RU2060291C1 - Method for production of refracting metals and hard alloys - Google Patents
Method for production of refracting metals and hard alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2060291C1 RU2060291C1 RU94024079A RU94024079A RU2060291C1 RU 2060291 C1 RU2060291 C1 RU 2060291C1 RU 94024079 A RU94024079 A RU 94024079A RU 94024079 A RU94024079 A RU 94024079A RU 2060291 C1 RU2060291 C1 RU 2060291C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tungsten
- tungsten carbide
- carbide
- grinding
- alloy
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способу изготовления твердых сплавов на основе карбида вольфрама, предназначенных для оснащения штампов, режущего и бурового инструмента. The invention relates to the field of powder metallurgy, in particular to a method for the manufacture of tungsten carbide-based hard alloys intended for equipping dies, cutting and drilling tools.
Известен способ получения твердого сплава на основе высокотемпературного карбида вольфрама, включающий восстановление триоксида вольфрама в токе водорода предварительно при 900-1300оС до двуокиси вольфрама, а затем при 1200-1600оС до металлического вольфрама, карбидизацию вольфрама при 2000-2500оС, размол карбида и смешивание с металлической связкой, прессование и спекание.A method of producing a solid-based alloy high-temperature tungsten carbide comprising reducing tungsten trioxide in a stream of hydrogen at a pre 900-1300 C to tungsten dioxide, and then at 1200-1600 ° C to metallic tungsten, tungsten carbidization at 2000-2500 ° C, carbide grinding and mixing with a metal binder, pressing and sintering.
При изготовлении известным способом сплавов с размером зерна менее 3 мкм осуществляют интенсивный мокрый размол в течение 72 ч и более при соотношении веса шаров к весу смеси не менее (3-6):1. Это приводит к сильному наклепу зерен WC и заметному искажению их кристаллической решетки. В процессе спекания сплавов, изготовленных из таких смесей, наблюдается интенсивная перекристаллизация WС через жидкую фазу, приводящая к нежелательному росту зерна и увеличению контактной поверхности WC-WC. Последнее приводит к снижению величины пластической деформации сплава (с данным размером зерна), т. е. к падению его эксплуатационной стойкости. In the manufacture of alloys with a grain size of less than 3 μm in a known manner, intensive wet grinding is performed for 72 hours or more with a ratio of the weight of the balls to the weight of the mixture of at least (3-6): 1. This leads to a strong hardening of WC grains and a noticeable distortion of their crystal lattice. During sintering of alloys made from such mixtures, intensive recrystallization of WС through the liquid phase is observed, leading to undesirable grain growth and an increase in the contact surface of WC-WC. The latter leads to a decrease in the plastic strain of the alloy (with a given grain size), i.e., to a decrease in its operational stability.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ, согласно которому в триоксид вольфрама вводят мелкозернистый вольфрам, затем осуществляют его восстановление в токе водорода. Полученный вольфрам подвергают карбидизации, после чего готовят смесь карбида вольфрама с металлической связкой, прессуют заготовки и спекают. The closest in technical essence and the achieved result is a method according to which fine-grained tungsten is introduced into tungsten trioxide, then it is reduced in a stream of hydrogen. The obtained tungsten is subjected to carbidization, after which a mixture of tungsten carbide with a metal binder is prepared, preforms are pressed and sintered.
Мелкозернистый порошок вольфрама вводят в триоксид вольфрама для предотвращения роста зерна. Однако в известном способе эффект торможения роста зерен уже на стадии восстановления диоксида вольфрама до вольфрама резко уменьшается вследствие близких свойств и кристаллической структуры зерен вводимого вольфрама и получаемого в результате восстановления. На стадии же получения карбида вольфрама эффект торможения роста зерна уже не наблюдается. Средний размер зерна карбида вольфрама, полученного известным способом составляет 8-10 мкм. При изготовлении шихты для сплава с размером зерна менее 3 мкм также требуется длительный размол, который приводит к наклепу зерен WC и их усиленному росту в процессе спекания сплавов, увеличению контактной поверхности, а следовательно снижению величины пластической деформации. Fine tungsten powder is introduced into tungsten trioxide to prevent grain growth. However, in the known method, the effect of inhibition of grain growth already at the stage of reduction of tungsten dioxide to tungsten is sharply reduced due to the similar properties and crystal structure of the grains of introduced tungsten and resulting from the recovery. At the stage of obtaining tungsten carbide, the effect of inhibition of grain growth is no longer observed. The average grain size of tungsten carbide obtained in a known manner is 8-10 microns. In the manufacture of a charge for an alloy with a grain size of less than 3 μm, a long grinding is also required, which leads to the hardening of WC grains and their increased growth during sintering of the alloys, an increase in the contact surface, and hence a decrease in the value of plastic deformation.
