RU1801141C - Слоистый материал дл режущего инструмента - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии, к композиционным твердосплавным слоистым материалам, состо щим из основы и покрыти  и предназначенным дл  изготовлени  режущего инструмента. Сущность: материал содержит основу из спеченного твердого сплава на основе карбидов и/или нитридов тугоплавких металлов и св зки из металлов группы железа. Центральна  зона основы содержит 80-95% углерода и/или азота от стехиометрического содержани . Приповерхностный слой содержит98-100% азота и/или углерода от стехиометрического содержани , а содержание св зки измен етс  от 0,7-0,8 среднего содержани  на поверхности сло  до 1,2-1,3 среднего содержани  на границе с центральной зоной. Сверху нанесено покрытие из твердых соединений тугоплавких металлов и/или оксида алюмини . Эксплуатационна  стойкость режущего инструмента повышаетс  в 2,4- 2,7 раза. 1 табл. ел с

Description

Изобретение относитс  к металлургии, твердосплавным слоистым материалам,состо щим из основы и покрыти  и предназначенным дл  изготовлени  режущего инструмента.

Целью изобретени   вл етс  повышение стойкости режущего инструмента особенно при фрезеровании.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в слоистом материале дл  режущего инструмента , состо щем из твердого сплава на основе карбидов и/или нитридов тугоплавких металлов и св зки из металла группы железа, включающем поверхностный слой, подслой и сердцевину, причем поверхностный слой имеет повышенное содержание углерода и/или азота и пониженное содержание св зки по отношению к их содержанию в сердцевине, подслой имеет пониженное содержание углерода и/или азота и повышенное содержание св зки по отношению к их содержанию в сердцевине, и покрытие из твердых соединений тугоплавких металлов и/или оксида алюмини , предлагаетс  выполнить подслой с содержанием углерода и/или азота 80-95% от стехиометрического содержани , а в поверхностном слое - 98-100%, при этом содержание св зки в поверхностном слое составл ет 0,7-0,8, а содержание св зки в подслое составл ет 1,2-1,3 от их содержани  в сердцевине.

Выполнение поверхностного сло  с измен ющимс  содержанием св зки предотвращает растрескивание этого сло  при ударном контакте с обрабатываемым матеш О

со

риалом, что повышает эксплуатационную стойкость режущего инструмента. Этому же способствуют предлагаемые пределы изменени  содержани  св зки, так как обеспечивают оптимальное сочетание твердости и прочности материала по толщине сло .

Основа предлагаемого материала может быть изготовлена из твердого сплава на основе карбида вольфрама с кобальтовой в зкой (4-15 мае. %), из твердого сплава на основе карбида вольфрама, содержащего также сложный карбид титана (тантала) и вольфрама, с кобальтовой св зкой (4-15 мас.%). Тверда  фаза твердого сплава может содержать также нитриты (например TIN).

Основа может быть выполнена также из твердого сплава на основе карбонитрида титана или твердого раствора карбонитри- дов с никель-молибденовой св зкой.

Содержание углерода и/или азота в центральной зоне основы (80-95% от стехиометрического содержани ) обуславливает наличие -фазы или интерметаллидов типа NiaTi в этой зоне (до 35 об.%), rf-фаза или интерметаллиды равномерно распределены в объеме сплава.

В приповерхностом слое у-фаэа и интерметаллиды отсутствуют (это обеспечиваетс  содержанием углерода - 98-100% от стехиометрического содержани ). Это обуславливает повышение ударной в зкости, прочности и пластичности материала этого сло , что предотвращает образование трещин при ударных нагрузках. Этому же способствует плавное изменение содержани  металла-св зки по толщине сло .

Толщина этого сло  составл ет 250- 2000 мкм (0,25-2 мм). Поверх сло  с переменным содержанием св зки расположено покрытие общей толщиной 4-8 мкм из TiC, TiCN, TIN, ZrN, HfN и т.п. и/или А120з.

Предлагаемый слоистый материал получают следующим образом.

Основа из спеченного твердого сплава может быть получена различными способами .

Порошок карбида вольфрама (возможно и сложных карбидов) с недостатком углерода по отношению к стехиометрически необходимому совместным размолом смешивают с порошком кобальта; прессуют заготовки изделий и спекают сначала в атмосфере азота при 900°С, а затем в вакууме или водороде. После этого заготовки термообрабатывают в науглероживающих услови х (в засыпке из графита, в метансо- держащей атмосфере или в атмосфере оксида углерода) при 1450°С.

