Спосіб виготовлення високощільних дрібнозернистих твердих сплавів

Реферат: Спосіб виготовлення високощільних дрібнозернистих твердих сплавів включає формування заготовки та вакуумне рідкофазне спікання. Після збільшують тиск газу до необхідної величини. Потім здійснюють компресійне спікання з наступним охолодженням у вакуумі. UA 69082 U (12) UA 69082 U UA 69082 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області порошкової металургії, а саме до виготовлення дрібнозернистих твердих сплавів інструментального призначення. Відомий спосіб отримання твердих сплавів (див. Ахметсагиров С.М. та інші. Влияние химической неоднородности и химического состава на циклическую ударную прочность твердосплавных зубков буровых долот на основе карбида вольфрама /Ахметсагиров С.М. та інші // Вестник Самарского государственного технического университета. - 2008 - № 2) згідно з яким спікання спресованої заготовки у вакуумно-компресійній камерній печі здійснюють в чотири етапи: перший - видалення пластифікатора із твердосплавних виробів, другий вакуумне спікання при зниженому тиску газу аргону при температурі спікання, третій - подають газ аргон до тиску 5 МПа, що приводить до максимального ущільнення твердого сплаву і відповідно зменшення його залишкової пористості, четвертий етап - здійснюють охолодження до кімнатної температури під робочим тиском газу. Позитивне значення цього способу є відсутність крупних зерен WC та їх скупчень, зменшення залишкової мікропористості в структурі сплаву при меншій за стандартну температуру спікання. Ефективність цього способу показана на крупнозернистих висококобальтових твердих сплавах ( 10%, але на сплави з 3-8 % кобальту вплив не суттєвий. Тому в технології виготовлення дрібнозернистих мало кобальтових сплавів робочий тиск газу становить 10 МПа. Це потребує використання установок, які б відповідали спеціальним умовам експлуатації. Недоліки описаного способу такі ж самі як і в попереднього - відсутність фіксації швидкості напуску газу. Крім того, охолодження у вакуумі приводить до збільшення адгезійної взаємодії передньої поверхні інструмента з оброблювальним матеріалом в результаті чого знижується його стійкість. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалити спосіб отримання дрібнозернистих твердих сплавів компресійним спіканням, під час якого максимально зменшується залишкова мікропористість в його структурі, підвищуються фізико-механічні та експлуатаційні властивості. Спосіб може бути реалізований для сплавів груп ВК, ТК і ТТК, без вольфрамових твердих сплавів, а також композиційних матеріалів при спіканні яких присутня рідка фаза. 1 UA 69082 U 5 10 15 20 25 30 Для цього у способі отримання, що включає формування заготовки, вакуумне спікання, компресійне спікання під тиском газу, що не перевищує 10 МПа при температурі рідкофазного спікання з наступним охолодженням у вакуумі, згідно корисної моделі, збільшення тиску газу до необхідної величини після вакуумного рідкофазного спікання відбувається зі швидкістю 1,0-1,5 МПа/хв. В результаті напуску газу в інтервалі 1-1,5 МПа/хв. зменшується час перебування при температурі рідкої фази. В результаті чого на поверхні заготовки створюється градієнт тиску на -5 -4 поверхні 5 МПа, та в об'ємі 2,510 -110 МПа, що приводить до максимальної ліквідації залишкової мікропористості та окремих пор розміром > 50 мкм, які сформувались на стадії вакуумного спікання. За таких умов зменшується ріст карбідних зерен, покращується контакт зерен WC - WC, відсутні великі зерна WC (вузький інтервал 0,5-2 мкм), тому, як наслідок, підвищується коефіцієнт тріщиностійкості, твердість, міцність при згині. Пропонований нами спосіб здійснюється наступним чином. Приклад. На графітову тарілку діаметром 180 мм укладаємо сформовані з твердосплавного порошку заготовки розміром 6,36,344 мм. Після закриття печі створюємо в об'ємі вакуум, ρ = . -4 2 10 МПа. Включаємо нагрів і піднімаємо до температури 600°С зі швидкістю 25°С/хв. Здійснюємо витримку впродовж 30 хв., піднімаємо зі швидкістю 20°С/хв. до температури 10001050°С. витримуємо 30 хв., після чого піднімаємо до відповідної для кожного сплаву температури рідкофазного спікання. При температурі рідкофазного спікання у вакуумі проводимо витримку протягом 10 хв. і запускаємо зі швидкістю 1,0-1,5 МПа/хв. газ в робочий об'єм печі до необхідного тиску 5 МПа. Після чого здійснюємо ізотермічну витримку в продовж 5-20 хв. Після закінчення витримки відкачуємо газ протягом 5-10 хв. до створення вакууму ρ = . -1 4 10 МПа і охолоджуємо зі швидкістю 80-100 °С/хв.. до температури 550-600°С. Нижче цієї температури охолодження відбувається разом з ніччю при відключеному електричному живленні нагрівників. Спосіб було реалізовано в умовах корисної моделі та за межами запропонованих швидкостей напуску газу (див. приклади 1, 5 в таблиці), а також при однакових умовах за прототипом при спіканні сплаву ВК 6ОМ. Порівняльні характеристики сплаву спеченого за пропонованим способом зведені в таблицю, яка додається. Аналізуючи таблицю, при реалізації запропонованого способу компресійного спікання, одержано дрібнозернистий твердий сплав ВК 6ОМ, значення залишкової мікропористості якого знаходяться на рівні А1 - 0,01, відсутні нори більше 25 мкм, твердість сплаву знаходиться на рівні HRa 91,7, міцність при згині 2115 МПа. 35 Таблиця Об'єкт випробувань Пропонований спосіб Спосіб найближчим аналогом № Швидкість запуску Пористість п/п газу МПа/хв. 1 0,1 В4 - 0,4 2 0,5 В2 - 0,2 3 1 А1 - 0,1 4 1,5 А1 - 0,01 5 2 А1 - 0,01 Пори > 50 мкм 52 немає Твердість HRa 90,5 90,9 91,4 91,7 91,9 Міцність при згині МПа 1520 1670 1870 2015 2010 90,5 1520 за В2 - 0,2 6 Використаний робочий тиск: ρ = 5 МПа. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 Спосіб виготовлення високощільних дрібнозернистих твердих сплавів, що включає формування заготовки, вакуумне спікання, компресійне спікання під тиском газу, що не перевершує 10МПа при температурі рідкофазного спікання з наступним охолодженням у вакуумі, який відрізняється тим, що збільшення тиску газу до необхідної величини після рідкофазного спікання відбувається зі швидкістю 1,0-1,5 МПа/хв. 2 UA 69082 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський 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 3