Спосіб ступеневого нормалізуючого спікання дрібнозернистих твердих сплавів груп вк, вн

Реферат: Спосіб ступеневого нормалізуючого спікання дрібнозернистих твердих сплавів груп ВК, ВН включає твердофазне і остаточне рідкофазне спікання у водневому середовищі. Перед остаточним спіканням проводять ступеневе нормалізуюче, твердофазне спікання у водневому середовищі у декілька стадій. UA 92998 U (12) UA 92998 U UA 92998 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до порошкової металургії і може бути використана у виробництві дрібнозернистих твердих сплавів. Відомо спосіб твердофазного (нормалізуючого) спікання твердих сплавів (див. В.П. Бондаренко, Э.Г. Павлоцкая. Спекание вольфрамовых твердых сплавов в прецизионноконтролируемой газовой среде - К.: Наук, думка, 1995. - С. 94-98), який включає твердофазне спікання у водні за температури 900-1050 °C перед остаточним рідкофазним спіканням. Недоліком цього способу є активне обезвуглецьовування твердих сплавів вище температурі 800 °C, що приводить до утворення в структурі дрібнозернистих твердих сплавів значної мікропористості та аномального росту зерен карбіду вольфраму. Вміст вуглецю у сплаві такий, що вже на твердофазній стадії спікання не можливо гарантувати отримання двофазних твердих сплавів і як наслідок одержання неякісних твердосплавних виробів. В основу заявленої корисної моделі поставлено задачу розробки такого способу ступеневого нормалізуючого спікання дрібнозернистих твердих сплавів марок ВК та ВН, що забезпечило б отримання твердого сплаву стехіометричного складу і якісних твердосплавних виробів із нього. Для вирішення цієї задачі створено спосіб ступеневого нормалізуючого спікання дрібнозернистих твердих сплавів груп ВК, ВН, що включає твердофазне їх спікання, причому, відповідно до корисної моделі, проводять ступеневе нормалізуюче спікання у водневому середовищі у три стадії. Нормалізуюче спікання в першу стадію проводять за температури близько 950 °C. На другій стадії температура нормалізуючого спікання становить біля 1150 °C, на третій стадії близько 1250 °C. Причино-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються, і технічними результатами, які досягаються при її реалізації полягає в наступному. При нормалізуючому спіканні за температури близько 950 °C у сплавах відбувається вигорання каучуку. При спіканні за температури близько 1150 °C проходить насичення сплаву вуглецем до його стехіометричного складу. Спікання за температури близько 1150 °C може проводитись кілька разів. В залежності від кількості та тривалості проведених нормалізуючих спікань за температури близько 1150 °C у дрібнозернистих сплавах спостерігається покращення початкового стану структури сплаву, яке зберігається до кінцевого спікання. Спікання за температури близько 1250 °C дозволяє більш повно видалитися газам з об'єму заготовки сплаву до захлопування пор та отримати менший розмір наявних пор. Зменшення пористості дає змогу підвищити фізико-механічні властивості дрібнозернистих твердих сплавів, спечених у водні та вакуумі до рівня цих властивостей сплавів, виготовлених компресійним спіканням. Технічне рішення, що заявляється, пояснюється наступними прикладами його здійснення. Приклад. Пресують зразки (штапики) із дрібнозернистої суміші марки ВК6 ОМ, замішаної розчином синтетичного каучуку у бензині. Штапики розміщують у графітовому човнику з графітовою крупкою, які завантажують у електропіч. Як газове середовище використовують водень з точкою роси близько 50 °C і вмістом кисню менше 0,0001 %. Кількість газу необхідного для спікання складає біля 2 л/хв. Ступеневе нормалізуюче спікання штапиків проводять спочатку за температури близько 950 °C з витримкою до 2 год., щоб повністю вигорів каучук. Потім підвищують температуру у печі до температури близько 1150 °C. При цій температурі можливе повторне спікання для того, щоб відбулося повне насичення сплаву вуглецем