RU2283888C2

RU2283888C2 - Manufacture of product made from structural metal materials reinforced with carbides

Info

Publication number: RU2283888C2
Application number: RU2004117847/02A
Authority: RU
Inventors: ЛОПЕТЕГИ Игнасио ЭРАУСКИН (ES); ЛОПЕТЕГИ Игнасио ЭРАУСКИН; СТАМПА Мануэль ГУТЬЕРРЕС (ES); СТАМПА Мануэль ГУТЬЕРРЕС; БЕЛОКИ Иниго АГОТЕ (ES); БЕЛОКИ Иниго АГОТЕ; ИБАРГУРЕН Мануэль ОРБЕГОСО (ES); ИБАРГУРЕН Мануэль ОРБЕГОСО
Original assignee: Фундасьон Инасмет
Priority date: 2001-11-13
Filing date: 2001-11-13
Publication date: 2006-09-20
Also published as: RU2004117847A

Abstract

FIELD: manufacture of products made from structural metal materials reinforced with carbides.

SUBSTANCE: proposed method is performed by means of standard liquid metallurgy of finished parts or their blanks in form of castings, ingots, square blanks and slabs from Fe-based alloys, Ni-based alloys and Co-based alloys which are reinforced microstructurally by particles of complex molybdenum-titanium carbide added to molten alloy in melting furnace. After hardening of alloy, these particles are distributed inside grains of base metallic matrix, enhancing its mechanical properties both at room and an high temperature.

EFFECT: enhanced efficiency.

13 cl

Description

Область техникиTechnical field

Компоненты металлокерамического композита, получаемые с помощью порошковой металлургии и скомпонованные путем введения керамики в более мягкие металлические матрицы, привлекли широкое внимание благодаря их стойкости к порезам и износу. Керамическими материалами, которые чаще используют для этих целей, являются огнеупорные карбиды металлов, подобные карбидам титана, вольфрама, циркония и т.д.The components of the cermet composite obtained by powder metallurgy and arranged by introducing ceramics into softer metal matrices have attracted wide attention due to their resistance to cuts and wear. Ceramic materials that are most often used for these purposes are refractory metal carbides, such as titanium, tungsten, zirconium carbides, etc.

С другой стороны, являются также приемлемыми и признанными улучшения свойств конструкционных сплавов и поверхностных слоев, которые можно достичь путем армирования твердыми частицами, в частности повышение механической прочности в отношении износа, термостойкости и т.д.On the other hand, are also acceptable and recognized improvements in the properties of structural alloys and surface layers that can be achieved by reinforcing with solid particles, in particular an increase in mechanical strength with respect to wear, heat resistance, etc.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Наиболее привлекательным из этих армирующих керамических материалов является карбид титана благодаря его повышенной твердости, термостойкости и низкой плотности. Однако введение частиц этого карбида в такие продукты, как покровные материалы, металлокерамика и литые металлические изделия (готовые изделия или полупродукты) представляет большие технические трудности, обусловленные склонностью к окислению, плохой смачиваемостью и тенденцией к расслоению.The most attractive of these reinforcing ceramic materials is titanium carbide due to its increased hardness, heat resistance and low density. However, the introduction of particles of this carbide into products such as coating materials, cermets, and cast metal products (finished products or intermediates) presents great technical difficulties due to the tendency to oxidize, poor wettability, and a tendency to delamination.

С целью преодоления некоторых из этих трудностей в публикации WO 9303192 разработаны порошкообразные продукты на основе TiC с добавками W, Fe, Ni, Co и т.д., предназначенные для армирования сплавов чугуна, сварочного материала и поверхностных слоев.In order to overcome some of these difficulties, WO 9303192 developed powdered TiC-based products with the addition of W, Fe, Ni, Co, etc., intended for reinforcing cast iron alloys, welding material and surface layers.

Тем не менее, было подтверждено, что эти продукты не являются подходящими для их введения с помощью традиционной металлургии в расплавленные сплавы на основе Fe (стали или железа), на основе Ni или на основе Со в основном из-за плохой смачиваемости TiC в названных жидких ваннах.Nevertheless, it was confirmed that these products are not suitable for their introduction using traditional metallurgy into molten alloys based on Fe (steel or iron), based on Ni, or based on Co, mainly due to the poor wettability of TiC in these liquid bathtubs.