Сплавы, полученные известным способом, не обладают необходимой стойкостью при ударных и знакопеременных нагрузках. Alloys obtained in a known manner do not possess the necessary resistance to shock and alternating loads.
Цель изобретения разработка способа, обеспечивающего получение твердого сплава с высокой эксплуатационной стойкостью при ударных и знакопеременных нагрузках при снижении трудоемкости операции размола смесей. The purpose of the invention is the development of a method that provides a hard alloy with high operational stability under shock and alternating loads while reducing the complexity of the operation of grinding mixtures.
Для достижения поставленной цели в способе получения спеченного твердого сплава на основе карбида вольфрама, включающем смешивание триоксида вольфрама с вольфрамсодержащим веществом, восстановление в токе водорода, карбидизацию вольфрама, смешивание и размол карбида вольфрама с металлической связкой, прессование и спекание, предлагается в качестве вольфрамсодержащего вещества использовать порошок карбида вольфрама с размером зерна не более 1,5 мкм в количестве 3-10 мас. по отношению к карбиду вольфрама в сплаве. Перед смешиванием и размолом карбида вольфрама с металлической связкой в шихту (смесь) могут быть добавлены порошки карбида тантала и/или карбида ванадия. Перед смешиванием и размолом карбида вольфрама с металлической связкой в шихту (смесь) может быть добавлен порошок высокотемпературного карбида вольфрама с размером зерна не менее 10 мкм. To achieve the goal in a method for producing a sintered carbide based on tungsten carbide, including mixing tungsten trioxide with a tungsten-containing substance, reducing in a stream of hydrogen, tungsten carbidization, mixing and grinding tungsten carbide with a metal binder, pressing and sintering, it is proposed to use tungsten-containing substance tungsten carbide powder with a grain size of not more than 1.5 microns in an amount of 3-10 wt. in relation to tungsten carbide in the alloy. Before mixing and grinding tungsten carbide with a metal binder, tantalum carbide and / or vanadium carbide powders can be added to the mixture (mixture). Before mixing and grinding tungsten carbide with a metal binder, a powder of high-temperature tungsten carbide with a grain size of at least 10 μm can be added to the mixture (mixture).
В предлагаемом способе введение добавки мелкозернистого (не более 1,5 мкм) порошка карбида вольфрама позволяет получить значительно больший эффект по предотвращению роста зерна при восстановлении и карбидизации. Это объясняется тем, что карбид вольфрама, вводимый в триоксид вольфрама, и образующиеся в процессе восстановления диоксид вольфрама и вольфрам являются фазами с существенно различными кристаллическими решетками, а, следовательно, с различными свойствами. In the proposed method, the introduction of additives of fine-grained (not more than 1.5 μm) tungsten carbide powder allows to obtain a significantly greater effect on preventing grain growth during restoration and carbidization. This is because tungsten carbide introduced into tungsten trioxide, and tungsten dioxide and tungsten formed during the reduction process are phases with substantially different crystal lattices, and, therefore, with different properties.
Введение порошка карбида вольфрама с размером зерна более 1,5 микрон или в количестве менее 3 мас. по отношению к карбиду вольфрама в сплаве не обеспечивает необходимого эффекта разделения частиц исходного триоксида вольфрама (из-за повышенного размера частиц или их малого количества) и не приводит к заметному торможению роста зерна на стадиях получения порошков диоксида вольфрама, вольфрама и карбида вольфрама. Последнее не позволяет заметно снизить интенсивность мокрого размола смесей, что не приводит к уменьшению роста зерна при спекании, к уменьшению доли контактной поверхности зерен WC-WC и повышению величины пластической деформации сплава. В результате эксплуатационная стойкость сплава не повышается. The introduction of tungsten carbide powder with a grain size of more than 1.5 microns or in an amount of less than 3 wt. with respect to tungsten carbide in the alloy does not provide the necessary effect of separation of particles of the initial tungsten trioxide (due to the increased particle size or their small number) and does not lead to a noticeable inhibition of grain growth at the stages of obtaining tungsten dioxide, tungsten and tungsten carbide powders. The latter does not significantly reduce the intensity of wet grinding of mixtures, which does not lead to a decrease in grain growth during sintering, to a decrease in the fraction of the contact surface of WC-WC grains and to an increase in the plastic deformation of the alloy. As a result, the service life of the alloy does not increase.
