Металева зв’язка на основі заліза для абразивного матеріалу, що містить алмази

ос ДЛЯ СЛУЖІБНОІО ПОЛЬЗОВАНИЯ J K J № СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ ПРИ ГННТ СССР S I L 1476261 А1 (51) 4 В 24 D 3 / 0 6 , 3/34, С 22 С 38/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4249777/3f-02 (22) 07.05.87 * * (71) Институт сверхтвердых м а т е р и а лов А УССР Н (72) П.А.Нагорный, А.И.Боримский, В.Г.Делеви и Т.Ю.Чипенко (53) 6 2 1 . 7 6 2 : 6 6 9 . 0 1 8 . 5 8 ( 0 8 8 . 8 ) (56) Е.Г.Коновалов и д р . Осьовы электроферромагннтной обработки, Минск, 1974, с , 5 3 - 5 7 , 7 Ь 7 7 . Авторское с в и д е т е л ь с т в о СССР V 737203, к л . В 24 D 3/34, 1976. (54) МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ СВЯЗКА Н ОСНОВЕ А ЖЕЛЕЗА ДЛЯ АЛМАЗОСОДЕРЖАЩЕГО АБРАЗИВНОГО МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к алмазосодержащим материалам для м а г нитно-абразивной обработки, п о л у ч а е мым при высоких давлении и т е м п е р а т у р е . С целью повышения магнитных и прочностных х а р а к т е р и с т и к м а т е р и а л а предложена металлическая с в я з к а на основе ж е л е з а , содержащая 417 мас.% кремния, причем она с о д е р жит кремний и железо в виде с п л а в а . Магнитная восприимчивость получаемог о материала ( 1 , 9 - 2 , 5 ) • 1 0 " м э / к г , разрушающая н а г р у з к а ч а с т и ц з е р н и с тости 315/100 10-19 Н. 2 т а б л . 1 V Изобретение относится к порошковой металлургии, в ч а с т н о с т и к алмазосодержащим материалам для магнитно-абразивной обработки, получаемым при высоких давлении и т е м п е р а т у р е . Целью изобретения я в л я е т с я повышение магнитных и прочностных х а р а к теристик алмазосодержащего а б р а з и в ного м а т е р и а л а . Предложена металлическая с в я з к а на основе железа для алмазосодержащего а б р а з и в н о г о материала, содержащая 4-17 мас.% кремния, причем она содержит кремний и железо в виде сплава. Предложенная металлическая с в я з к а в п р о ц е с с е получения алмазосодержащего материала и з реакционной шихты, содержащей металлическую составляющую и графит, выполняет несколько , функций: і 16-89 а) поверхность частиц металлической связки, взаимодействующая с графитом, является катализатором процесса синтеза алмазов; б) металлическая связка заявленного состава обеспечивает аномально низкую скорость роста зоны контактного плавления ьа границе сплава железо - кремний с углеродом, что в сочетании с замедлением диффузии углерода в этой зоне в присутствии кремния защищает объем частиц от проникновения углерода, препятствуя образованию в нем цементита н повышая тем самым прочность получающегося материала; в) свободный по указанной причине от углерода объем частиц металлической связи сохраняет высокие магнитные характеристики. 1476761 Изобретение иллюстрируется следующими примерами. Бо всех примерах для приготовления металлической связки использовался порошок технического железа марки П 2М ГОСТ 9849-74 и кремний марки Ж КрО ГОСТ 2169-73 в виде частиц р а з мером не более 3 мм. Для приготовления металлической связки ее компоненты, взятые в т р е буемом массовом соотношении, з а г р у жали в смеситель и смешивали в т е ч е ние 20-30 мин для получения гомогенной смеси. Затем смесь порошков п о мещали в алуидовый тигель плавильной установки и расплавляли при температуре 1550 С, Расплав выдерживали в течение 10-15 мин, после чего охлаждали со скоростью 20-30°С/мин до 20 комнатной температуры. Полученные цилиндрические слитки измельчали путем порезки на токарном станке с п о мощью специальных р е з ц о в . Затем полученную стружку рассеива~25 ли на ситах, отбирая для опытов ч а с тицы сплавов нужной з е р н и с т о с т и , З е р нистость определялась по основной фракции, преобладающей по массе. Приготовление сплава никель 30 марганец