С другой стороны, в публикации WO 9411541 разработан способ армирования сплавов на основе Fe путем добавления карбидов жидкого металла. Ниже приведены некоторые из недостатков и проблем промышленного применения названного патента:In WO 9411541, on the other hand, a method is developed for reinforcing Fe-based alloys by adding liquid metal carbides. The following are some of the disadvantages and problems of the industrial application of this patent:

- Для улучшения смачиваемости карбида необходимо покрыть его металлическими элементами, такими как железо, никель, медь и титан, и углеродом. Отсутствуют указания на получение карбида или на способ нанесения на него покрытия, но во всяком случае это должно требовать больших затрат.- To improve the wettability of the carbide, it is necessary to cover it with metal elements such as iron, nickel, copper and titanium, and carbon. There are no indications of carbide production or the method of coating it, but in any case this should be expensive.

- Частицы должны иметь плотность такую же, как у одного из базовых материалов, для чего необходимо иметь сложные карбиды титана и вольфрама. Хотя и отсутствуют указания на то, как их получают, но во всяком случае способ должен быть более сложным и более дорогим по сравнению со способом настоящего изобретения.- The particles must have the same density as one of the base materials, for which it is necessary to have complex titanium and tungsten carbides. Although there is no indication of how to get them, but in any case, the method should be more complex and more expensive compared to the method of the present invention.

- Не рассматривается применение материалов на основе Ni и на основе Со.- The application of Ni-based and Co-based materials is not considered.

- Применение названного способа в отношении железных сплавов не распространяется на стали с содержанием углерода ≤0,3%.- The use of the above method in relation to iron alloys does not apply to steels with carbon content ≤0.3%.

- В лучшем случае выход добавленных карбидов, внедренных в систему матрица/добавленные карбиды, не превышает 50%.- In the best case, the yield of added carbides embedded in the matrix / added carbides system does not exceed 50%.

Таким образом, на полученные с помощью названного способа улучшения отрицательно влияют перечисленные аспекты как с технико-операционной точки зрения (проблема доступности частиц, половина добавляемых частиц слипаются между собой, превращаясь в агломераты в облицовке плавильной печи, задерживая тепло, загрязняя металл и т.д.), так и с экономической точки зрения (очень высокая себестоимость частиц должна быть в конечном продукте умножена на два). Кроме того, исключаются типы сталей, в наибольшей степени нуждающиеся в армировании, - это низкоуглеродистые стали, которые в силу своей высокой ударной вязкости и низкой износостойкости нуждаются в повышении первого без ущерба для второго.Thus, the above-mentioned aspects negatively influence the improvements obtained using the above-mentioned method from the technical and operational point of view (the problem of particle accessibility, half of the added particles stick together, turning into agglomerates in the lining of the melting furnace, retaining heat, polluting the metal, etc. .), and from an economic point of view (very high cost of particles in the final product must be multiplied by two). In addition, the types of steels that are most in need of reinforcement are excluded - these are low-carbon steels, which due to their high toughness and low wear resistance need to increase the first without harming the second.

Описание изобретенияDescription of the invention

Для того чтобы армирование металлических материалов с помощью жидкой металлургии стало технически и экономически осуществимо в промышленном масштабе, требуются разработка и применение армирующего материала нового типа, технически подходящего для его введения в жидкий металл (с таким же выходом как у какого-либо из остальных легирующих материалов) и с как можно более низкой себестоимостью, а также оптимизация способа металлургического введения армирующего материала в твердом состоянии в металлические сплавы, находящиеся в жидком состоянии. Кроме того, улучшение свойств армированного сплава непосредственно зависит от природы армирующих частиц, от их гомогенности и равномерности их распределения внутри гранул без их слипания, от размера частиц и правильности их морфологии и от их металлургического сцепления с базовым сплавом.In order for the reinforcement of metal materials using liquid metallurgy to become technically and economically feasible on an industrial scale, the development and application of a new type of reinforcing material that is technically suitable for its introduction into liquid metal (with the same yield as any of the other alloying materials is required) ) and with the lowest possible cost, as well as the optimization of the method of metallurgical introduction of the reinforcing material in the solid state into metal alloys in liquid state charm. In addition, the improvement of the properties of the reinforced alloy directly depends on the nature of the reinforcing particles, on their homogeneity and uniformity of their distribution inside the granules without their adhesion, on the size of the particles and the correctness of their morphology, and on their metallurgical adhesion to the base alloy.