Введение порошка карбида вольфрама с зерном не более 1,5 мкм в количестве более 10 мас. нецелесообразно, т.к. не приводит к заметному уменьшению размера зерна получаемого карбида вольфрама и соответственно не обеспечивает дальнейшего повышения эксплуатационной стойкости сплава при ударных и знакопеременых нагрузках. The introduction of tungsten carbide powder with a grain of not more than 1.5 microns in an amount of more than 10 wt. impractical since does not lead to a noticeable decrease in the grain size of the obtained tungsten carbide and, accordingly, does not provide a further increase in the operational stability of the alloy under shock and alternating loads.
Поскольку средний размер зерна карбида вольфрама, получаемого из триоксида вольфрама с добавкой карбида вольфрама, значительно меньше (5-7 мкм), то для получения сплавов WC+Co с определенным размером зерна может быть значительно сокращена интенсивность мокрого размола за счет уменьшения длительности размола или уменьшения соотношения веса шаров к весу смеси. Since the average grain size of tungsten carbide, obtained from tungsten trioxide with the addition of tungsten carbide, is much smaller (5-7 μm), to obtain WC + Co alloys with a certain grain size, the intensity of wet grinding can be significantly reduced by reducing the duration of grinding or shortening the ratio of the weight of the balls to the weight of the mixture.
Уменьшение интенсивности мокрого размола смеси приводит к заметному снижению скорости перекристаллизации в процессе спекания сплава, что резко замедляет рост контактной поверхности WC-WC. Последнее приводит к заметному повышению величины пластической деформации сплава за счет облегчения скольжения по границам зерен WC-WC. Это обеспечивает повышение эксплуатационной стойкости сплава. A decrease in the intensity of wet grinding of the mixture leads to a noticeable decrease in the rate of recrystallization during sintering of the alloy, which sharply slows down the growth of the contact surface of the WC-WC. The latter leads to a noticeable increase in the plastic strain of the alloy due to the facilitation of sliding along the WC-WC grain boundaries. This provides increased operational durability of the alloy.
Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.
В исходный порошок триоксида вольфрама добавляют порошок карбида вольфрама со средним размером зерна не более 1,5 мкм в количестве 3-10 мас. по отношению к карбиду вольфрама в сплаве, смешивают и восстанавливают до вольфрама, а затем проводят карбидизацию. Готовят шихту (смесь) совместным мокрым размолом карбида вольфрама и металлической связки. В шихту перед смешиванием и размолом могут быть добавлены карбид тантала и/или карбид ванадия. В шихту (смесь) перед смешиванием и размолом карбида вольфрама с металлической связкой может быть добавлен высокотемпературный карбид вольфрама с размером зерна не менее 10 мкм. Из шихты прессуют заготовки необходимых форморазмеров и спекают при соответствующих температурах. Tungsten carbide powder is added to the initial tungsten trioxide powder with an average grain size of not more than 1.5 microns in an amount of 3-10 wt. with respect to tungsten carbide in the alloy, they are mixed and reduced to tungsten, and then carbidization is carried out. A mixture (mixture) is prepared by joint wet grinding of tungsten carbide and a metal binder. Before mixing and grinding, tantalum carbide and / or vanadium carbide can be added to the charge. Before mixing and grinding a tungsten carbide with a metal binder, a high-temperature tungsten carbide with a grain size of at least 10 μm can be added to the mixture (mixture). Billets of the required size are pressed from the charge and sintered at appropriate temperatures.
П р и м е р 1. Для получения сплава с содержанием кобальта 6 мас. в исходный порошок триоксида вольфрама вводили добавку порошка карбида вольфрама с размером зерна 0,2-0,8 мкм в количестве 44,3 на 1000 г триоксида вольфрама, что составляет 5 мас. по отношению к карбиду вольфрама в сплаве. Порошок вольфрама получали восстановлением в водороде в две стадии: при 900оС до диоксида вольфрама и при 1200оС до вольфрама. Карбидизацию вольфрама проводили при 2200оС. Длительность мокрого размола карбида вольфрама с металлической связкой составляла 48 ч при соотношении веса шаров к весу смеси 3:1. Сушку смеси проводили при 70-90оС, высушенную смесь замешивали на 4,5 мас. в растворе каучука в бензине и сушили при 70-90оС. Из смеси прессовали заготовки и проводили спекание в печи с водородной атмосферой при температуре 1400оС при продвижке лодочек 8 мм/мин.PRI me R 1. To obtain an alloy with a cobalt content of 6 wt. in the initial tungsten trioxide powder was added an additive of tungsten carbide powder with a grain size of 0.2-0.8 μm in an amount of 44.3 per 1000 g of tungsten trioxide, which is 5 wt. in relation to tungsten carbide in the alloy. Tungsten powder is obtained by reduction in hydrogen in two stages: at 900 ° C to tungsten dioxide and at 1200 C to tungsten. Tungsten carbonization was performed at 2200 C. The duration of the wet milling of tungsten carbide with a metal binder was 48 hours at a weight ratio of balls to the weight of a mixture of 3: 1. The mixture was dried at 70-90 about C, the dried mixture was mixed with 4.5 wt. a rubber solution in petrol and dried at 70-90 ° C. The mixture was compacted preform and sintering was performed in a furnace with a hydrogen atmosphere at 1400 ° C under prodvizhki boats 8 mm / min.
