RU2534670C1 - Hard alloy strengthening method - Google Patents

Hard alloy strengthening method Download PDF

Info

Publication number
RU2534670C1
RU2534670C1 RU2013126848/02A RU2013126848A RU2534670C1 RU 2534670 C1 RU2534670 C1 RU 2534670C1 RU 2013126848/02 A RU2013126848/02 A RU 2013126848/02A RU 2013126848 A RU2013126848 A RU 2013126848A RU 2534670 C1 RU2534670 C1 RU 2534670C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
hard
hours
strength
hardness
Prior art date
Application number
RU2013126848/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Станислав Иванович Богодухов
Александр Дмитриевич Проскурин
Елена Станиславовна Козик
Борис Менделевич Шейнин
Екатерина Валерьевна Солосина
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет"
Priority to RU2013126848/02A priority Critical patent/RU2534670C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2534670C1 publication Critical patent/RU2534670C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: heat treatment method of a hard-alloy item involves sintering of a hard-alloy item and cooling. Sintering is performed at the temperature of 1650°C; then, vacuum tempering is performed with heating up to the temperature of 1050-1250°C and with exposure of 1 hour, and cooling is performed together with the furnace during 4 hours. Hardness, strength and resistance of items are increased.
EFFECT: simpler technical process of heat treatment of hard alloys.
1 dwg, 4 tbl

Description

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно к способам термического упрочнения изделий порошковой металлургии, в частности к изделиям из твердых сплавов, применяемым для холодной и горячей механической обработки металлов и сплавов, например, резанием.The invention relates to mechanical engineering, mainly to methods of thermal hardening of powder metallurgy products, in particular to products from hard alloys used for cold and hot machining of metals and alloys, for example, by cutting.

Известен способ термической обработки изделий из карбидсодержаших твердых сплавов с помощью закалки [Лошак М.Г. Прочность и долговечность твердых сплавов. - Киев: Наукова думка, 1984. - 218 с.], при котором температура закалки всегда выбирается ниже температуры эвтектики компонентов твердого сплава: монокарбида вольфрама и цементирующей кобальтовой связки. Недостатками известного способа являются малая степень упрочнения режущих пластин из твердых сплавов и низкая стойкость их к воздействию ударных нагрузок.A known method of heat treatment of products from carbide-containing hard alloys using quenching [M. Loshak Strength and durability of hard alloys. - Kiev: Naukova Dumka, 1984. - 218 p.], At which the quenching temperature is always chosen below the eutectic temperature of the components of the hard alloy: tungsten monocarbide and cementing cobalt binder. The disadvantages of this method are the low degree of hardening of the cutting plates of hard alloys and their low resistance to impact loads.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ термической обработки изделий из карбидсодержаших твердых сплавов, полученных методом стационарного спекания в присутствии жидкой фазы, при котором температуру обработки выбирают в интервале температур 800-1400°C [Wu Yinfang. A survey of study on heat-treatment of cemented carbide. - Hard metals and hard materials. - 1993. - V.1, 1. - P.20-23 (прототип)], причем интервал температур, больших 1280°С, лежит выше температуры эвтектики (1280°C) компонентов твердого сплава. Таким образом, при термообработке в интервале температур 1280-1400°C происходит повторная рекристаллизация твердого сплава. Недостатками известного способа являются:Closest to the claimed method is a method of heat treatment of products from carbide-containing hard alloys obtained by stationary sintering in the presence of a liquid phase, in which the processing temperature is selected in the temperature range 800-1400 ° C [Wu Yinfang. A survey of study on heat-treatment of cemented carbide. - Hard metals and hard materials. - 1993. - V.1, 1. - P.20-23 (prototype)], and the temperature range greater than 1280 ° C lies above the eutectic temperature (1280 ° C) of the components of the hard alloy. Thus, during heat treatment in the temperature range 1280-1400 ° C, the recrystallization of the hard alloy occurs. The disadvantages of this method are:

- относительно малая степень упрочнения режущих пластин из твердых сплавов:- a relatively small degree of hardening of carbide inserts:

- низкая стойкость режущих пластин из твердых сплавов к воздействию ударных нагрузок.- low resistance of hard alloy cutting inserts to impact loads.

Заявляемое изобретение направлено на упрощение технического процесса термообработки: снижение температур термообработки, отсутствие применения закалочных ванн, увеличение стойкости.The claimed invention is aimed at simplifying the technical process of heat treatment: lowering the temperature of heat treatment, the absence of the use of quenching baths, increasing the resistance.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение технического процесса термообработки твердых сплавов, увеличение стойкости.The technical result of the invention is to simplify the technical process of heat treatment of hard alloys, increase resistance.