Таким образом, настоящее изобретение прежде всего имеет целью разработку и получение армирующего материала, который соответствует упомянутым выше технико-экономическим требованиям. При этом было установлено, что комплексные карбиды типа X(MoTi)C, где Х может быть Fe, Ni или Со, с химическим составом, который будет уточнен ниже, обеспечивают преимущества, присущие карбиду титана, и позволяют преодолеть названные выше технические и экономические трудности в отношении применения для армирования конструкционных металлических сплавов.Thus, the present invention primarily aims to develop and obtain a reinforcing material that meets the above technical and economic requirements. It was found that complex carbides of the X (MoTi) C type, where X can be Fe, Ni or Co, with a chemical composition that will be specified below, provide the advantages inherent in titanium carbide and overcome the technical and economic difficulties mentioned above regarding the application for reinforcing structural metal alloys.

Действительно, для того чтобы частица какого-либо типа могла быть использована для армирования металлического сплава путем ее введения в твердом состоянии в металлический сплав, находящийся в жидком состоянии, с последующим металлургическим включением после отверждения, необходимо максимальным образом повысить «смачиваемость» частицы названным сплавом. Для этого угол контакта между твердой частицей и жидкостью должен быть как можно более малым, причем эта величина почти исключительно зависит от химической природы и состава обоих материалов,Indeed, in order for a particle of any type to be used for reinforcing a metal alloy by introducing it in a solid state into a metal alloy in a liquid state, followed by metallurgical inclusion after curing, it is necessary to maximize the "wettability" of the particle by the said alloy. For this, the contact angle between the solid particle and the liquid should be as small as possible, and this value almost exclusively depends on the chemical nature and composition of both materials,

В поисках решения этой задачи при разработке настоящего изобретения было установлено, что в отличие от частиц TiC и (WTi)C твердые частицы, образованные карбидами типа (MoTi)C легко смачиваются жидкими сплавами на основе Fe, на основе Ni и на основе Со.In search of a solution to this problem, when developing the present invention, it was found that, unlike TiC and (WTi) C particles, solid particles formed by (MoTi) C type carbides are easily wetted by Fe-based, Ni-based, and Co-based liquid alloys.

Наряду с этим, благодаря очень высокой отрицательной энергии образования как у карбида титана (при любой температуре), так и у карбида молибдена (выше 1500°С), предлагаемая методика их получения является простой и экономичной и прекрасно подходит для применения в промышленном масштабе.Along with this, due to the very high negative formation energy of both titanium carbide (at any temperature) and molybdenum carbide (above 1500 ° C), the proposed method for their preparation is simple and economical and is ideally suited for use on an industrial scale.

Действительно, эта методика основана на высокоэкзотермичном характере обеих реакций образования:Indeed, this technique is based on the highly exothermic nature of both formation reactions:

Ti+С → TiC+35000 кал/г-атом СTi + C → TiC + 35000 cal / g atom C

2Мо+С → Мо₂С+30000 кал/г-атом С (при 1500°С)2Mo + C → Mo ₂ C + 30,000 cal / g-atom C (at 1500 ° C)

Это означает, что образование TiC из составляющих его элементов является очень благоприятным с термодинамической точки зрения, так же как и образование Мо₂С при достижении или преодолении температуры 1500°С. С другой стороны, как только начинается первая реакция, температура быстро повышается (за счет выделяющегося тепла), что облегчает вторую реакцию в отличие от того случая, когда комплексным карбидом является карбид типа (WTi)C, который получают путем добавления карбида вольфрама, предварительно полученного с помощью других способов. Упомянутая легкость реакции благоприятствует, кроме того, тому, чтобы участвующие в реакции элементы могли быть разбавленными путем добавления других металлических элементов, таких как Fe, Ni или Со, которые плавятся при достигаемых в реакции температурах и выполняют роль связующего для образующихся карбидов. При проведении последующего процесса добавления к жидкому сплаву связующее расплавляется при контакте с этим сплавом и увеличивает смачиваемость и металлургическое включение армирующего карбида.This means that the formation of TiC from its constituent elements is very thermodynamically favorable, as is the formation of Mo ₂ C when reaching or overcoming a temperature of 1500 ° C. On the other hand, as soon as the first reaction begins, the temperature rises rapidly (due to the generated heat), which facilitates the second reaction, in contrast to the case when the complex carbide is a carbide of the type (WTi) C, which is obtained by adding tungsten carbide, previously obtained using other methods. The mentioned ease of reaction also favors the fact that the elements involved in the reaction can be diluted by the addition of other metal elements, such as Fe, Ni or Co, which melt at the temperatures reached in the reaction and act as a binder for the carbides formed. During the subsequent process of adding to the liquid alloy, the binder melts upon contact with this alloy and increases the wettability and metallurgical inclusion of the reinforcing carbide.

