Зносокорозійностійкий композиційний матеріал на основі карбіду хрому

Зносокорозійностійкий композиційний матеріал на основі карбіду хрому, який містить карбід хрому і нікель, який відрізняється тим, що додатково містить карбід вольфраму при наступному співвідношенні компонентів (мас.%): нікель 10-20 карбід вольфраму 1-10 карбід хрому решта. (19) (21) u201000737 (22) 26.01.2010 (24) 12.07.2010 (46) 12.07.2010, Бюл.№ 13, 2010 р. (72) НАУМЕНКО ВОЛОДИМИР ЯКОВИЧ, ІВЧЕНКО ВОЛОДИМИР ІВАНОВИЧ, ЧЕРВОНЕНКО ЛЕСЯ ВАЛЕРІЇВНА (73) НАУМЕНКО ВОЛОДИМИР ЯКОВИЧ 3 Карбід вольфраму 1-10 Карбід хрому Решта. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак корисної моделі і технічного результату очевидний із нижченаведеного опису. Як основа матеріалу використовуватиметься карбід хрому (Сr3С2), що має порівняно високу твердість і міцність, однак він дуже крихкий і застосування його без металічних зв'язок неможливе. Уведення до складу матеріалу нікелю в зазначеному співвідношенні дає змогу підвищити його пластичність. Введення карбіду вольфраму в межах 1-10 мас. % сприяє підвищенню питомої ваги карбідохромонікелевого сплаву, його твердості, межі міцності на стискання і згинання, а також стійкості проти механічного зносу при збереженні достатньо високої корозійної стійкості. Це досягається тим, що введення карбіду вольфраму сприяє кращому розчиненню карбіду хрому в нікелю, а також утворенню при спільній кристалізації складних карбідних фаз (Cr, Ni, W)7С3 з високою мікротвердістю. Крім того, введення карбіду вольфраму сприяє диспергуванню зерен карбідохромового сплаву, що також приводить до підвищення механічних властивостей композиційного матеріалу, а також стійкості проти механічного зносу. Структурними складовими матеріалу є складні карбіди хрому і вольфраму (Cr, W)3C2, (Cr, W, Ni)7C3, які містять 14-16% хрому і мають високу корозійну стійкість завдяки присутності 10-20мас.% Ni. Запропонований матеріал може використовуватись як матеріал деталей машин і пристроїв, які працюють в умовах високих ударних навантажень, великого зносу і механічного тертя, агресивних середовищ, високих температур та ін. Матеріал одержували таким чином: шихту з порошків карбіду хрому, нікелю і карбіду вольфраму з розміром частинок 30-50 мкм розмелювали з одночасним перемішуванням в кульовому млині за загальноприйнятою методикою одержання матеріалів в порошковій металургії. Змішування і розмелювання вихідних компонентів здійснювалося в середовищі етилового спирту з розрахунку 0,4-0,6л. на 1кг суміші. Тривалість розмелювання становить 72 год. Розмелену до питомої поверхні 2100 м2/кг шихту сушили на повітрі до повного видалення спирту, просівали через сито 01 (ДЕСТ 3584 - 87), замішували на пластифікаторі 5%-ному розчині синтетичного каучуку в бензині до одержання сметаноподібної маси. При цьому на 1кг суміші витрачали 0,3-0,4 л. пластифікатора. Суміш сушили в сушильній шафі при температурі 40±10°С протягом 2- 3-х годин, потім протирали через сито 042 і пресували зразки в закритих сталевих прес-формах при тиску 100-150МПа. Спре 51314 4 совані зразки сушили в сушильній шафі при кінцевій температурі 175±5°С протягом 2-х годин до повного видалення бензину. Зразки після сушіння піддавалися попередньому спіканню в середовищі водню при температурі 900-950°С протягом 1-єї години для видалення пластифікатора. Остаточне спікання здійснювали у вакуумній електропечі типу СШВЛ у вакуумі 1,33 10-3 Па в інтервалі температур 1250-1350°С. На отриманих зразках визначали фізико - механічні і хімічні властивості матеріалу: питому вагу, твердість, відносну зносостійкість, межу міцності на стискання і згинання, ударну в'язкість, швидкість корозії, які наведені в таблиці. Вагу зразків визначали на аналітичних вагах (ДЕСТ 29329 - 92), межу міцності на стискання - за стандартною методикою (ДЕСТ 4651 - 82), межу міцності на згинання (ДЕСТ 1252 - 78), ударну в'язкість за (ДЕСТ 9452 - 60),твердість за Роквеллом (ДЕСТ 23677 - 79), на приладі ТК - 2М при навантаженні 588±1 Н (шкала HRA). Питому вагу розрахували за формулою: P , де V P - вага зразка, г ; V - його об'єм, см3. Відносну зносостійкість визначали за формулою: Pe м , де E Рм е Р е , Рм - відповідно знос маси еталона і зразка, г; - щільність еталона і зразка, г/см3.; Швидкість корозії розрахували за формулою: m0 m1 , де К S m0 - початкова маса, г; m1 - маса зразка після е, м видалення продуктів корозії, г; S - площа зразка до випробування, м2; - час випробування, год. З наведених в таблиці властивостей видно, що матеріал, який заявлений за № 3, має найбільшу міцність на стиснення і згинання, найбільшу твердість, саму високу стійкість проти механічного зносу при збереженні високої стійкості проти корозії. Матеріал, що заявляється можна використовувати в якості матеріалу для деталей, які працюють в умовах високих ударних навантажень, образивно-механічного зносу, агресивних середовищ (як кислих, соляних так і лугових), наприклад, при виготовленні клапанних пар «сідло-куля» для нафтових свердловинних насосів. 5 51314 6 Таблиця Фізико - механічні та хімічні властивості пропонованого матеріалу і прототипу Склад мамас.% Границя теріалу, Питома Границя міцУдарна Твер№ міцності на в'язкість, дість, вага , ності на стисп/п згинання, нення, МПа г/см3 10-5 Дж/м2 HRA Сr3С2 Ni WC МПа 1 2 3 4 5 83 81 79 77 75 15 15 15 15 15 2 4 6 8 10 85 11 Fe-3 А1-1 7,19 7,34 7,54 7,69 7,86 3550 3650 3860 3840 3760 6,85 3500 Комп’ютерна верстка М. Мацело 1220 1260 1310 1280 1260 Прототип: 1200 Відносна зносостійкість Е,% 0,22 0,24 0,26 0,24 0,22 86 87 88 87 87 2,4 2,2 2,1 2,2 2,3 0,22 85 2,4 Підписне Швидкість корозії К, г/м2 Кисле Лугове середо- середовище вище 0,17 0,13 0,17 0,12 0,16 0,13 0,18 0,15 0,18 0,14 0,16 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 0,12