Техническая задача решается тем, что в способе термической обработки твердых сплавов, включающем спекание твердых сплавов при температуре 1650°C, охлаждение, после спекания производят отпуск в вакуумной печи при температуре 600°C в среде инертного газа, выдерживают в печи от 4 до 24 часов с последующим охлаждением вместе с печью в течение 2,5 часов.The technical problem is solved in that in the method of heat treatment of hard alloys, including sintering of hard alloys at a temperature of 1650 ° C, cooling, after sintering, leave in a vacuum furnace at a temperature of 600 ° C in an inert gas medium, incubated for 4 to 24 hours followed by cooling with the oven for 2.5 hours.

Для пояснения способа на чертеже показан внешний вид твердосплавных штабиков ВК8(а) и Т14К8(б), увеличение 1:1.To explain the method, the drawing shows the appearance of carbide racks VK8 (a) and T14K8 (b), an increase of 1: 1.

Способ осуществляют следующим образом:The method is as follows:

Спекание твердых сплавов осуществляли при температуре 1650°C, охлаждение после спекания, производят отпуск в вакуумной печи СГВ2.3/15ЭМ1 при температуре 600°C (вакуум 5×10-5 мм рт.ст), в среде инертного газа, длительность выдержки от 4 до 24 часов.Hard alloys were sintered at a temperature of 1650 ° C, cooled after sintering, tempering was carried out in a SGV2.3 / 15EM1 vacuum furnace at a temperature of 600 ° C (vacuum 5 × 10 -5 mm Hg), in an inert gas medium, the exposure time from 4 to 24 hours.

Сущность отпуска заключается в том, что в герметичном контейнере создается разреженная инертная атмосфера. С этой целью используется азот. Внутри контейнера размещают детали, которые подключают к отрицательному полюсу источника постоянного напряжения - катод. Анодом служит стенка контейнера. Между катодом и анодом включается высокое напряжение (500-1000 В). В этих условиях происходит ионизация газа. Образующиеся положительно заряженные ионы азота устремляются к отрицательному полюсу - катоду. Электрическое сопротивление газовой среды вблизм катода резко возрастает, вследствие чего почти все напряжение, подаваемое между анодом и катодом, падает на сопротивление вблизи катода, на расстоянии нескольких миллиметров от него. Благодаря этому создается очень высокая напряженность электрического поля вблизи катода.The essence of tempering is that a rarefied inert atmosphere is created in an airtight container. For this purpose, nitrogen is used. Inside the container, parts are placed that are connected to the negative pole of the constant voltage source - the cathode. The anode is the wall of the container. Between the cathode and the anode, a high voltage (500-1000 V) is turned on. Under these conditions, gas ionization occurs. The resulting positively charged nitrogen ions rush to the negative pole - the cathode. The electrical resistance of the gaseous medium near the cathode sharply increases, as a result of which almost all the voltage supplied between the anode and cathode falls on the resistance near the cathode, at a distance of several millimeters from it. This creates a very high electric field near the cathode.

Ионы азота, входя в эту зону высокой напряженности, разгоняются до больших скоростей и, соударяясь с деталью (катодом), внедряются в ее поверхность. При этом высокая кинетическая энергия, которую имели ионы азота, переходит в тепловую. В результате деталь за короткое время, примерно 15-30 мин, разогревается до температуры 600°С, при соударении ионов с поверхностью детали происходит выбивание ионов железа с ее поверхности. Благодаря этому происходит очистка поверхности от оксидных пленок.Nitrogen ions, entering this high-tension zone, accelerate to high speeds and, colliding with the part (cathode), penetrate into its surface. In this case, the high kinetic energy, which had nitrogen ions, goes into heat. As a result, the part in a short time, about 15-30 minutes, heats up to a temperature of 600 ° C, when ions collide with the surface of the part, iron ions are knocked out of its surface. Due to this, the surface is cleaned of oxide films.

После отпуска в вакуумной печи охлаждение твердых сплавов проводили вместе с печью в течение 2,5 часов.After tempering in a vacuum furnace, the cooling of hard alloys was carried out together with the furnace for 2.5 hours.

До и после отпуска в инертной среде была определена твердость (таблица 1, 2) и прочность при изгибе (таблица 3).Before and after tempering in an inert medium, hardness (table 1, 2) and bending strength (table 3) were determined.