При условии, что армирующий материал может быть получен по низкой цене, как это имеет место в процессе, который описан ниже, осуществление такого процесса включает также количественную подборку пропорций каждого химического элемента (в расчете на TiC), в то время как оптимальные результаты достигаются при следующих процентных содержаниях каждого из элементов:Provided that the reinforcing material can be obtained at a low price, as is the case in the process described below, the implementation of this process also includes a quantitative selection of the proportions of each chemical element (based on TiC), while optimal results are achieved when the following percentages of each of the elements:

TiC:TiC: 50-90%50-90% Мо:Mo: ≥5%≥5% Х (Fe, Ni или Со)X (Fe, Ni or Co) ≥5%≥5%

Отношение TiC/C в карбиде: примерно эквиатомное (один атом Ti на один С)TiC / C ratio in carbide: approximately equiatomic (one Ti atom per C)

Наряду с высоким выходом добавления этих карбидов к армируемому сплаву и обусловленной этим выходом степенью армирования себестоимость конечного продукта снижается при использовании подходящих способов для предварительного получения карбидов. Эти способы основаны на самораспространяющихся реакциях высокотемпературного синтеза высокоэкзотермичных соединений, как это имеет место в случае карбидов настоящего изобретения. Для достижения технической задачи изобретения в том случае, когда необходимое количество карбидов невелико, предварительное получение таких карбидов может производиться с использованием периодического процесса, в котором после получения и смешения определенного количества сырых материалов их вводят в реактор, в котором осуществляется реакция высокотемпературного синтеза, а после самопроизвольного охлаждения продукта реакции его выводят из реактора, повторяя, таким образом, производственный цикл до получения требуемого количества. Однако в процессе разработки настоящего изобретения было установлено, что производительность названного процесса значительно повышается, а себестоимость производства снижается при проведении процесса в непрерывном режиме, который был ранее разработан фирмой FUNDACION INASMET для получения других керамических материалов. Названный процесс вместе с необходимым для его проведения производственным оборудованием описан в патенте ЕР 1060789: «Непрерывный процесс для получения порошкообразных материалов методом сжигания и реактор для осуществления процесса».Along with the high yield of addition of these carbides to the reinforced alloy and the degree of reinforcement due to this yield, the cost of the final product is reduced by using suitable methods for the preliminary preparation of carbides. These methods are based on the self-propagating reactions of high temperature synthesis of highly exothermic compounds, as is the case with the carbides of the present invention. To achieve the technical objective of the invention in the case when the required amount of carbides is small, preliminary preparation of such carbides can be carried out using a batch process in which, after receipt and mixing of a certain amount of raw materials, they are introduced into a reactor in which the high-temperature synthesis reaction is carried out, and after spontaneous cooling of the reaction product is removed from the reactor, thus repeating the production cycle until the desired amount is obtained. However, during the development of the present invention, it was found that the productivity of the process is significantly increased, and the cost of production is reduced when the process is carried out in a continuous mode, which was previously developed by FUNDACION INASMET to obtain other ceramic materials. The named process along with the necessary production equipment for its implementation is described in patent EP 1060789: "A continuous process for the production of powdered materials by combustion and a reactor for the process."

Благодаря сильно экзотермическому характеру реакций образования карбидов (MoTi)C, а также благодаря легкости, с которой могут быть достигнуты термодинамические условия, необходимые для начала и протекания этих реакций, синтез из сырья, содержащего необходимые пропорции С, Ti, Mo и Fe или Ni, или Со, также может быть осуществлен в непрерывном режиме согласно способу, описанному в упомянутом патенте, в результате чего повышается производительность, что обеспечивает, с одной стороны, возможность располагать значительными количествами армирующего материала и, с другой стороны, снижает себестоимость производства. Кроме того, необходимые химически активные элементы могут быть внедрены в форме би- или триметаллических сплавов, таких как Fe-Ti, Fe-Mo, Ni-Ti, Co-Ni-Mo и т.д., которые доступны на рынке по более низкой цене, чем индивидуальные металлы.Due to the highly exothermic nature of the reactions of the formation of carbides (MoTi) C, and also due to the ease with which the thermodynamic conditions necessary for the onset and course of these reactions can be achieved, the synthesis from raw materials containing the necessary proportions of C, Ti, Mo and Fe or Ni, or Co can also be carried out continuously according to the method described in the aforementioned patent, thereby increasing productivity, which provides, on the one hand, the ability to have significant amounts of reinforcing material and, on the other hand, reduces production costs. In addition, the necessary chemically active elements can be introduced in the form of bi- or trimetallic alloys, such as Fe-Ti, Fe-Mo, Ni-Ti, Co-Ni-Mo, etc., which are available on the market at a lower price than individual metals.

