RU2537469C2 - Твердый сплав - Google Patents
Твердый сплав Download PDFInfo
- Publication number
- RU2537469C2 RU2537469C2 RU2013107912/02A RU2013107912A RU2537469C2 RU 2537469 C2 RU2537469 C2 RU 2537469C2 RU 2013107912/02 A RU2013107912/02 A RU 2013107912/02A RU 2013107912 A RU2013107912 A RU 2013107912A RU 2537469 C2 RU2537469 C2 RU 2537469C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbide
- alloy
- titanium
- content
- molybdenum
- Prior art date
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к твердым сплавам, предназначенным для изготовления износостойких изделий. Твердый сплав содержит, мас.%: молибден 1,5-2,5, кобальт 1,0-2,0, никель 4,0-8,0, хром 0,5-1,0, никелид титана 0,5-1,0, карбид вольфрама 25,0-35,0, карбид титана - остальное. Сплав имеет связку, способную сохранять свои свойства при работе в условиях высоких температур, при этом сплав характеризуется высокой износостойкостью при работе в условиях высоких температур. 2 табл.
Description
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к твердым сплавам, предназначенным для изготовления износостойких изделий.
Применяемые в настоящее время твердые сплавы состоят из тугоплавкой фазы в виде металлоподобного соединения переходных металлов с неметаллами и металлической фазы, служащей связкой.
В качестве тугоплавкой фазы, как правило, используются карбиды титана (см., например, авторские свидетельства СССР №№609338, 647348, 1753729 и др.) или карбиды вольфрама (см., например, сплавы группы ВК по ГОСТ 3882-90 и др.), а также, в случае двухкарбидных сплавов, их сочетания (см., например, патент РФ №2307013, патент США №5574954, сплавы группы ТК по ГОСТ 3882-90 и др.).
Данные сплавы характеризуются высокими механическими и антикоррозионными свойствами, но имеют низкую износостойкость при работе в условиях высоких (от 600°C до 1200°C) температур, обусловленную недостаточной термостойкостью связки, теряющей при высоких температурах свои свойства, что ведет к быстрой потере сплавом зерен твердой фазы.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков является твердый сплав по патенту РФ №2255998, содержащий 12,0-45,0 мас.% никеля; 1,2-5,4 мас.% алюминия; 0,8-3,9 мас.% хрома; 0,1-0,9 мас.% титана; 0,4-2,4 мас.% вольфрама; 0,5-2,4 мас.% молибдена; 40,0-85,0 мас.% карбида переходного металла, выбранного из группы Ti, Cr, Zr, W, Nb.
Данный сплав не обеспечивает необходимую износостойкость при работе в условиях высоких температур.
Задачей предлагаемого изобретения является создание твердого сплава, обладающего связкой, способной сохранять свои свойства при работе в условиях высоких температур, с получением технического результата в виде высокой износостойкости сплава в интервале рабочих температур от 600°C до 1200°C, без потери его основных характеристик.
Поставленная задача решается за счет того, что в известный твердый сплав содержащий никель, молибден, хром и тугоплавкую составляющую в виде карбида переходного металла, выбранного из группы Ti, Cr, Zr, W, Nb, введены кобальт и никелид титана, при этом тугоплавкая составляющая состоит из карбида титана и карбида вольфрама при следующем соотношении компонентов (в мас.%): молибден (1,5-2,5), кобальт (1,0-2,0), никель (4,0-8,0), хром (0,5-1,0), никелид титана (0,5-1,0), карбид вольфрама (25,0-35,0), карбид титана - остальное.
В известных составах твердых сплавов указанная совокупность существенных признаков не выявлена, что позволяет считать данное техническое решение соответствующим критерию «новизна».
Твердые сплавы должны обладать рядом свойств: прежде всего твердостью и износостойкостью при сравнительно высокой прочности, термостойкостью, окалиностойкостью, малым коэффициентом трения, небольшим разупрочнением при повышенной температуре. Большинство известных твердых сплавов состоят из твердой и связующей фазы. В твердой фазе, как правило, присутствуют карбиды вольфрама или титана, а также смесь этих карбидов. В качестве связующей фазы используются кобальт, никель, никель-молибденовый сплав и др.
Структура однокарбидных сплавов (например, WC+Co) состоит из твердого раствора материала связки в карбиде и избыточных свободных зерен карбида, представляя собой скелет стянутых зерен карбида, в зазорах которого расположен (в виде сквозной сетки) твердый раствор на основе материала связки, заполняющий пространственный скелет карбида и образуя, таким образом, два переплетенных каркаса, связывающих зерна карбида в единую систему.