Эксплуатационную стойкость сплава определяли при продольном точении по серому чугуну марки 30. Режим резания: скорость резания 130 м/мин, глубина резания 1,0 мм, подача 0,2 мм/об, критерий затупления износ по задней поверхности 0,8 мм. Коэффициент стойкости рассчитывали как отношение стойкости испытываемого варианта сплава к стойкости сплава прототипа. Кст составил 1,5.The operational stability of the alloy was determined by longitudinal turning on grade 30 gray cast iron. Cutting mode: cutting speed 130 m / min, cutting depth 1.0 mm, feed 0.2 mm / rev, dullness criterion for wear on the rear surface of 0.8 mm. The resistance coefficient was calculated as the ratio of the resistance of the test variant of the alloy to the resistance of the alloy of the prototype. K st was 1.5.
П р и м е р ы 2-6. Режимы изготовления сплавов те же, что и в примере 1, но в исходный триоксид вольфрама вводили добавку порошка высокотемпературного карбида вольфрама с разным размером зерна и в разных количествах. PRI me R s 2-6. The alloy manufacturing conditions are the same as in Example 1, but an additive of high-temperature tungsten carbide powder with different grain sizes and in different quantities was introduced into the initial tungsten trioxide.
П р и м е р 7. Режимы изготовления сплава те же, что и в примере 1, но при смешивании шихты карбида вольфрама с 6 мас. кобальта в нее вводили добавку карбида тантала в количестве 2 мас. по отношению к карбиду вольфрама сплава. Кст данного варианта сплава равен 1,6.PRI me R 7. The modes of manufacture of the alloy are the same as in example 1, but when mixing the mixture of tungsten carbide with 6 wt. cobalt was added to it the addition of tantalum carbide in an amount of 2 wt. with respect to tungsten carbide alloy. To the article of this variant alloy is 1.6.
П р и м е р 8. Режимы изготовления сплава те же, что и в примере 1, но при смешивании шихты карбиды вольфрама с 6 мас. кобальта в нее вводили добавки карбида тантала в количестве 2 мас. и карбида ванадия в количестве 0,1 мас. по отношению к карбиду вольфрама сплава. Кст=1,6.PRI me R 8. The modes of manufacture of the alloy are the same as in example 1, but when mixing the mixture of tungsten carbides with 6 wt. cobalt was introduced into it additives of tantalum carbide in an amount of 2 wt. and vanadium carbide in an amount of 0.1 wt. with respect to tungsten carbide alloy. K st = 1.6.
П р и м е р 9. Режимы изготовления сплава те же, что и в примере 1, но при смешивании шихты карбида вольфрама с 6 мас. кобальта в нее вводили высокотемпературный карбид вольфрама с размером зерна 10-12 мкм в количестве 60 мас. (по отношению к карбидной фазе сплава). Кст=1,6.PRI me R 9. The modes of manufacture of the alloy are the same as in example 1, but when mixing the mixture of tungsten carbide with 6 wt. cobalt was introduced into it high-temperature tungsten carbide with a grain size of 10-12 microns in an amount of 60 wt. (in relation to the carbide phase of the alloy). K st = 1.6.
П р и м е р 10. Режимы изготовления сплава те же, что и в примере 1, но в исходный порошок триоксида вольфрама вводили добавку низкотемпературного карбида вольфрама с размером зерна 0,2-0,8 мкм в количестве 5 мас. от содержания по отношению к карбиду вольфрама в сплаве. Кст сплава равен 1,5.PRI me R 10. The alloy manufacturing conditions are the same as in example 1, but an additive of low-temperature tungsten carbide with a grain size of 0.2-0.8 μm in the amount of 5 wt. from the content with respect to tungsten carbide in the alloy. K st alloy is 1.5.
