RU2113532C1

RU2113532C1 - Hard alloy

Info

Publication number: RU2113532C1
Application number: RU96113793A
Authority: RU
Inventors: С.Ф. Гнюсов
Original assignee: Институт физики прочности и материаловедения СО РАН
Priority date: 1996-07-08
Filing date: 1996-07-08
Publication date: 1998-06-20

Abstract

FIELD: power metallurgy, in particular, production of hard alloys based on tungsten carbide. SUBSTANCE: sintered hard alloy contains the following ingredients, wt. -%: high-manganese steel, 15-50; zirconium and rhenium, total, 0.4-1.0 in ratio 1:1; tungsten carbide, the balance. Initial ingredients are ground in ball mill, in medium of gasoline with rubber. Powder blend is dried, granulated and pressed at pressure of 1-1.5 t/sq.cm. Pressed briquettes are subjected to gravity sintering in vacuum for 40-60 min at temperature of 1300-1350 C depending on content of binding phase. After sintering, hard alloy is hardened from the temperature of 1100 C in oil. EFFECT: higher ultimate strength and ultimate strain up to collapse. 1 tbl

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению твердых сплавов карбида вольфрама, которые могут быть использованы для армирования различного металло- и нефтеперерабатывающего инструмента. The invention relates to powder metallurgy, in particular to the production of hard alloys of tungsten carbide, which can be used for reinforcing various metal and oil refining tools.

Известен спеченный твердый сплав на основе WC [1] следующего состава, мас.%:
Карбид вольфрама - 82 - 95
Рений - 2 - 9
Кобальт - 3 - 9
Недостаток известного сплава состоит в том, что при его спекании идет перекристаллизация карбида через жидкую фазу со значительным уплотнением зерна (до 2.0 - 2.5 мкм), которое приводит к снижению твердости и прочности.Known sintered carbide based on WC [1] of the following composition, wt.%:
Tungsten Carbide - 82 - 95
Rhenium - 2 - 9
Cobalt - 3 - 9
A disadvantage of the known alloy is that during sintering, carbide is recrystallized through the liquid phase with a significant compaction of grain (up to 2.0 - 2.5 μm), which leads to a decrease in hardness and strength.

Наиболее близким техническим решением является шихта для получения спеченного твердого сплава [2], содержащая компоненты для получения соотношения, мас.%:
Сложный карбид вольфрама и рения - 6 - 15
Кобальт - 6 - 9
Карбид вольфрама - Остальное
Недостаток известной шихты состоит в том, что присутствие сложного карбида вольфрама и рения приводит к снижению предела прочности и предельной деформации до разрушения.The closest technical solution is a mixture to obtain a sintered hard alloy [2], containing components to obtain a ratio, wt.%:
Complex tungsten and rhenium carbide - 6 - 15
Cobalt - 6 - 9
Tungsten Carbide - Else
A disadvantage of the known mixture is that the presence of complex tungsten carbide and rhenium leads to a decrease in tensile strength and ultimate deformation to failure.

Целью изобретения является повышение предела прочности и предельной деформации до разрушения при сохранении уровня твердости. The aim of the invention is to increase the tensile strength and ultimate deformation to fracture while maintaining the level of hardness.

Для достижения поставленной цели твердый сплав, содержащий карбид вольфрама и рений, дополнительно содержит высокомарганцовистую сталь и цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Сталь - 15 - 50
Цирконий+рений - 0.4 - 1.0
Карбид вольфрама - Остальное
причем Zr и Re вводятся в соотношение 1:1. Такая композиция в процессе спекания и последующей термической обработки, заключающейся в закалке от 1100^oC в масло, образовать твердый раствор Zr и Re в высокомарганцовистой стали и положительно повлиять на границу раздела карбид-матрица. При нагружении такого твердого сплава в процесс деформации включается до 60 - 70% зерен WC, что позволяет максимально использовать запас их прочности и пластичности. При этом на твердом сплаве удается получить одновременно высокие значения твердости, прочности и пластичности.To achieve this goal, a hard alloy containing tungsten carbide and rhenium additionally contains high manganese steel and zirconium in the following ratio of components, wt.%:
Steel - 15 - 50
Zirconium + Rhenium - 0.4 - 1.0
Tungsten Carbide - Else
moreover, Zr and Re are introduced in a ratio of 1: 1. Such a composition in the process of sintering and subsequent heat treatment, which consists in quenching from 1100 ^o C in oil, to form a solid solution of Zr and Re in high manganese steel and to positively affect the carbide-matrix interface. When loading such a hard alloy, up to 60 - 70% of WC grains are included in the deformation process, which allows maximum use of their strength and ductility margin. At the same time, it is possible to obtain simultaneously high values of hardness, strength and ductility on a hard alloy.

