RU1714863C - Charge to produce sintered hard alloy, based on tungsten carbide powder - Google Patents

Abstract

FIELD: powder metallurgy. SUBSTANCE: based on carbides charge has binder - cobalt powder of 0.5 5 mcm fraction, amount of which is equal to 6 - 20 mass %. Ratio of components in carbide phase is: tungsten carbide of less than 2.5 mcm fraction - 28-59 mas %, tungsten carbide of 4 - 30 mcm fraction - 38-69 mass %, tantalum carbide of no more than 2.0 mcm fraction - 1.5=6.0 mass %. EFFECT: in conditions of impact loadings durability of tools, provided with alloy, produced from the charge, increases by 30 - 40 %. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к составам шихты для изготовления спеченного твердого сплава на основе порошка карбида вольфрама, применяемого для изготовления инструмента, работающего в условиях ударных нагрузок. The invention relates to the field of powder metallurgy, in particular to the composition of the charge for the manufacture of sintered hard alloy based on tungsten carbide powder, used for the manufacture of tools operating under shock loads.

Целью изобретения является повышение износостойкости твердого сплава при ударных нагрузках. Поставленная цель достигается тем, что шихта для получения спеченного твердого сплава на основе порошка карбида вольфрама, содержащего фракции менее 2,5 мкм и 4-30 мкм, содержащая 6-20 мас.% порошка кобальта фракции 0,5-5 мкм, шихта дополнительно содержит порошок карбида тантала фракции не более 2,0 мкм, при следующем соотношении компонентов в карбидной фазе, мас.%:
Карбид вольфрама
фракции менее 2,5 мкм 28-59
Карбид вольфрама фракции 4-30 мкм 38-69
Карбид тантала
фракции не бо- лее 2 мкм 1,5-6,0
Основа шихты из порошка карбида вольфрама фракции менее 2,5 мкм и 4-30 мкм обеспечивает получение сплава с карбидной фазой, обладающей полидисперсной (бимодальной) структурой, состоящей из двух фракций зерен карбида вольфрама резко различных по размерам и представляющей собой два вложенных друг в друга карбидных "скелета".The aim of the invention is to increase the wear resistance of a hard alloy under shock loads. This goal is achieved in that the mixture to obtain a sintered hard alloy based on tungsten carbide powder containing fractions of less than 2.5 microns and 4-30 microns, containing 6-20 wt.% Powder of cobalt fractions of 0.5-5 microns, the mixture is additionally contains tantalum carbide powder fractions of not more than 2.0 microns, in the following ratio of components in the carbide phase, wt.%:
Wolfram carbide
fractions less than 2.5 microns 28-59
Tungsten carbide fraction 4-30 microns 38-69
Tantalum carbide
fractions no more than 2 microns 1,5-6,0
The basis of the mixture from a powder of tungsten carbide fractions of less than 2.5 μm and 4-30 μm provides an alloy with a carbide phase having a polydisperse (bimodal) structure, consisting of two fractions of tungsten carbide grains of sharply different sizes and representing two nested in each other carbide "skeleton".

Крупнозернистый "скелет" в сочетании с добавкой карбида тантала обеспечивает повышение пластической деформации сплавов, а мелкозернистый "скелет" карбида вольфрама в сочетании с добавкой карбида тантала обеспечивает повышенную износостойкость сплава. В результате износостойкость сплава при ударных нагрузках повышается. The coarse-grained "skeleton" in combination with the addition of tantalum carbide provides increased plastic deformation of the alloys, and the fine-grained "skeleton" of tungsten carbide in combination with the addition of tantalum carbide provides increased wear resistance of the alloy. As a result, the wear resistance of the alloy under shock loads increases.

Шихту изготавливают следующим образом. Порошок карбида вольфрама получают при температуре 1450-2200^оС путем карбидизации вольфрама, восстановленного в одну или две стадии при температурах 650-900^оС и 850-1200^оС соответственно. Порошок карбида тантала получают при температуре 1600^оС путем восстановления Та₂О₅ сажей. Порошок кобальта получают восстановлением окиси кобальта при температуре 500-550^оС. Порошки карбида вольфрама, состоящие из зерен разных фракций 2,5 мкм и 4-30 мкм, карбида тантала фракции не более 2 мкм и кобальта фракции 0,5-5 мкм смешивают в определенных количествах в барабанной мельнице в течение 6-24 ч.The mixture is made as follows. Tungsten carbide powder is produced at a temperature of 1450-2200 ^{° C} by carbonization tungsten reduced in one or two stages at temperatures of 650-900 ^{° C} and 850-1200 ^C, respectively. Tantalum carbide powder prepared at 1600 ^{° C} by reduction of Ta ₂ O ₅ soot. Cobalt powder is produced by reduction of cobalt oxide at a temperature of 500-550 ^C. The powders of tungsten carbide, consisting of grains of different fractions of 2.5 microns and 4-30 microns, tantalum carbide fraction is not more than 2 micron fractions of cobalt and 0.5-5 micron is mixed in certain quantities in a drum mill for 6-24 hours

Твердый сплав из предлагаемой шихты изготавливают по известной технологии: шихту смешивают с пластификатором, прессуют заготовки необходимой формы и спекают при Т = 1340-1450^оС.The hard alloy from the proposed mixture is made according to well-known technology: the mixture is mixed with a plasticizer, pressed blanks of the desired shape and sintered at T = 1340-1450 ^about C.