С помощью обоих способов получают необходимый армирующий продукт для каждого из семейств сплавов: Fe(MoTi)C для армирования сталей и чугунов, Ni(MoTi)C для сплавов на основе никеля и Co(MoTi)C для сплавов на основе кобальта. Имеющие округлую форму частицы карбидов титана и молибдена размером 1-4 мкм агломерируются в первом случае металлическим Fe, во втором случае металлическим Ni и в третьем случае металлическим Со.Using both methods, the necessary reinforcing product is obtained for each of the alloy families: Fe (MoTi) C for reinforcing steels and cast iron, Ni (MoTi) C for nickel-based alloys, and Co (MoTi) C for cobalt-based alloys. The rounded particles of titanium and molybdenum carbides of 1-4 μm in size are agglomerated in the first case with metallic Fe, in the second case with metallic Ni and in the third case with metallic Co.

Второй аспект изобретения состоит в способе добавления названных новых армирующих материалов к конструкционным металлическим сплавам на основе Fe, на основе Ni и на основе Со.A second aspect of the invention is a method of adding the aforementioned new reinforcing materials to structural metal alloys based on Fe, based on Ni and based on Co.

Как было упомянуто выше, присутствие в карбидном комплексе Mo значительно улучшает его смачиваемость в сплавах Fe, Ni и Со, которая повышается, когда эти карбиды агломерируются тем же металлом, который является базовой составляющей сплава, при добавлении этих сплавов. Кроме того, благодаря их очень высокой энергии образования эти карбиды очень устойчивы как при низких температурах, так и при температурах, при которых упомянутые сплавы находятся в жидком состоянии (порядка 1500°С). Таким образом, манипуляции и обработка этого материала являются простыми и не требуют специальных мер для того, чтобы избежать как повреждений при контакте с окружающей атмосферой в результате окисления или других причин, так и разложения в жидкой ванне. Тем не менее, выход их добавления к этой ванне и распределение малых частиц карбида в матрице металлического сплава играют значительную роль для конечного результата. Так, чем выше выход добавления (присутствие карбидов в системе конечный продукт/карбиды, добавленные к жидкому сплаву), тем ниже себестоимость конечного продукта при тех же самых характеристиках. Одновременно операции очистки, освобождения от шлака и доводка жидкого сплава в плавильной печи в этом случае являются менее сложными и трудоемкими. С другой стороны, улучшение механических характеристик армированного сплава напрямую зависит от гомогенности и равномерности распределения карбидов внутри гранул без их слипания, от их прямоугольной морфологии и от их металлургического сцепления с базовым материалом.As mentioned above, the presence of Mo in the carbide complex significantly improves its wettability in Fe, Ni, and Co alloys, which increases when these carbides are agglomerated with the same metal, which is the base component of the alloy, when these alloys are added. In addition, due to their very high formation energy, these carbides are very stable both at low temperatures and at temperatures at which the mentioned alloys are in a liquid state (of the order of 1500 ° C). Thus, the manipulation and processing of this material is simple and does not require special measures in order to avoid damage from contact with the surrounding atmosphere as a result of oxidation or other causes, or decomposition in a liquid bath. Nevertheless, the yield of their addition to this bath and the distribution of small carbide particles in the matrix of the metal alloy play a significant role for the final result. So, the higher the yield of addition (the presence of carbides in the final product / carbides system added to the liquid alloy), the lower the cost of the final product for the same characteristics. At the same time, the operations of cleaning, freeing from slag and finishing the liquid alloy in the melting furnace in this case are less complicated and time-consuming. On the other hand, the improvement of the mechanical characteristics of the reinforced alloy directly depends on the homogeneity and uniformity of the distribution of carbides inside the granules without their adhesion, on their rectangular morphology and on their metallurgical adhesion to the base material.

