Спосіб одержання литого карбіду вольфраму

Запропоноване технічне рішення належить до технологічних процесів, а конкретніше - до технології одержання литого карбіду вольфраму - реліту - широко використовуваного в якості наплавних твердих сплавів для підвищення зносостійкості і жароміцності деталей машин і механізмів. Відомий спосіб одержання литого карбіду вольфраму - реліту, що полягає в плавленні шихти в гра фітовому тиглі, що складається з вольфраму a-модифікації і сажі, вольфраму b-модифікації в кількості 10-40% від маси шихти, і вольфраму зі змістом кисню не більше 3 мас. % [див. авт. свід. № 1003501, колишн. СРСР]. У даному способі навуглецювання a- і b-модифікацій вольфраму здійснюється, в основному, із сажі, яка входить до складу шихти. До недоліків відомого способу варто віднести те, що використовуваний у ши хті вольфрам a- і b-модифікацій одержують дорогим плазмовим способом, що обмежує обсяги виробництва литого карбіду вольфраму і, отже, його використання. Крім того, поряд з поліпшенням процесу карбідизації вольфраму за рахунок застосування його b-модифікації вже утримуючої визначену кількість вуглецю, виникає необхідність у проведенні додаткових операцій по усередненню шихтови х матеріалів до плавки для забезпечення рівномірного розподілу вуглецю в обсязі шихти, що, у свою чергу, забезпечує його рівномірний розподіл в обсязі отриманого сплаву. Відомий також спосіб одержання литого карбіду вольфраму, що полягає в плавленні шихти в гра фітовому тиглі - човнику, при цьому ши хта складається з порошку вольфраму з добавкою до 15% відходів литого карбіду вольфраму [див. Р. С. Раковский, Г. В. Самсонов, И. И. Ольхов. Основы производства твердых сплавов. Гос. научно-техническое издательство литературы по черной металлургии. М., 1960]. Карбідизація вольфраму відбувається, у більшому ступені, вуглецем футерівки тигля. Недоліком цього відомого способу, визначеного за прототип, є використання в шихті дорогого порошку чистого вольфраму, що значно здорожує одержуваний литий карбід вольфраму й обмежує його використання. Крім того, карбідизація вольфраму відбувається вуглецем, що надходить з футерівки тигля, і, у зв'язку зі швидкоплинністю процесу плавлення, викликаного небезпекою перенавуглецювання, частина вуглецю в отриманому сплаві, знаходиться у вільному стані у вигляді графіту, що знижує механічні властивості одержуваного литого карбіду вольфраму. У основу корисної моделі поставлено завдання по розробці способу одержання литого карбіду вольфраму, зміна складу шихти в якому, дозволяє забезпечити більш високий вміст вуглецю в сплаві в зв'язаному етані у вигляді WC – W2C, знизити зміст вуглецю в сплаві у вільному стані у виді включень графіту і, тим самим, підвищити механічні властивості реліту при зниженні матеріальних витрат на його виробництво. Поставлене завдання розв'язується за рахунок того, що в способі одержання литого карбіду вольфраму, який полягає в плавленні шихти, згідно з корисною моделлю, шихта складається з низьковуглецевого карбіду вольфраму і відходів лито го карбіду вольфраму при наступному співвідношенні компонентів: низьковуглецевий карбід вольфраму 30,0-70,0 % відходи литого карбіду вольфраму 70,0-30,0 % Відомо, що основними структурними складовими литого карбіду вольфраму - реліту - є карбід вольфраму WC і евтектика WC-W2C. Під час плавлення шихти, взаємодія вуглецю з розплавом, збагаченим вольфрамом, до перетектичного утворення WC здійснюється в повному обсязі тільки при дуже повільному охолодженні розплаву. Під час виробництва литого карбіду вольфраму згідно зі способом - прототипом здійснюється швидке охолодження розплаву, для забезпечення складу евтектики WC - W2C, і, тому, у сплаві, що кристалізувався, залишається значна кількість вільного вуглецю у вигляді включень графіту, особливо при використанні в шихті чистого порошку вольфраму. Вільний вуглець у виді включень графіту, як матеріалу, що має низьку твердість, значно знижує механічні і службові властивості литого карбіду вольфраму. Відповідно запропонованому способу, під час плавлення литого карбіду вольфраму із шихти, що складається з низьковуглецевого карбіду вольфраму і відходів карбіду вольфраму, утвориться розплав, у якому вуглець знаходиться, в основному, у зв'язаному стані з вольфрамом, тому що в ши хті, що складається з низьковуглецевого карбіду вольфраму і відходів карбіду вольфраму, вуглець вже знаходиться в зв'язаному стані з вольфрамом. А та кількість вуглецю, що у процесі плавлення надходить у розплав з футерівки тигля (човника), в основному, переходить у зв'язаний стан з вольфрамом у вигляді WC - W 2C, і ли ше незначна його кількість залишається в сплаві у вільному стані у вигляді включень графіту. Таким чином, використання шихти з низьковуглецевим карбідом вольфраму і відходів литого карбіду вольфраму значно знижує вміст вільного вуглецю у вигляді включень графіту в сплаві і підвищує його механічні властивості. Під час використанні шихти зі змістом низьковуглецевого карбіду вольфраму і відходів лито го карбіду вольфраму відповідно менше 30,0% і більше 70,0% і більше 70,0% і менше 30,0% призводить відповідно до перенасичення і недонасичення сплаву вуглецем, невідповідності хімічного складу сплаву по вуглецю і, отже, значному зниженню його механічних властивостей. Приклад способу виробництва литого карбіду вольфраму. Виробництво литого карбіду вольфраму здійснювали в печах опору з графітовим трубчастим нагрівачем. У графітовий човник завантажували шихту заявленого складу. Відкритий кінець човника вставляли в літник і човник з літником поміщали в електропіч і робили нагрівання до 2700-3000°С. Після плавлення шихти розплав витримували визначений час, після чого піч нахиляли під кутом 45°. Розплав стікав у літник, а літник разом з човником падав у приймальний пристрій (холодильник), де сплав охолоджувався. Отримані результати представлені в таблиці. Таблиця Склад шихти Вміст Мікротв ердість, Границя стійкості Порошок в ольфраму Низько вуглецев ий карбіду в ольфраму Відходи литого карбіду в ольфраму вуглецю загального, % 98,0 8,0 3,8 90,0 10,0 85,0 15,0 кг/мм 2 Під час розтягування (0°С), sВ , кгс/см2 Під час в игинання (20°С), sвигю, кгс/см2 Під час стиснення, і (200C). s, кгс/см2 2400 38 3,3 13201 3,9 2390 38 3,5 330 3,7 2375 39 3,4 330 Прототип Запропонований спосіб 72,0 28,0 3,5 2000 38 3,4 320 70,0 30,0 3,8 2600 41 3,8 360 50,0 50,0 4,0 2700 42 4-0 380 30,0 70,0 4,1 2730 45 3,9 370 28,0 72,0 4,4 2190 1 39 3,3 330 Отримані результати свідчать про те, що запропонований спосіб виробництва литого карбіду вольфраму реліту, під час використання шихти, яка складається з дешевших низьковуглецевого карбіду вольфраму та відходів карбіду вольфраму, забезпечує при необхідному діапазоні вмісту вуглецю (3,6-4,2) у сплаві більше високі механічні показники.