П р и м е р. Порошки карбида вольфрама фракции 1,0-2,0 мкм по массе 39% и фракции 4,0-20 мкм - 59% по массе, карбида тантала фракции менее 2 мкм - 2,0 мас.% и кобальта фракции 0,5-5 мкм - 10 мас.% смешали в барабанной мельнице при соотношении массы шаров к массе шихты 2,5:1 в течение 24 ч. Приготовленную шихту сушили, просеивали и замешивали на пластификаторе. Прессовали при удельном давлении 1200 кг/см², спекали при Т = 1420^оС.PRI me R. Tungsten carbide powders of a fraction of 1.0-2.0 microns by weight 39% and fractions of 4.0-20 microns - 59% by mass, tantalum carbide fractions of less than 2 microns - 2.0 wt.% And cobalt fractions of 0.5- 5 microns - 10 wt.% Were mixed in a drum mill with a ratio of balls to the mass of the mixture 2.5: 1 for 24 hours. The prepared mixture was dried, sieved and kneaded on a plasticizer. Pressed at a specific pressure of 1200 kg / cm ² , sintered at T = 1420 ^about C.

Износостойкость сплава по методу АSТМ равна 8,97 см^-3, что на 37% выше известного сплава ВК10.The wear resistance of the alloy according to the ASTM method is 8.97 cm ^-3 , which is 37% higher than the known VK10 alloy.

Степень дефектообразования полученного сплава составила 0,72 по сравнению с 0,55-0,6 для известного состава шихты. В таблице приведены составы предложенной шихты (опыты 1-6, 10, 12, 14) и свойства сплавов, полученных из указанных составов шихты в сравнении со свойствами спеченного твердого сплава, полученного из шихты известного состава (опыты 9, 11, 13, 15). Из приведенных в таблице данных следует, что твердые сплавы, изготовленные из предлагаемой шихты имеют наибольшую величину σ_{деф.изг}/σ_изг, характеризующую наименьшую интенсивность дефектообразования при деформации, обладают повышенной износостойкостью при достаточно высоком уровне пластичности. Использование предлагаемой шихты позволяет увеличить стойкость инструмента, оснащенного изготовленным из нее сплавом, в условиях ударных нагрузок на 30-40%.The degree of defect formation of the obtained alloy was 0.72 compared with 0.55-0.6 for the known composition of the charge. The table shows the compositions of the proposed mixture (experiments 1-6, 10, 12, 14) and the properties of the alloys obtained from these compositions of the mixture in comparison with the properties of the sintered hard alloy obtained from a mixture of known composition (experiments 9, 11, 13, 15) . From the data given in the table it follows that hard alloys made from the proposed mixture have the largest value σ _def.Ign / σ _ex , characterizing the lowest intensity of defect formation during deformation, have increased wear resistance at a fairly high level of ductility. Using the proposed mixture allows to increase the durability of the tool, equipped with an alloy made of it, under shock loads by 30-40%.

Claims (1)

ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СПЕЧЕННОГО ТВЕРДОГО СПЛАВА НА ОСНОВЕ ПОРОШКА КАРБИДА ВОЛЬФРАМА фракций менее 2,5 мкм и 4-30 мкм, содержащая порошок кобальта фракции 0,5-5 мкм, отличающаяся тем, что, с целью повышения износостойкости сплава при ударных нагрузках, шихта дополнительно содержит порошок карбида тантала фракции не более 2,0 мкм при соотношении компонентов в карбидной фазе, мас.%:
Карбид вольфрама фракции менее 2,5 мкм - 28 - 59
Карбид вольфрама фракции 4-30 мкм - 38 - 69
Карбид тантала фракции не более 2,0 мкм - 1,5 - 6,0
и соотношении компонентов шихты, мас.%:
Порошок кобальта - 6 - 20
Порошки карбидов - ОстальноеMIXTURE FOR PRODUCING SINTERED HARD ALLOYS BASED ON TUNGSTEN CARBIDE POWDER fractions of less than 2.5 microns and 4-30 microns, containing cobalt powder of a fraction of 0.5-5 microns, characterized in that, in order to increase the wear resistance of the alloy under shock loads, the charge is additionally contains tantalum carbide powder fractions of not more than 2.0 microns with a ratio of components in the carbide phase, wt.%:
Tungsten carbide fractions less than 2.5 microns - 28 - 59
Tungsten carbide fraction 4-30 microns - 38 - 69
Tantalum carbide fraction no more than 2.0 microns - 1.5 - 6.0
and the ratio of the components of the mixture, wt.%:
Cobalt Powder - 6 - 20
Carbide Powders - Else

Images