для металлической связки по прототипу осуществляли подобным образом, сплавляя при температуре 1450°С предварительно подготовленную гомогенную смесь взятых в массовом соотношении 40:60 электролитического 35 порошка никеля марки ПНХ-1 по ГОСТ 9222-71 в состоянии поставки и марганца марки МР1 по ГОСТ 6008-75, измельченного в щековой дробилке до получения порошка с размерами частиц 40 1-2 мм. Полученные слитки дробили и рассеивали на ситах описанным с п о собом. Для сопоставимости результатов 45 во всех случаех применяли железо (в опытах по прототипу) и сплав железа, с кремнием (по изобретению) с размером частиц основной фракции 250/100 (содержание фракции 315/250 не более 2 мас.%, фракции 100/80 50 не более 5 мас.%)і сплав никеля с марганцем с размерами частиц основі ной фракции 80/63 (содержание фракции 63/50 не более 7 мас.%, фракции 100/80 - не более 5 мас,%). 55 I Затем металлическую связку использовали как один из компонентов р е а к ционной шихты. Для приготовления реакционной шихты брали в заданном массовом соотношении порошок металлической связки и порошок графита марки ГМЗ-ОСЧ-7-3 при ТУ 48-20-9О-7О (или частично ГСМ-1 и ГСМ-2 по ГОСТ 18191-78)..Порошок графита ГМЗ-ОСЧ-7-3, применявшийся для приготовления шихты, имел размер частиц основной фракции 100/. /80 (содержание фракции 80/63 не более 5 мас.%), фракции 125-100 - не более 3 мас,%). Порошки графитов, марок ГСМ-1 и ГСМ-2 брались в состоянии поставки. Соотношение графит - металлическая составляющая в шихте составляло 40:60, Компоненты шихты смешивали в т е чение 1 ч для получения гомогенной смеси в смесителе. Для получения алмазосодержащего абразивного материала шихту помещали в контейнер у с т ройства для создания высокого д а в л е ния и температуры и подвергали в о з действию давлением 5,5 ГПа и температурой в области термодинамической стабильности алмаза (давление определяли с точностью ± 0, 2 ГіГа по г р а дуировочной шкале устройства, температуру с точностью ± 2 5 С с помощью термопары градуировки ПР 3 0 / 6 ) . Нагрев шихты осуществляли пропусканием через нее электрического тока, выдерживая при нужной температуре 10 с , после чего отключали н а г р е в . При этом происходило очень быстрое охлаждение полученного материала за счет отвода тепла охлаждаемыми д е т а лями прессовой установки. Через 30 с после отключения нагрева снижали давление в устройстве и извлекали спеки. Во всех случаях количество шихты, помещаемой -в контейнер, составляло 2,5 г» Перед помещением в контейнер шихта прессовалась давлением порядка 750 кг/см. 2 для получения плотного брикета. Полученные спеки подвергали обработке смесью соляной и серной кислот для удаления частиц металлической связки, на которые не произошло наращивания алмазного слоя, а также сильным окислителем (например, хромовым ангидридом) для окисления оста-точного графита, не превратившегося в алмаз. При такой обработке происходило очень быстрое растворение 0 в 1476761 Плотность алмазосодержащего абрачастин металлической связки, не имеющих алмазного покрытия (за время зивного материала определяли методом не более 15 мин), после чего процесс гидростатического взвешивания. растворения металлической связки прекращался f что контролировалось Составы и свойства предложенного как визуально, так и методом контрои известного материалов представлеля плотности. ны в табл.1 и 2, После химической обработки полуЮ ченный алмазосодержащий абразивный материал представлял собой плотные Как следует из данных, представблоки различной (преимущественно циленных в табл.1 и 2, использование линдрической) формы с линейными р а з металлической связки предложенного мерами до 3-5 мм. В дальнейшем эти состава для получения алмазосодержаблоки подвергали дроблению в щековой щего абразивного материала позволяет дробилке и рассеивали по фракциям в не менее чем в 1,35 раза повысить соответствии с ГОСТ 9206-80, Путем механическую прочность частиц одной соответствующей регулировки рабочих зернистости и не менее чем в 1,4 разазоров в дробилке можно достигать за повысить магнитную воспринмчиг максимального содержания (~80 мас.