Структура двухкарбидного сплава (например, WC+TiC+Co) несколько иная и состоит из твердого раствора одного из карбидов в другом (например твердого раствора карбида вольфрама в карбиде титана), твердого раствора материала связки в карбидах и избыточных зерен карбидов. Таким образом, возникает несколько переплетенных друг с другом скелетообразных каркасов, связывающих свободные зерна карбидов в единую систему.
Двухкарбидные сплавы по сравнению с однокарбидными имеют лучшие показатели износостойкости, но при достаточно высоких температурах (свыше 900°C) применяемые в них связки теряют вязкость, что приводит к ослаблению каркаса, быстрой потере зерен карбида и, соответственно, резкому снижению показателя износостойкости.
Твердый сплав по предлагаемому изобретению выполнен с использованием карбида титана и карбида вольфрама в соотношениях, обеспечивающих образование достаточного количества свободных зерен, и имеет многокомпонентную связку, позволяющую сформировать структуру из множества переплетенных скелетообразных каркасов, надежно фиксирующую зерна карбидов. В многокомпонентной связке, выполненной на основе никеля, обладающего наибольшей склонностью к проникновению между карбидными зернами, присутствуют также молибден, никель и хром. Их наличие позволяет создавать каркасы, обеспечивающие необходимые физико-химические свойства сплава (коррозионностойкость, прочность), повышает температуру разупрочнения связки, чем увеличивает износостойкость. Введение в связку никелида титана подавляет выпадение свободного углерода и придает сплаву пористость, способствующую созданию сложного и разветвленного каркаса, что, в совокупности с вышеизложенным, обеспечивает достижение заявленного технического результата.
Заявленная совокупность отличительных признаков, выраженная как сочетание количественных и качественных характеристик ингредиентов твердого сплава, в патентной и научно-технической информации не выявлена, что подтверждает соответствие предложенного технического решения критерию «изобретательский уровень».
В таблице 1 приведены рецептуры составов сплава по прототипу, аналогу и предлагаемому изобретению в вариантах исполнения; в таблице 2 - физико-химические характеристики сплава и показатели износостойкости при различных температурах.
Для проверки заявленного технического результата были приготовлены несколько вариантов сплава со средними и граничными значениями из предложенных соотношений ингредиентов (см. таблицу 1).
Шихту для сплава получали, перемешивая в планетарной мельнице порошки исходных компонентов, смешанных в заявленных соотношениях. Из полученной смеси были отпрессованы лабораторные образцы, в дальнейшем спеченные по известной технологии. Сравнительные лабораторные испытания проводились по стандартным методикам и показали, что значения основных физико-химических характеристик предлагаемого сплава выше, чем у характеристик аналога и прототипа (см. таблицу 2).
Испытания на износостойкость проводились по ГОСТ 23208-83 при температурах от 200°C до 1200°C в реальных условиях работы мелкосортного прокатного стана 250, на металлургическом комбинате «Евраз-ЗСМК» в г.Новокузнецке. Испытания показали (см. таблицу 2), что износостойкость изделий из предлагаемого сплава значительно выше, чем у аналога и прототипа.
Существенные признаки, заявленные в формуле изобретения, взаимосвязаны и их изменение вне указанных пределов ведет к ухудшению характеристик твердого сплава.
Содержание молибдена: 1,5-2,0 мас.%
Содержание молибдена менее чем 1,5 мас.% снижает жаропрочность сплава.
При содержании более 2,0 мас.%, ухудшаются прочностные свойства, уменьшается период кристаллической решетки карбида титана.
Содержание кобальта: 1,0-2,0 мас.%
Содержание кобальта менее 1,0 мас.% снижает ударную вязкость, а его увеличение свыше 2,0 мас.% приводит к снижению твердости сплава.
Содержание никеля: 4,0-8,0 мас.%
Содержание менее 4,0 мас.% ухудшает изгибную прочность, а содержание свыше 8,0 мас.% отрицательно сказывается на жаропрочности.
Содержание хрома: 0,5-1,0 мас.%
Содержание менее 0,5 мас.% снижает коррозионностойкость. При содержании более 1,0 мас.% ухудшаются прочностные свойства.
