RU2190681C2

RU2190681C2 - Method for producing abrasion-resistant composite material based on titanium carbide

Info

Publication number: RU2190681C2
Application number: RU2000113923/02A
Authority: RU
Inventors: Ю.Г. Гуревич; П.В. Ротермель; Л.М. Савиных; И.М. Ковенский
Original assignee: Тюменский государственный нефтегазовый университет
Priority date: 2000-05-31
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2002-10-10

Abstract

FIELD: powder metallurgy, in particular, production of composite materials from carbide and metal components. SUBSTANCE: method involves pressing burden containing, wt.%: chromium carbide, 8-10; powdered gray iron , 50-52; titanium carbide, the balance; caking. EFFECT: reduced cost and simplified process. 2 dwg, 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к технологии производства композиционных материалов из карбидных и металлических компонентов. The invention relates to the field of powder metallurgy, in particular to a technology for the production of composite materials from carbide and metal components.

Известны карбидостали - композиционные материалы состава карбид титана - сталь, которые применяют для изготовления износостойких деталей /Гуревич Ю. Г., Нарва В.К., Фраге Н.Р. Карбидостали. - М.: "Металлургия", 1988. - С.68/. Способы получения карбидосталей основаны на прессовании смеси порошковых материалов в брикеты и последующее спекание полученных прессовок, либо пропитывание пористого спеченного карбидного каркаса стальным расплавом. Known carbidostals - composite materials of the composition titanium carbide - steel, which are used for the manufacture of wear-resistant parts / Gurevich Yu. G., Narva V.K., Frage N.R. Carbide steel. - M.: "Metallurgy", 1988. - P.68 /. Methods for producing carbide steels are based on pressing a mixture of powder materials into briquettes and subsequent sintering of the obtained compacts, or impregnating a porous sintered carbide skeleton with a steel melt.

При получении карбидосталей способом спекания наблюдается неоднородность по составу, структуре и свойствам спеченных изделий, что связано с эффектом миграции расплава связки в объеме заготовки. Технология изготовления карбидосталей способом спекания характеризуется узким интервалом температур спекания. When carbide steel is obtained by sintering, heterogeneity in the composition, structure, and properties of sintered products is observed, which is associated with the effect of migration of the binder melt in the bulk of the workpiece. The sintering technology for carbide steels is characterized by a narrow sintering temperature range.

Наиболее близким по существенным признакам к заявляемому способу является способ изготовления износостойкого спеченного материала, включающий прессование шихты, содержащей чугунный порошок, 20-50% порошкообразного карбида титана и, в случае необходимости, дополнительно металлические порошки, улучшающие структуру металлической матрицы, предварительное спекание, повторное прессование и окончательное спекание (DE 2234683 В2, B 22 F 3/16, 1979). The closest in essential features to the claimed method is a method of manufacturing a wear-resistant sintered material, comprising pressing a mixture containing cast iron powder, 20-50% of powdered titanium carbide and, if necessary, additionally metal powders that improve the structure of the metal matrix, preliminary sintering, re-pressing and final sintering (DE 2234683 B2, B 22 F 3/16, 1979).

Недостатком этого способа является сложная технология получения износостойкого материала (повторное прессование и спекание), а также применение дорогостоящих металлических порошков. The disadvantage of this method is the complex technology of obtaining wear-resistant material (repeated pressing and sintering), as well as the use of expensive metal powders.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является упрощение технологии получения износостойкого композиционного материала на основе карбида титана. The problem to which the invention is directed, is to simplify the technology for producing a wear-resistant composite material based on titanium carbide.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе получения износостойкого композиционного материала, включающем прессование шихты, содержащей порошки карбида титана и чугуна, и последующее спекание, особенностью является то, что в качестве чугуна используют серый чугун, а в шихту дополнительно вводят порошок карбида хрома при следующем соотношении компонентов, мас. %: карбид хрома - 8-10; порошок серого чугуна - 50-52; карбид титана - остальное. The problem is solved due to the fact that in the method of obtaining a wear-resistant composite material, including pressing a mixture containing powders of titanium carbide and cast iron, and subsequent sintering, a feature is that gray cast iron is used as cast iron, and chromium carbide powder is additionally introduced into the charge in the following ratio of components, wt. %: chromium carbide - 8-10; gray iron powder - 50-52; titanium carbide - the rest.

