, так как резцы на этой связке не обладают достаточной технологичностью (низкий выход годных рез цов из-за образования трещин и сколо при их изготовлении) и стойкостью. Цель изобретения - повышение технологичности изготовления режущего инструмента из микропорошков кубического нитрида бора и стойкости путем повышения адгезионной активности и угаропрочности связки. Поставленная цель достигается тем что в связку, содержелую переходный металл IV-VI группы (титан, цирконий молибден), в частности хром, металл подгруппы железа, бор (имеющий эвтектическое или близкое к нему соотношение переходного металла и металла подгруппы железа), дополнительно зведены бориды и/илк нитриды переходных металлов I .V-VI групп при следугадем соотношений компонентов, масс.%: Титан (цирконий, хром, молибден)10-75 Металл подгруппы железа15-32 Бор (углерод)0,1-2 Бориды и/или нитриды переходных металлов IV-VI групп2-70 Эвт кти еское или близкое соотношение в связке переходного металла и металла подгруппы железа обеспечивает относительную легкоплавкость связки (в пределах 950-3400°С) и тем самым дает возможность изготавливать инструмент при низких парс1метрах. 6 процессе спекания происходит взаимодействие переходного металла с кубическим нитридом бора, в результате чего на поверхности зерна кубического нитрида бора образуются ноъне вещества - бориды и нитриды указанных металлов. Как показывают эксперименты, на образование новых соединений затрачивается (в зависимости от условий спекания) до 30-50% титана или других указанных металлов, первоначально присутствующих в связк Поэтому состав металлической части связки становится близким к составу твердых и жаропрочных интерметаллидов в системах титан (цирконий, молибден хром) - металл подгруппы железа, что обеспечивает высокую жаропрочность получаемого кермета. Пределы содержа ния титана (циркония, молибдена, хро ма) и зависящие от них пределы содер жания металла подгруппы же/юза определяются эвтектическими составами сплавов со стороны титана или циркония в бинарных системах титан (цирко ний) - металл подгруппы железа или эвтектическими составами сплавов в системах молибден (хром) - металл подгруппы железа, а также количеством других компонентов/связки. Поэто му содержание титана (хрома, молибде на, циркония) лежит в пределах 1075%, а железа (никеля, кобальта) 15-32%. Введение таких элементов как бор или углерод полезно для некоторого снижения точки плавления металлов подгруппы железа, а также повышения твердости связки; при содержании их менее 0,1% эти элементы не влияют на свойства связки, более 2% - связ ка чрезмерно охрупчивается. Введение боридов и/или нитридов титана, циркония, молибдена, хрома стабилизирует свойства связки и тем сакым устраняет образование трещин в изделиях (особенно целесообразно при больших размерах изделия); По овЬей природе они идентичны вещества образутимся на поверхности зерен КНБ при спеканий и поэтому обладают полной химической и структурной Совместимостью с КНБ. Наличие в связке эти веществ повышает температуру спекани поэ;грму их введение более 70% нежел тельно. При содержании их менее 2% практически не происходит стабилизации свойств связки. П р и м е р о.. Шихта содержит 70 об.% зерна КНБ крупностью 3-7 мкм и 30 об.% связки, имеющей состав, масс.%: титан 66,2; железо 31,5, углерод 0,3, диборид титана 2. Шихту спекают в камере высокого давления при температуре порядка и давлении 40 кбар в течение б се к. Иолучают изделие высотой 5,6 и диаметром 6 мм. Пример 2. Шихта содержит 75 об.% зерна КНБ крупностью 3-10 мк и 25 об % связки, состав, масс.%: титан 34,9, никель 15, бор 0,1, нитрид титана 50. Шихту спекают в камере высокого давления при температуре около и давлении и 30 кбар, в течение 8 сек. Получают изделие высотой 6 и диаметром 8 мм. П р и м е р 3. Шихта содержит 65 об.% зерна КНБ крупностью 3-10 мкм и 35 об,% связки состав, масс.%: молибден 11, железо 28,9, бор 0,1, диборид титана 70. Спекание Ведут в камере высокого давления при температуре около и давлении 40 кбар. в течение 12 сек. Получают изделие высотой 6 и диаметром 8 мм. Пример ,4. Шихта содержит 60 об.% зерна КНБ крупностью 40 мкм и 40 об.% связки, состав масс.%: цирконий 75, углерод 0,2, железо 15, диборид циркония 9,8, Спекание ведут в камере высокого давления при 10 00с и давлении 10 кбар. в течение 30 сек. Получают изделие высотой 10 и диаметром 16 мм. П р и м е р 5. Шихта содержит 70 об.% зерна КНБ крупностью 40 мкм и 30 об.% связки, состав масс.%: хрсян 20,6, кобальт 17,4, бор 2,0, диборид хрома 60. Спекание ведут при и давлении 45 кбар в камере высокого давления при выдержке 15 сек. Получают изделие высотой 5 и диаметром 6 мм. Пример 6. Шихта содержит 70 об.% зерна КНБ крупностью 3-10 мкм и 30 об.%, связки, состав масс.%: титан 14,9, цирконий 10, железо 10, никель 5, углерод 0,1 диборид циркония 30, нитрид титана 30.. Спекание ведут в камере высокого давления при 1200°С и давления 35 кбар в течение 12 сек. Получают изделие диаметром 10 и высотой 8 мм. Пример 7. (Изготовление образцов на известной связке). Шихта содержит 70 об.% зерна КНБ крупностью 7-3 мкм и 30 об.% связки, состав масс.%: титан 9,5, медь 5, олово 2, никель 14,5, карбид хрома 70. Спекание ведут в камере высокого давления при 1300 С и давлении 40 кбар. Получают изделие высотой 6 и диаметром 8 мм. Образцы, спеченного материала по примерам 1, 3 и 7 испытывают на операциях точения закгшенной стали твердостью 55 RC по режимам, установ- i енным в ТУ на композиционные материалы на основе КНБ. Одновременно испытывают, образцы композита 05, спекамые без использования мет аллическоо связующего. Результаты испытаний представлены в таблице. Таким образом, по стойкости и те нологичносфи резцы на предлагаемой связке превосходят резцы, изготовле ные на известной связке и стандартн композиционные материалы на основе КНБ (композит 05). Формула изобретения Металлическая связка, преимущест венно для инструмента из кубическог нитрида бора, содержащая переходный метгшл IV-VI групп Периодической систекы, металл подгруппы железа, бор, отлич ающаяс я тем, что, с целью повышения стойкости инструмента и ., улучшения технологичности его изготовления, в связку дополнительно введены бориды и/или нитриды переходных металлов IV-Vl групп при следующем соотношении компонентов масс.%: Переходный металл IV-VI групп (титан, цирконий, молибден, хром)10-75 Металл подгруппы железа15-32 Бор0,1-2 Бориды и/или нитриды переходных металлов IV-VI групп 2-70 Источники информации, принятие во внимание при экспертизе 1. Патент США 3496682, кл. 51-309, опублик. 1970.