Содержание никелида титана: 0,5-1,0 мас.%
Содержание никелида титана менее 0,5 мас.% недостаточно для гарантированного связывания свободного углерода, при содержании более 1,0 мас.% снижаются прочностные характеристики сплава.
Содержание карбида вольфрама: 25,0-35,0 мас.%
При содержании менее 25 мас.% снижается твердость сплава, при содержании свыше 35 мас.% повышается удельная плотность и увеличивается инерционность.
Содержание карбида титана: остальное
При содержании карбида титана меньше минимального снижается красностойкость сплава, при содержании больше максимального снижается удельная прочность.
Из сплава №2 по предлагаемому изобретению была изготовлена опытная партия роликов для клетей №10-17 мелкосортного прокатного стана 250. Производственные испытания проводились на металлургическом комбинате «Евраз-ЗСМК» в г.Новокузнецке в интервале рабочих температур до 1200°C и показали, что износостойкость и ряд основных физико-химических характеристик предлагаемого сплава значительно выше, чем у существующих.
Таким образом, результаты лабораторных исследований, сравнительных и производственных испытаний подтверждают, что предлагаемый сплав обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики при работе в условиях высоких температур и позволяют считать данное техническое решение соответствующим критерию «промышленная применимость».
Таблица 1 | ||||||||||
Наименование компонентов | Состав твердого сплава (в мас.%) | |||||||||
Прототип | Аналог (ТН-50) | Варианты предлагаемого состава | ||||||||
1 | 2 | 3 | ||||||||
Молибден (Мо) | 2,0 | 10 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | |||||
Кобальт (Со) | - | - | 1,0 | 1,5 | 2,0 | |||||
Никель (Ni) | 37,5 | 29 | 4,0 | 6,0 | 8,0 | |||||
Хром (Cr) | 3,3 | - | 0,5 | 0,7 | 1,0 | |||||
Никелид титана (NiTi) | - | - | 0,5 | 0,7 | 1,0 | |||||
Алюминий (Al) | 4,6 | - | - | - | - | |||||
Титан (Ti) | 0,7 | - | - | - | - | |||||
Вольфрам (W) | 1,9 | - | - | - | - | |||||
Карбид вольфрама (WC) | 50,0 | - | 25,0 | 30,0 | 35,0 | |||||
Карбид титана (TiC) | - | 61,0 | ост. | ост. | ост. | |||||
Таблица 2 | ||||||||||
Наименование характеристик | Твердый сплав | |||||||||
Прототип | Аналог | Предлагаемый | ||||||||
1 | 2 | 3 | ||||||||
Твердость, HRC | 83-91 | 87 | 70 | 78 | 86 | |||||
Красностойкость, °C | 900 | - | 1050 | 1200 | 1100 | |||||
Износостойкость, г/час | ||||||||||
200°C | 3×10-4 | - | 6×10-6 | 5×10-6 | 8×10-6 | |||||
600°C | - | - | 8×10-6 | 9×10-6 | 12×10-6 | |||||
900°C | 6×10-4 | - | - | - | - | |||||
1200°C | - | - | 2×10-5 | 15×10-6 | 3×10-6 | |||||
Изгибная прочность, Мпа | 1280 | 1150 | 1500 | 1800 | 1900 | |||||
Теплопроводность, Вт/(м·°C) | - | - | 9 | 9 | 12 | |||||
Инерционность, кГ/см3 | - | 6,2 | 5,8 | 6,5 | 7,2 |
Claims (1)
- Твердый сплав, содержащий никель, молибден, хром и карбид переходного металла, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кобальт и никелид титана, а в качестве карбида переходного металла он содержит карбиды титана и вольфрама при следующем соотношении компонентов в мас.%:
молибден (Мо) 1,5-2,5 кобальт (Со) 1,0-2,0 никель (Ni) 4,0-8,0 хром (Cr) 0,5-1,0 никелид титана (NiTi) 0,5-1,0 карбид вольфрама (WC) 25,0-35,0 карбид титана (TiC) остальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013107912/02A RU2537469C2 (ru) | 2013-02-21 | 2013-02-21 | Твердый сплав |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013107912/02A RU2537469C2 (ru) | 2013-02-21 | 2013-02-21 | Твердый сплав |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013107912A RU2013107912A (ru) | 2014-08-27 |
RU2537469C2 true RU2537469C2 (ru) | 2015-01-10 |
Family
ID=51456084