В случае настоящего изобретения оптимизация таких параметров была достигнута путем подходящей разработки карбидов и способа их получения, как это описано выше и, с другой стороны, с помощью приведенной ниже последовательной процедуры добавления в плавильную печь:In the case of the present invention, the optimization of such parameters was achieved by a suitable development of carbides and a method for their preparation, as described above and, on the other hand, using the following sequential procedure for adding to the melting furnace:

a) Доводка добавляемого материала. Армирующий материал X(MoTi)C в пропорции не выше 10% от общей массы загрузки ванны смешивают с продажным Si-Ca, используемым обычно в качестве дегазирующего элемента в названных выше сплавах, взятым в количестве примерно 10% от армирующего материала.a) Finishing up of added material. Reinforcing material X (MoTi) C in a proportion of not more than 10% of the total mass of the bath is mixed with commercial Si-Ca, usually used as a degassing element in the above alloys, taken in an amount of about 10% of the reinforcing material.

b) Расплавление металлического сплава на основе Fe (сталь или чугун), на основе Ni или на основе Со в соответствии с традиционным способом в печи, которую обычно используют для плавки этих материалов.b) The melting of a Fe-based metal alloy (steel or cast iron), Ni-based or Co-based in accordance with the traditional method in a furnace that is commonly used to melt these materials.

c) Добавление армирующего материала, смешанного с Si-Ca. Оно начинается тогда, когда базовая загрузка находится в расплавленном состоянии и при температуре, на 150°С выше температуры «солидуса» сплава. Рабочий способ добавления такой же, как рабочий способ добавления любого другого материала, вводимого в традиционный металлургический процесс (ферросплавы, более или менее чистые металлы и т д.) для доводки химического состава сплавов. Один из новых аспектов и оптимизаторов изобретения несомненно состоит в положительном и определяющем эффекте Si-Ca, поскольку, как это было подтверждено, если добавляется только X(MoTi)C (в относительно тонко диспергированной форме), он проявляет тенденцию к укрупнению и отложению на стенках печи, в то время как, когда в расплавленную ванну внедряется Si-Ca, имеет место реакция экзотермического окисления Са присутствующим в этой ванне кислородом, что приводит к снижению поверхностного натяжения между жидкой ванной и частицами карбида и благоприятствует включению и диспергированию последних внутри ванны.c) Adding reinforcing material mixed with Si-Ca. It begins when the base charge is in a molten state and at a temperature 150 ° C higher than the solidus temperature of the alloy. The working method of adding is the same as the working method of adding any other material introduced into the traditional metallurgical process (ferroalloys, more or less pure metals, etc.) to fine-tune the chemical composition of the alloys. One of the new aspects and optimizers of the invention undoubtedly consists in the positive and determining effect of Si-Ca, since, as was confirmed, if only X (MoTi) C (in a relatively finely dispersed form) is added, it tends to enlarge and deposit on the walls furnace, while when Si-Ca is introduced into the molten bath, an exothermic oxidation of Ca occurs with the oxygen present in the bath, which reduces the surface tension between the liquid bath and carbide particles and tstvuet incorporation and dispersion of the latter in the bath.

d) Образовавшийся после завершения добавления жидкий материал, представляющий собой металлический сплав + армирующие карбиды, обрабатывают традиционным способом, которым может быть заливка в формы (песчаные, керамические, металлические и т.д.) с целью получения отливок или в изложницы в целью получения заготовок для изделий.d) The liquid material formed after the completion of the addition, which is a metal alloy + reinforcing carbides, is processed in the traditional way, which can be pouring into molds (sand, ceramic, metal, etc.) in order to obtain castings or in molds in order to obtain blanks for products.

Для того чтобы потери можно было считать нормальными, так же как и в случае любой другой металлургической операции доводки химического состава сплава, выход добавления должен превышать 80%.In order for losses to be considered normal, just as in the case of any other metallurgical operation for fine-tuning the chemical composition of the alloy, the yield of addition must exceed 80%.