При изготовлении смеси может быть использован стехиометрический монокарбид вольфрама, но тогда дополнительно вводитс  порошок металлического вольфрама. 5При использовании стехиометрических карбидов в качестве св зки могут быть использованы интерметаллиды CosW, . В результате получают заготовку из спеченного твердого сплава, содержащего кар0 биды тугоплавких металлов и металл св зку. В поверхностном слое заготовки содержание металла-св зки измен етс  от 0,7-0,8 среднего содержани  на поверхности до 1,2-1,3 среднего содержани  на границе со

5 средней частью, а содержание углерода - 98-100% от стехиометрического содержани . Причем толщина этого поверхностного сло  составл ет 0,25-2,0 мм.

Регулирование толщины поверхностно0 го сло  и содержани  в нем металла-св зки и углерода осуществл етс  регулированием состава смеси и условий спекани  и термообработки .

После шлифовки на поверхность заго5 товки методами химического осаждени  нанос т покрытие из твердых соединений, тугоплавких металлов (TiC, TIN, TiCN. ZrC, ZrN, HfC, HfN и т.п.) и/или оксида алюмини . Обща  толщина покрыти  5-7 мкм.

0 Пример. Порошки карбида вольфрама , сложного карбида титана и вольфрама и карбида тантала в заданных соотношени х смешивали совместным размолом в среде спирта с порошком интерметаллида СозМ.

5 Смешивание проводили совместным размолом в барабанной мельнице с размольными шарами в течение 24 ч при соотношении шаров и смеси 3,5:1 и относительной скорости вращени  90%.

0 После отделени  спирта и размольных тел в смесь вводили пластификатор (раствор каучука в бензине) и прессованием изготавливали заготовки режущих пластин формы 03331-120300 ГОСТ 19050-82.

5 Заготовки спекали в атмосфере водорода в углеродсодержащих засыпках при температуре , прин той дл  сплавов с данным содержанием кобальта.

После шлифовки на заготовки методом

0 химического осаждени  из парогазовой фазы наносили покрыти  из карбида титана толщиной б мкм.

Были также нанесены покрыти  из слоев TiC, TiCN и TiCN, а также TiN и .

5 Были изготовлены также основы из шихты состава, мас.%: 36,4 TiC, 37,6 TIN, 19,5 Ni, 6,5 Mo. Содержание углерода и азота составл ло 85% от теоретического. Спекание проводили в вакууме при 1430°С, а затем проводили термообработку в науглероживающей атмосфере при 1380°С в течение 0,5 ч. После шлифовки на поверхность пластин нанесли покрыти  TiN толщиной 4 мкм методом вакуумной конденсации паров .

Полученные пластины были испытаны при фрезеровании стали 45 при числе оборотов 630 об/мин, глубине 5 мм.

Данные о составе материала и результаты испытаний помещены в табли- цё.

Кет определ ли как отношение времени резани  исследуемой пластины к вре- мфни резани  эталонной пластины (из сг|лава прототипа) до одинакового износа ( мм).

Как видно из данных таблицы, предлагаемый материал (см.примеры 1-9) обладает большей стойкостью, чем известный (см. примеры 15-17).

Выход за за вленные пределы (см. примеры 10-14) снижает стойкость режущего инструмента.

Claims (1)

1. Формула из обретени  Слоистый материал дл  режущего инструмента , состо щий из твердого сплава, на основе карбидов и/или нитридов тугоплавких металлов и св зки из металла группы железа, включающий поверхностный слой, подслой и сердцевину, причем поверхностный слой имеет повышенное содержание углерода и/или азота и пониженное содержание св зки по отношению к их содержанию в сердцевине, подслой имеет пониженное содержание углерода и/или азота и повышенное содержание св зки по отношению к их содержанию в сердцевине, и покрытие из твердых соединений тугоплавких металлов и/или оксида алюмини , отличающийс  тем, что, с целью повышени  стойкости режущего инструмента , содержание углерода и/или азота в подслое составл ет 80-95% от стехиомет- рического содержани , а в поверхностном слое-98-100%, при этом содержание св зки в поверхностном слое составл ет 0,7-0,8, а содержание св зки в подслое - 1,2-1,3 от их содержани  в сердцевине.