Содержание в сплаве менее 0,4 (Zr+Re) не обеспечивает повышение прочностных свойств твердого сплава. При содержании Zr и Re больше 1% они входят в состав сложных карбидов, которые понижают прочность и пластичность твердого сплава. The content in the alloy is less than 0.4 (Zr + Re) does not provide an increase in the strength properties of the hard alloy. When the content of Zr and Re is more than 1%, they are part of complex carbides, which reduce the strength and ductility of the hard alloy.

Пример конкретного выполнения. An example of a specific implementation.

При получении твердого сплава исходные компоненты (WC, ТУ 48-19-265-77; сталь 110Г13Л, 1,2%-C, 1,45%-Si, 14,4%-Mn, 0,3%-Cr, 1,06%-Ni, 0,005%-S, 0,03%-P, остальное - железо; Zr и Re, марки Pe-2) в заданных соотношениях (см. таблицу) размалывают в шаровой мельнице в среде бензина с каучуком. Смесь сушат, гранулируют, прессуют под давлением 1-1.5 т/см². Спрессованные брикеты подвергают свободному спеканию в вакууме в течение 40-60 мин при температуре 1300-1350^oC в зависимости от содержания связующей фазы. После спекания твердый сплав подвергают закалке от 1100^oC в масло.Upon receipt of the hard alloy, the starting components (WC, TU 48-19-265-77; steel 110G13L, 1.2% -C, 1.45% -Si, 14.4% -Mn, 0.3% -Cr, 1 , 06% -Ni, 0.005% -S, 0.03% -P, the rest is iron; Zr and Re, brands Pe-2) in the given proportions (see table) are ground in a ball mill in the environment of gasoline with rubber. The mixture is dried, granulated, pressed under pressure of 1-1.5 t / cm ² . Compressed briquettes are subjected to free sintering in vacuum for 40-60 minutes at a temperature of 1300-1350 ^o C depending on the content of the binder phase. After sintering, the hard alloy is quenched from 1100 ^o C in oil.

Измерение твердости полученных образцов проводилось на приборе ТК-2М. Испытания на сжатие проводили на установке Истрон-1185 с непосредственной записью кривых напряжение-деформация. Скорость нагружения составляла 1,7 мкс/с. The hardness of the obtained samples was measured on a TK-2M instrument. Compression tests were carried out on the Istron-1185 setup with direct recording of stress-strain curves. The loading rate was 1.7 μs / s.

В таблице представлены результаты испытаний предлагаемых сплавов (сплав 1-5) и известного сплава (сплав-8). Как следует из данных таблицы, предел прочности при сжатии для сплавов, близких по содержанию связующей фазы (сплав-1,8), на 15-20% выше, а предельная деформация до разрушения на 35-40% выше, чем у прототипа при практически равном уровне твердости. The table shows the test results of the proposed alloys (alloy 1-5) and the known alloy (alloy-8). As follows from the table, the compressive strength for alloys close in the content of the binder phase (alloy-1.8) is 15-20% higher, and the ultimate deformation to fracture is 35-40% higher than that of the prototype at practically equal hardness.

Источники информации
1. Авт. св. N 616814, Спеченный сплав на основе карбида вольфрама, кл. C 22 C 29/08, 1975.Sources of information
1. Auth. St. N 616814, Sintered alloy based on tungsten carbide, cl. C 22 C 29/08, 1975.

Авт. св. N 1783853, Шихта для получения спеченного твердого сплава, кл. C 22 C 29/08, 26.12.90. Auth. St. N 1783853, Batch for sintered hard alloy, cl. C 22 C 29/08, 12/26/90.

Claims

A hard alloy containing tungsten carbide and rhenium, characterized in that it additionally contains high manganese steel and zirconium in the following ratio of components, wt.%:
High Manganese Steel - 15-50
Zirconium + Rhenium - 0.4-1.0
Tungsten Carbide - Else
intake of zirconium and rhenium is introduced in a ratio of 1: 1.