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013107912/02A RU2537469C2 (ru) | 2013-02-21 | 2013-02-21 | Твердый сплав |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2537469C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2802601C1 (ru) * | 2023-04-05 | 2023-08-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Вириал" | Твердый сплав с уменьшенным содержанием карбида вольфрама для изготовления режущего инструмента и способ его получения |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2536063A1 (fr) * | 1982-11-12 | 1984-05-18 | Santrade Ltd | Cylindre en carbure fritte pour laminoir a chaud a grande vitesse |
RU2255998C1 (ru) * | 2004-05-24 | 2005-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Твердый сплав и изделие, выполненное из него |
CN1865477A (zh) * | 2006-04-28 | 2006-11-22 | 自贡硬质合金有限责任公司 | TiC-WC基合金制品 |
RU2451571C2 (ru) * | 2006-12-27 | 2012-05-27 | Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб | Пуансон для операций холодной штамповки |
US20120156083A1 (en) * | 2010-12-17 | 2012-06-21 | Maartensson Malin | Cermet body and a method of making a cermet body |
-
2013
- 2013-02-21 RU RU2013107912/02A patent/RU2537469C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2536063A1 (fr) * | 1982-11-12 | 1984-05-18 | Santrade Ltd | Cylindre en carbure fritte pour laminoir a chaud a grande vitesse |
RU2255998C1 (ru) * | 2004-05-24 | 2005-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Твердый сплав и изделие, выполненное из него |
CN1865477A (zh) * | 2006-04-28 | 2006-11-22 | 自贡硬质合金有限责任公司 | TiC-WC基合金制品 |
RU2451571C2 (ru) * | 2006-12-27 | 2012-05-27 | Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб | Пуансон для операций холодной штамповки |
US20120156083A1 (en) * | 2010-12-17 | 2012-06-21 | Maartensson Malin | Cermet body and a method of making a cermet body |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2802601C1 (ru) * | 2023-04-05 | 2023-08-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Вириал" | Твердый сплав с уменьшенным содержанием карбида вольфрама для изготовления режущего инструмента и способ его получения |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013107912A (ru) | 2014-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zackrisson et al. | Effect of carbon content on the microstructure and mechanical properties of (Ti, W, Ta, Mo)(C, N)–(Co, Ni) cermets | |
JP5427380B2 (ja) | 超硬複合材料およびその製造方法 | |
Yamasaki et al. | Development of very high strength Mo2NiB2 complex boride base hard alloy | |
BR112017009295B1 (pt) | Liga resistente ao desgaste | |
Rafiaei et al. | Influence of Ni/Co binders and Mo2C on the microstructure evolution and mechanical properties of (Ti0. 93W0. 07) C–based cermets | |
JP7471078B2 (ja) | 軟化抵抗、強度と伸びのバランス、耐摩耗性に優れた多元系合金 | |
CZ95898A3 (cs) | Práškovou metalurgií za studena vyrobené předměty s odolností v odběru, s vysokou rázovou houževnatostí z nástrojové oceli a způsob jejich výroby | |
CA2454098A1 (en) | Hardmetal compositions with novel binder compositions | |
WO2014101772A1 (en) | Cobalt-chromium-molybdenum alloy with high wear resistance | |
RU2009132002A (ru) | Металлические композиции | |
JP2023518477A (ja) | コバルトを含有しない炭化タングステン系超硬合金材料 | |
RU2537469C2 (ru) | Твердый сплав | |
Silveira et al. | Al-matrix composites reinforced with quasicrystals consolidated at room temperature using HPT | |
WO2014057358A2 (en) | Low binder, wear resistant hard metal | |
CN104404335B (zh) | 一种钢结硬质合金 | |
JP7205257B2 (ja) | 超硬合金製塑性加工用金型及びその製造方法 | |
JP6306217B2 (ja) | 超硬合金せぎり工具 | |
Jie et al. | Evolution of phase microstructure and properties of mulit-core cermets based on (Ti, W, Ta) CN and TiCN powders in sintering process | |
JP2004263251A (ja) | 7a族元素含有超硬合金 | |
JP5850495B2 (ja) | 高硬度・高靱性サーメット | |
RU2541260C2 (ru) | Керметная композиция | |
DE102014205164B4 (de) | Lagerelement für ein Wälzlager | |
DE102007017092A1 (de) | Metalllegierung | |
JP2011132057A (ja) | 焼結体 | |
CN104498801A (zh) | 一种TiC系钢结硬质合金 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150222 |