до його стехіометричного складу. Наступне спікання проводять при підвищеній температурі близько 1250 °C, яке дозволяє видалитися газам з об'єму зразка до захлопування пор та отримання наявних пор меншого розміру. Потім проводять остаточне спікання сплавів при температурі близько 1420 °C в середовищі водню або вакуумі. Спосіб був реалізований також за прототипом. Визначено фізико-механічні властивості та структура спеченого сплаву. Дані наведені в таблиці. Як видно із таблиці, при використанні запропонованого способу ступеневого нормалізуючого спікання дрібнозернистих твердих сплавів марки ВК6 ОМ, спечені зразки, отримані цим способом мають фізико-механічні властивості та структуру на рівні державних стандартів (ГОСТ 3882-84). Значення фізико-механічних властивостей та структура зразків спечених по режимах, які використовувались при виготовлені прототипу, дещо уступають значенням, які отримані відповідно заявленого способу. Наприклад, межа міцності при згині (Rвт, МПа) та стиску (Rст, ; 1/2 МПа) зросла на 10 % та 20 % відповідно, а тріщиностійкість (К1с, МПам ) на 12 % у зразках виготовлених по режимах заявленого способу у порівнянні з властивостями зразків виготовлених по прототипу. Крім цього кількість пор та їх розмір зменшився у спечених зразках заявленого способу. Вміст вуглецю у сплавах, спечених по заявленому способу наведено в таблиці і знаходиться в межах технічних вимог. 1 UA 92998 U З результатів, наведених в таблиці, робимо наступні висновки: заявлений спосіб ступеневого нормалізуючого спікання дрібнозернистих твердих сплавів груп ВК, ВН дозволить виготовляти дрібнозернисті тверді сплави та вироби із них, завдяки зменшенню їх пористості з властивостями на рівні державних стандартів. 5 Таблиця Фізико-механічні властивості та структура дрібнозернистого твердого сплаву марки ВК6 ОМ* Хімічний склад, Фізико-механічні властивості % мас. Режими спікання Вміст К , до 50 О2 не 1с ρ, Нсм, Rbm, Rст, Сзаг. Свіль. МПа мкм, 3 HRA більше 1/2 г/см кА/м МПа МПа ×м % об'єм Штапики сплаву ВК6 ОМ, ступеневе нормалізуючи спікання при Заявлений температурах ~ 5.75 0,20 0,50 14,4 15,11 91,3 21,2 1590 3460 спосіб 950 °C; ~1150 °C; ~ 1250 °C, кінцеве спікання при температурі ~ 1470 °C Штапики сплаву ВК6 ОМ, нормалізуючи спікання при Прототип температурах 5,90 0,25 0,58 12,9 14,70 90,5 18,5 1440 2890 900-1050 °C, кінцеве спікання при температурі 1470 °C 14,7ГОСТ 3882 90,5 - 1274 15,0 Розподіл перерізів зерен WC по розмірах (мкм), % Ступінь пористості Вміст Кількість графіту, пор % 1 51>100 100 мкм мкм Д-1 0,1 Д-2 0,2 54 0,2 2 3 4-5 6-7 8 7 сліди по всій 72 20 8 поверхні сліди 0,2 85 80 18 2 Примітка. 1. *Вміст карбіду танталу 2,0 % мас, карбіду вольфраму 92 % мас. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 1. Спосіб ступеневого нормалізуючого спікання дрібнозернистих твердих сплавів груп ВК, ВН, що включає твердофазне і остаточне рідкофазне спікання у водневому середовищі, який відрізняється тим, що перед остаточним спіканням проводять ступеневе нормалізуюче, твердофазне спікання у водневому середовищі у декілька стадій. 2. Спосіб ступеневого нормалізуючого спікання дрібнозернистих твердих сплавів груп ВК, ВН за п. 1, який відрізняється тим, що першу стадію спікання проводять при температурі близько 950 °C до повного вигорання каучуку. 3. Спосіб ступеневого нормалізуючого спікання дрібнозернистих твердих сплавів груп ВК, ВН за п. 1, який відрізняється тим, що другу стадію спікання проводять при температурі близько 1150 °C до насичення сплаву вуглецем до верхньої границі двофазної області системи WC-Co. 4. Спосіб ступеневого нормалізуючого спікання дрібнозернистих твердих сплавів груп ВК, ВН за п. 1, який відрізняється тим, що третю стадію спікання проводять при температурі близько 1250 °C до остаточного видалення газів із заготовки сплаву та захлопування пор. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2