Предлагаемый способ получения износостойкого композиционного материала на основе карбида титана включает прессование исходной шихты и последующее спекание, причем перед прессованием в шихту вводят порошок серого чугуна и карбид хрома. Вместо порошков легированных сталей в шихту вводят дешевые легкоплавные порошки серого чугуна 50-52%, которые получают измельчением отходов этого материала при обработке деталей резанием, а для обеспечения износостойкости карбидочугуна в прессовку вводят порошок карбида хрома 8-10%, который способствует отбеливанию серого чугуна в период спекания. The proposed method for producing a wear-resistant composite material based on titanium carbide involves pressing the initial mixture and subsequent sintering, and before pressing, gray iron powder and chromium carbide are introduced into the mixture. Instead of alloy steel powders, low-melting powders of gray cast iron of 50-52% are introduced into the charge, which are obtained by grinding the waste of this material when machining parts, and to ensure wear resistance of carbide iron, 8-10% chromium carbide powder is introduced into the compact, which helps bleach gray cast iron in sintering period.

Пример осуществления способа. An example implementation of the method.

Порошки исходных материалов смешивают в смесителе типа "пьяная бочка", прессуют в брикеты, полученные прессовки помещают в графитовый контейнер, засыпают порошком графита и глинозема, спекают при температуре 1450-1470^oС в течение 30 мин.The powders of the starting materials are mixed in a drunk barrel mixer, pressed into briquettes, the resulting compacts are placed in a graphite container, filled with graphite and alumina powder, sintered at a temperature of 1450-1470 ^° C for 30 minutes.

На фиг. 1 показана микроструктура композиционного материала состава 40% карбида титана и 60% серого чугуна после спекания, а на фиг.2 - микроструктура композиционного материала состава 40% карбида титана, 10% карбида хрома и 50% серого чугуна. Микроструктура композиционного материала состава TiC-СЧ включает три структурные составляющие: эвтектику (микротвердость 9-12 ГПа), сорбитообразный перлит (микротвердость 4-5 ГПа) и включения графита. Композит состава TiC-Cr₃С₂-СЧ состоит из двух структурных составляющих: эвтектики (микротвердость 19-23 ГПа) и карбида титана в белом чугуне (микротвердость 21-24 ГПа). Таким образом, присутствие в составе карбидочугуна карбида хрома значительно увеличивает микротвердость и, следовательно, износостойкость составляющих его структур.In FIG. 1 shows the microstructure of a composite material with a composition of 40% titanium carbide and 60% gray cast iron after sintering, and FIG. 2 shows the microstructure of a composite material with a composition of 40% titanium carbide, 10% chromium carbide and 50% gray cast iron. The microstructure of the composite material of the composition TiC-SCh includes three structural components: eutectic (microhardness 9-12 GPa), sorbitol-like perlite (microhardness 4-5 GPa) and graphite inclusions. A composite of the composition TiC-Cr ₃ C ₂ -SCh consists of two structural components: eutectic (microhardness 19-23 GPa) and titanium carbide in white cast iron (microhardness 21-24 GPa). Thus, the presence of chromium carbide in the composition of carbide iron significantly increases the microhardness and, therefore, the wear resistance of its constituent structures.

В таблице приведены некоторые физико-механические свойства прессовок различного состава после спекания. The table shows some physico-mechanical properties of compacts of various compositions after sintering.

Как видно из таблицы, для получения конструкционных износостойких деталей из композиционных материалов состава TiC-СЧ в шихту следует добавлять 8-10 мас.% карбида хрома (Сr₃С₂) при содержании серого чугуна 50-52 мас.%.As can be seen from the table, to obtain structural wear-resistant parts from composite materials of the composition TiC-SCh, 8-10 wt.% Chromium carbide (Cr ₃ C ₂ ) should be added to the mixture with a gray cast iron content of 50-52 wt.%.

Испытания показали, что стойкость фильер, используемых в станках для правки и резки арматурной проволоки, из карбидочугуна состава TiC-Сr₃С₂-СЧ оказалась в 50-60 раз больше стойкости аналогичных фильер из закаленной стали 45.Tests have shown that the resistance of the dies used in straightening and cutting machines for reinforcing wire from carbide cast iron of the composition TiC-Cr ₃ C ₂ -SCh turned out to be 50-60 times higher than the resistance of similar dies of hardened steel 45.

Claims

A method of obtaining a wear-resistant composite material, including pressing a mixture containing powders of titanium carbide and cast iron, and subsequent sintering, characterized in that gray iron is used as cast iron, and chromium carbide powder is additionally introduced into the mixture in the following ratio, wt.%:
Chromium Carbide - 8-10
Gray Cast Iron Powder - 50-52
Titanium Carbide - Else