П р и м е р 11 (прототип). Для получения сплава с содержанием кобальта 6 мас. в исходный порошок триоксида вольфрама вводили добавку порошка вольфрама с размером зерна 0,2-0,8 мкм в количестве 5 мас. по отношению к получаемому вольфраму. PRI me R 11 (prototype). To obtain an alloy with a cobalt content of 6 wt. in the initial tungsten trioxide powder was added an additive of tungsten powder with a grain size of 0.2-0.8 microns in an amount of 5 wt. in relation to the obtained tungsten.
Порошок триоксида вольфрама с добавкой вольфрама подвергали восстановлению в две стадии и карбидизации по режимам примера 1. Полученный карбид вольфрама смешивали с металлической связкой и подвергали мокрому размолу в течение 72 ч при соотношении веса шаров к весу смеси 3,5:1. Кст=1,0.The tungsten trioxide powder with the addition of tungsten was subjected to two-stage reduction and carbidization according to the modes of Example 1. The obtained tungsten carbide was mixed with a metal binder and wet milled for 72 hours at a ratio of ball weight to the mixture weight of 3.5: 1. K st = 1.0.
Все варианты сплавов, полученные предлагаемым способом обладают более высокими коэффициентами стойкости по сравнению со сплавом-прототипом. Предлагаемый способ позволяет сократить интенсивность мокрого размола. All alloys obtained by the proposed method have higher resistance factors compared to the prototype alloy. The proposed method allows to reduce the intensity of wet grinding.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94024079A RU2060291C1 (en) | 1994-07-07 | 1994-07-07 | Method for production of refracting metals and hard alloys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94024079A RU2060291C1 (en) | 1994-07-07 | 1994-07-07 | Method for production of refracting metals and hard alloys |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2060291C1 true RU2060291C1 (en) | 1996-05-20 |
| RU94024079A RU94024079A (en) | 1997-05-20 |
Family
ID=20157745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94024079A RU2060291C1 (en) | 1994-07-07 | 1994-07-07 | Method for production of refracting metals and hard alloys |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2060291C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2681238C1 (en) * | 2018-04-05 | 2019-03-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Method for producing sintered products from electrosparking tungsten-containing nanocomposite powders |
-
1994
- 1994-07-07 RU RU94024079A patent/RU2060291C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Третьяков В.И. Основы металловедения и технологии производства спеченных твердых сплавов. М.: Металлургия, 1976, с.235-283. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2681238C1 (en) * | 2018-04-05 | 2019-03-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Method for producing sintered products from electrosparking tungsten-containing nanocomposite powders |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU94024079A (en) | 1997-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8074750B2 (en) | Earth-boring tools comprising silicon carbide composite materials, and methods of forming same | |
| US4194910A (en) | Sintered P/M products containing pre-alloyed titanium carbide additives | |
| DE112011102668T5 (en) | Carbide compositions with a cobalt-silicon alloy binder | |
| KR20110079901A (en) | Metal powder containing molybdenum for producing hard metals based on tungstene carbide | |
| SE452634B (en) | SET TO MAKE A SINTRATE SPEED QUALITY WITH HIGH VANAD CONTENT | |
| US3165822A (en) | Tungsten carbide tool manufacture | |
| US4013460A (en) | Process for preparing cemented tungsten carbide | |
| JPH0120215B2 (en) | ||
| US3850614A (en) | Production of tungsten and carbide powder | |
| CN113322405A (en) | Hard alloy with mixed crystal structure and preparation method thereof | |
| RU2060291C1 (en) | Method for production of refracting metals and hard alloys | |
| US4880600A (en) | Method of making and using a titanium diboride comprising body | |
| JPH029099B2 (en) | ||
| JP3318887B2 (en) | Fine-grained cemented carbide and method for producing the same | |
| JP3102167B2 (en) | Production method of fine composite carbide powder for production of tungsten carbide based cemented carbide | |
| JPH05147916A (en) | Production of fine tungsten-based carbide powder | |
| JPH10212165A (en) | Composite carbide powder and its production | |
| RU2048569C1 (en) | Method for production of sintered hard alloy | |
| US3429696A (en) | Iron powder infiltrant | |
| JPH06264170A (en) | Aluminum alloy having high strength and wear resistance | |
| KR100996550B1 (en) | Pre-alloyed bond powders | |
| JPS6240340A (en) | Diamond-type sintered material for cutting tool | |
| JPH05147917A (en) | Production of fine tungsten-based carbide powder | |
| JPH0754001A (en) | Production of fine composite carbide powder for producing tungsten carbide base cemented carbide | |
| JPH05302101A (en) | Mixed powder for powder metallurgy/and its sintered compact |