В результате этого получают заготовки с микроструктурой, образованной соответствующей металлической матрицей (на основе Fe, на основе Ni, на основе Со) с включенными в нее частицами карбидов титана и молибдена, характеризующиеся высокой твердостью и термостабильностью, имеющие размер 2-5 мкм и правильную форму, которые когерентно связаны, диспергированы и гомогенно распределены внутри зерен матрицы. Продукт может быть далее подвергнут термообработке любого типа (термохимической или термомеханической), в процессе чего частицы карбида не обнаруживают какого-либо повреждения.As a result of this, preforms are obtained with a microstructure formed by a corresponding metal matrix (based on Fe, based on Ni, based on Co) with particles of titanium and molybdenum carbides included in it, characterized by high hardness and thermal stability, having a size of 2-5 μm and the correct shape which are coherently connected, dispersed and homogeneously distributed within the matrix grains. The product can then be subjected to heat treatment of any type (thermochemical or thermomechanical), during which the carbide particles do not show any damage.

Полученный таким образом продукт обладает собственными характеристиками базовой металлической матрицы, зависящими от сплава и его последующей обработки, улучшенными и усиленными за счет армирующего и упрочняющего эффектов включенных карбидов. Эти усиливающие эффекты обусловлены главным образом усталостной прочностью и износостойкостью при комнатной температуре, а также сопротивлением текучести и стойкости к истиранию при высоких температурах. Принимая в качестве эталона сравнения значения характеристик, соответствующих металлическому сплаву без армирования, получают увеличение этих значений для новых продуктов выше 50%.Thus obtained product has its own characteristics of the base metal matrix, depending on the alloy and its subsequent processing, improved and strengthened due to the reinforcing and strengthening effects of the included carbides. These reinforcing effects are mainly due to the fatigue and wear resistance at room temperature, as well as the resistance to flow and abrasion resistance at high temperatures. Taking as a reference standard the values of the characteristics corresponding to a metal alloy without reinforcement, an increase in these values for new products above 50% is obtained.

Claims

1. A method of obtaining a product from a reinforcing material obtained by the method of liquid metallurgy of structural metal materials, characterized in that the reinforcement of the structural material based on Fe, Ni, or based on With previously obtained carbides, which have the formula X (MoTi) C where X-metal is the foundation of the structural material.

2. The method according to claim 1, characterized in that the previously obtained carbides X (MoTi) C are added in the solid state to the base metal material when it is in the molten state in a melting furnace.

3. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that after the material poured from the melting furnace has hardened, the product has a metal matrix of the base material with solid, stable, polygonal, dispersed and homogeneously distributed carbides having a size of 2-5 μm X (MoTi) C.

4. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that X is Fe for reinforcing steel and cast irons.

5. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that X is Ni for reinforcing nickel-based alloys.

6. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that X is Co for reinforcing cobalt-based alloys.

7. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the carbides X (MoTi) C contain components of the following composition, wt.%:

Tic 50-90% Mo ≥5% X ≥5%

8. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the carbides X (MoTi) C are obtained from powder materials containing various elements using self-propagating high-temperature synthesis due to the heat generated in the exothermic carbide formation reactions, without external energy.

9. A method of producing carbides X (MoTi) C, characterized in that the carbides of this formula, in which X represents Fe, Ni or Co, contain these components, wt.%: TiC 50-90%, Mo ≥ 5%, X ≥ 5% and they are obtained by self-propagating high-temperature synthesis due to the heat released in the exothermic reactions of the formation of carbides, while the process is carried out periodically.

10. A method of producing carbides X (MoTi) C, characterized in that the carbides of this formula, in which X represents Fe, Ni or Co, contain these components, wt.%: TiC 50-90%, Mo ≥ 5%, X ≥ 5%, and they are obtained by self-propagating high-temperature synthesis due to the heat released in the exothermic reactions of the formation of carbides, while the process is carried out continuously.

11. The method according to any one of claims 9 and 10, characterized in that the carbides X (MoTi) C are mixed with Si-Ca granules and then added to the X-based molten alloy in a melting furnace.

12. A method of manufacturing cast parts from metal materials based on Fe, Ni and Co, characterized in that a liquid alloy that contains carbides according to any one of claims 9 and 10 is poured into sand molds, ceramic molds or centrifugal molds to solidify the alloy, then carbide-reinforced castings, the metal matrix of which includes solid, stable, polygonal, dispersed and homogeneously distributed carbides having a size of 2-5 microns, are processed.

13. A method of manufacturing metal billets based on Fe, Ni and Co, characterized in that the liquid alloy, which contains carbides according to any one of paragraphs.9 and 10, is poured into molds in order to obtain ingots or poured continuously to obtain square billets or plates.