Спосіб одержання твердого сплаву

1. Спосіб одержання твердого сплаву, який включає пресування шихти, спікання її на першій C2 2 (19) 1 3 90612 4 його довговічність, є міцність сплаву. В той же час, тина, відкладаючись на границях зерен карбіду для виготовлення різального інструменту викорисвольфраму, збільшує крихкість. Ці фактори призтовуються сплави, в яких вміст кобальту не переводять до зменшення механічної міцності і тріщивищує 10-12% (за масою). В умовах різання під ностійкості твердого сплаву і його експлуатаційних дією часто знакозмінних високих термобаричних властивостей, особливо, при роботі у важких умонавантажень, а також тертя стружки, інструмент вах. Крім того, така технологія ускладнюється, піддається інтенсивному зносу та руйнування, що через необхідність розробки спеціальних заходів значно зменшує його довговічність. для введення карбідних інгібіторів у певному стані Одним із шляхів вирішення цієї проблеми є і їх відповідних розмірів. комплексне підвищення конкуруючих властивостей Найближчим технічним рішенням прийнятим - твердості, міцності і тріщиностійкості твердого за найближчий аналог є спосіб одержання твердих сплаву за рахунок створення високощільної, односплавів [див. патент на корисну модель №37244, U рідної, дрібнодисперсної (діаметр зерна менше МПΚ B22F3/12, С22С1/05 опубл.25.11.08 в бюл 1,5мкм) структури з вузьким інтервалом розмірів №22], який включає пресування шихти, спікання ізоструктурної форми зерен WC і високої досконапри нагріванні зі швидкістю 35-40град./хв. до 800лості границь між ними. Добре відомо, що підви850°С з наступною витримкою упродовж 30-40хв., щення твердості, в разі використання традиційної а потім - із швидкістю 50-55град./хв. нагрівають до технології одержання твердого сплаву групи ВК, заданої для даного сплаву температури рідкофазпередбачає зменшення розміру карбідного зерна і ного спікання з наступною витримкою 3-20хв, а вмісту кобальту, що приводить до зменшення їх після цього температуру знижують до температури міцності і тріщиностійкості. твердофазного спікання 1200-1250°С і здійснюють Відомий спосіб одержання твердих сплавів витримку упродовж 60-120хв. [див. B.C. Панов, Α.Μ. Чувилин «Технология и Спосіб реалізується при високій (50свойства спеченных твердых сплавов и изделий 55град./хв.) швидкості нагрівання від 800-850°С до из них», МИСИС, 2001. с.126, 133-138, 142-143], стандартної для кожного сплаву температури рідзгідно з яким спікання спресованої заготовки здійкофазного спікання. Недовготривала витримка при снюють шляхом нагрівання її до температури вицій температурі дозволяє повністю ущільнити поще температури 1350-1480°С, тобто до темпераристу заготовку із стандартних середньозернистих тури утворення рідкої фази, витримки при цій твердосплавних сумішей, що містять кобальту температурі упродовж 30-120хв. і охолодження її більше 15% (за масою), або із сумішей, в яких до кімнатної температури. вміст кобальту менше 10-15%, але з розміром зеНедоліком даного способу є формування нерен WC менше 0,5мкм. Подальше твердофазне однорідної структури - наявністю в ній зерен карспікання заготовки після повного її ущільнення біду вольфраму розміром 0,5-10мкм (окремі зерна унеможливлює інтенсивний ріст карбідних зерен і і їх скупчення мають розмір до 30мкм), кобальтокобальтового прошарку. Це дозволяє без додаткового прошарку розміром 0,5...2мкм, великої заливого розмелу вихідної суміші і без використання шкової пористості, а також крупних (>50мкм) пор, інгібіторів росту зерен WC сформувати однорідну, які є найменш міцною ланкою в структурі сплаву, дрібнодисперсну, структуру сплаву, що підвищує та ініціюють зародження і поширення тріщини, що його твердість і міцність, і як наслідок покращує в значній мірі знижує механічну міцність і тріщиноексплуатаційні характеристики в умовах дії висостійкість твердого сплаву і його експлуатаційні ких статичних навантажень. Реалізація даного характеристики. Ступінь проявлення цих недоліків способу дозволяє підвищувати твердість сплавів способу збільшується при зменшенні розміру карнезалежно від вмісту кобальту. бідних зерен, дефектності кристалічної гратки, Недоліком описаного способу є те, що при йонеоднорідності хімічного складу, а також співвідго реалізації зменшується тріщиностійкість сплавів ношення їх розмірів у вихідному стані. Тому такий в порівнянні із стандартними сплавами тим більспосіб реалізується в основному в технології проше, чим менше вміст кобальту в сплаві та чим мислового виробництва виробів із крупнозернисменший розмір карбідного зерна. Крім цього, зметих твердих сплавів. ншується і ступінь підвищення міцності на згин у Відомий спосіб виготовлення виробів із дрібразі використання середньозернистих сумішей. нодисперсних сплавів WC-Co, [В.