%) 20 вость материала. За счет этого зна1* в продукте дробления частиц необхочительно расширяется диапазон примедимой фракции, выбор которой зависит нения получаемого материала при р а з от того, какую шероховатость поверхличных видах обработки, в том числе ности предполагается получить при и в качестве эффективного абразива абразивной обработке с применением 25 при обработке деталей в магнитном данного материала. Диапазон применяполе. емых частиц 100-315 мкм. Плотность алмазосодержащего абраПосле дробления получаемый алмазозивного материала в зависимости от содержащий абразивный материал предсостава шихты составляет 4,8 ставлял собой алмазные зерна-агрегаты 30 7,2 г / с м 3 . с развитой поверхностью, упрочненные Для частиц алмазосодержащего абкаркасом металлической связки. разивного материала в диапазоне з е р Количественно для состава шихты, нистостей 200/160 - 125/100 абразивприведенного выше, и диапазонов приная способность составляет от 3,0 менявшихся давлений и температур 35 до 4,1 і параметр шероховатости R« получаемый материал содержал 5при обработке в магнитном поле твер45 мас.% алмаза и 55-95 мас.% металдого сплава БК6 - от 0 г 09 до 0,36. лической связки. После дробления из каждой партии Таким образом, разработанная ме«отбирали пробы массой 0,4 г для и з 40 таллическая связка позволяет полу*-. мерения магнитной восприимчивости по чать алмазосодержащий абразивный маметоду Фарадея с погрешностью ±3%. териал с высокими прочностными, а б Прочностные свойства частиц проразивными и магнитными характеристиверяли путем определения разрушающей ками. нагрузки при одноосном сжатии по Г С 9206-80, О Т Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Абразивную способность получаемого алмазосодержащего абразивного маМеталлическая связка на основе териала определяли в соответствии железа для алмазосодержащего абрас Г С 9206-80 по отношению массы О Т о т л и ч а ю 50 зивного материала, сошлифованного синтетического корунщ а я с я тем, что, с целью повышеда к массе израсходованного матения магнитных и прочностных характериала» ристик материала, она дополнительно ІІараметр шероховатости Rq определяли по Г С 2789-73 профилометром О Т при обработке полученным материалом в магнитном поле шлифованных пластинок из твердого сплава ВК6. содержит кремний при следующем соотношении компонентов, мас.Х: Кремний 4 - 1 7 Железо Остальное, причем она содержит кремний и железо в виде сплава. 7h761 Т а б л и ц а 1 Влияние с ост два металчичеекой составляющей на выход алматосодерлащеіо абразивного материала и ет о магнитною восприимчивость Пример Состав металли- Характеристики алмазосодерческой связки, жащего абразивного материала мас.% Средний выход Среднее значение Железо Кремнии за рабочий магнитной восприцикл, г имчивости, х 104 мэ / кг 1 2 3 96 90 83 95 4 4 10 17 Сплав никельмарганец (прототип) 1,88 2,54 1,90 1,38 1,89 2,15 1,70 1,26 5 Т а б л и ц а 2 Механическая прочность алмазосодержащих абразивных частиц Пример Разрушающая нагрузка частиц алмазосодержащего абразивного материала различных зернистостей, Н 3 1 5 / 2 5 0 І25О/2ОО 1 2 3 4 15,2 19,0 12,а 9,2 200/160 160/125 13,7 16,9 11,7 12,4 15,0 10,9 11,2 13,7 10,3 7.7 6,2 4,9 125/100 10,0 12,4 9,8 4,0 Прототип Составы соответствуют табл.1. Редактор Т.Орловская Составитель А,Никифоров Техред М.Ходанич Корректор Э.Лончакова Заказ 629/ДСП Тираж 406 Подписное В И П Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР НИИ 1HU35, Москва, Ж-35, Раушская н а б . , д . 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101