А. Фальковський, Так для сплавів з вмістом кобальту 15% (за маЛ.И. Клячко. «Твердые сплавы. - Μ. Издательский сою) міцність на згин є на рівні, а для сплава ВК8 дом «Руда и металлы». 2005. с.347, 366, 372-373, менше міцності сплавів, які спікались за стандарт380-389], згідно з яким спресовані зразки із суміші ною технологією (аналог 1). WC-10Co (% за масою) спікали в дві стадії: попеЦе призводить до зменшення їх експлуатаційредньо при 650°С в водні, а кінцеве спікання зразних властивостей, особливо в умовах дії ударних ка - в вакуумі з витримкою 30хв, при температурі навантажень, для яких вони і призначені. 1400°С. Для зменшення розміру карбідного зерна Причиною є те, що рідкофазне ущільнення і, як наслідок, підвищення твердості сплаву викосплаву реалізується під дією капілярних сил за ристовують карбід ванадію, хрому і танталу, або механізмом проковзування твердих зерен карбіду ніобію. В той же час, наявність в структурі твердовольфраму у матриці. Тому інтенсивність і повнота го сплаву вищенаведених карбідів не перешкоцього процесу в основному залежить від кількості джають локальному росту карбідних зерен і збількобальту в суміші. Наприклад для сплаву ВК20 шують пористість структури. Крім того, кількість рідкої фази з урахуванням 35-ти процентвищеназвані карбіди, розчиняються в металевій ного розчинення карбіду вольфраму в рідкому козв’язці зменшують її пластичність, а деяка їх часбальті складає близько 30 (% об'єм.). Це забезпе 5 90612 6 чує високу щільність заготовки вже протягом 3-х Причинно-наслідковий зв’язок між сукупністю хвилинної ізотермічної витримки, що зумовлює ознак, що заявляється і технічними результатами, високу твердість і достатню міцність на згин. Поякі досягаються при її реалізації, полягає у наступдальше твердофазне спікання призводить до збіному: спікання при температурі, що на 20-80°С льшення міцності границь міжзеренних WC-WC і перевищує стандартну для даного сплаву темпеміжфазних WC-Co та збільшення міцності сплаву ратуру рідкофазного спікання дозволяє збільшити без зменшення його твердості. У разі зменшення кількість рідкої фази для мало- і середньокобалькобальту в сплаві, наприклад до 6-8% (за масою), тових твердих сплавів на 5-10мас.%, в результаті кількість рідкої фази при температурі рідкофазного чого інтенсифікується процес ущільнення пористої ущільнення складає тільки 10-12% (об'ємн.). Це заготовки. Крім цього, збільшується кількість зерен призводить до погіршення умов ущільнення і до карбіду вольфраму, що зв’язані між собою тонкими відповідного збільшення залишкової мікропорисконтактними перешийками, які утворились за метості в структурі сплаву, а також до зменшення ханізмом рідкофазної коалесценції. Це на 10-15% міцності границь зерен карбіду вольфраму і, як збільшує міцність і тріщиностійкість сплаву після наслідок зменшення міцності і тріщиностійкості завершення даної операції без зменшення його сплаву після цієї стадії спікання. Недостатня актитвердості. Достатньо висока мікропористість сплавність дифузійних процесів в умовах твердофазву після цієї операції значно зменшує за час ізотеного спікання при 1200-1250°С не дозволяє суттєрмічної витримки міграцію границь зерен WC і їх во зменшити мікропористість в структурі сплаву, у ріст. Нагрівання при температурі 1200-1250°С і разі зменшення вмісту кобальту, навіть в умовах витримка впродовж 60-120хв дозволяє збільшити довготривалої ізотермічної витримки та підвищити міцність контактних перешийків WC-WC та WC-Co міцність границь, особливо зерен WC, оскільки за рахунок збільшення їх товщини, що веде до вони є стоками вакансій, дислокацій, які утворюнезначного зменшення мікропористості в структурі ються при дифузійних процесах Тому для мало- і сплаву, але без росту карбідних зерен. Це спричисередньокобальтових ( Co