Таблица 1Table 1 Марка твердого сплаваCarbide grade Время отпуска, чVacation time, h Твердость, HVHardness, hv Твердость средняя, HVMedium Hardness, HV 1one 22 33 СреднееAverage 600°C - инертная среда600 ° C - inert medium ВК8VK8 4four 13541354 13541354 14021402 13701370 (1331) 1330(1331) 1330 13541354 13321332 13321332 13391339 13321332 13321332 11871187 13071307 ВК8VK8 88 14271427 14271427 14271427 14271427 (1359) 1360(1359) 1360 12671267 12671267 12681268 12671267 13541354 14021402 13781378 13781378 ВК8VK8 1616 14271427 13781378 14271427 14101410 (1409) 1410(1409) 1410 14151415 14151415 14151415 14151415 14021402 14021402 14081408 14041404 ВК8VK8 2424 13541354 13321332 15331533 14001400 (1403) 1400(1403) 1400 13781378 13321332 14271427 13791379 13781378 14021402 15331533 14371437 Т14К8T14K8 4four 14271427 14021402 14021402 14101410 (1449) 1450(1449) 1450 14781478 14521452 14781478 14691469 14781478 14781478 14521452 14691469 Т14К8T14K8 88 14521452 14021402 14271427 14271427 (1427) 1430(1427) 1430 14021402 14271427 14521452 14271427 14021402 14521452 14271427 13551355 Т14К8T14K8 1616 14281428 14281428 15331533 14791479 (1469) 1470(1469) 1470 14271427 14021402 15051505 14441444 14021402 14521452 14521452 14351435 Т14К8T14K8 2424 14271427 14521452 14021402 14271427 (1458) 1460(1458) 1460 14521452 14521452 15331533 14791479 14521452 14521452 15051505 14691469 Т14К8T14K8 исходнаяsource 14521452 14271427 13781378 14191419 14201420 ВК8VK8 исходнаяsource 13021302 13321332 12821282 13051305 13101310 13121312 13181318 13051305 13271327 13021302 13021302 12781278 12941294

Талица 2Talitsa 2 t, чt h Т14К8T14K8 ВК8VK8 4four Твердость и прочность увеличилась на 10%.Hardness and strength increased by 10%. Твердость и прочность увеличилась на 10%.Hardness and strength increased by 10%. 88 Твердость увеличилась на 20%, прочность - на 30%.Hardness increased by 20%, strength - by 30%. Твердость и прочность увеличилась на 20,%.Hardness and strength increased by 20%. 1616 Твердость увеличилась на 40%, прочность - на 90%.Hardness increased by 40%, strength - by 90%. Твердость и прочность увеличилась на 40%.Hardness and strength increased by 40%. 2424 Твердость увеличилась на 30%, прочность - на 50%.Hardness increased by 30%, strength - by 50%. Твердость и прочность увеличилась на 30%.Hardness and strength increased by 30%. Таблица 3Table 3 Марка твердого сплаваCarbide grade Время отпуска, чVacation time, h Прочность, Н/мм2 Strength, N / mm 2 Прочность средняя, Н/мм2 The average strength, N / mm 2 1one 22 33 СреднееAverage 600°С - инертная среда600 ° С - inert medium ВК8VK8 4four 21542154 21542154 22022202 21702170 21302130 21542154 21322132 21322132 21392139 21072107 21072107 21272127 21072107 ВК8VK8 88 21272127 21272127 21272127 21272127 21602160 21672167 21672167 21682168 21672167 21542154 21022102 21782178 21782178 ВК8VK8 1616 24272427 23782378 24272427 24102410 24062406 23782378 23782378 23782378 23782378 24022402 24022402 24022402 24022402 ВК8VK8 2424 23542354 23322332 25332533 24062406 24002400 23782378 23322332 24272427 23792379 23782378 24022402 25332533 24372437 Т14К8T14K8 4four 17271727 17021702 17021702 17151715 17201720 17781778 17521752 17781778 17691769 16781678 16781678 16521652 16691669 Т14К8T14K8 88 21452145 21022102 20802080 21002100 21402140 21402140 22002200 21452145 21802180 22102210 22522252 21472147 22002200 Т14К8T14K8 1616 27012701 25322532 26022602 26612661 28802880 29422942 29032903 29332933 29382938 30503050 30603060 30103010 30403040 Т14К8T14K8 2424 23782378 23782378 23632363 23702370 23602360 25132513 24022402 25052505 24762476 24722472 24522452 21522152 22292229 Т14К8T14K8 исходнаяsource 15021502 14981498 15021502 15011501 15001500 ВК8VK8 исходнаяsource 18001800 18691869 18001800 18231823 18301830

Результаты исследований на данном этапе показали, что отпуск в вакууме эффективно проводить для сплава Т14К8. С увеличением длительности выдержки от 4 до 24 часов твердость увеличивается от 10% до 40%, прочность - от 10% до 90%. Лучший режим отпуска при длительности выдержки 16 часов: твердость увеличилась на 40%, прочность - на 90%.The results of studies at this stage showed that vacuum tempering is effectively carried out for the T14K8 alloy. With an increase in exposure time from 4 to 24 hours, hardness increases from 10% to 40%, strength - from 10% to 90%. The best tempering regime with a exposure time of 16 hours: hardness increased by 40%, strength by 90%.

Для сплава ВК8 проведение отпуска в инертной атмосфере приводит к увеличению твердости и прочности на 10-40%.For VK8 alloy, tempering in an inert atmosphere leads to an increase in hardness and strength by 10–40%.

Влияние температуры отжига на износ поверхности (таблица 4) твердых сплавов ВК8 и Т14К8 изучено в следующей серии экспериментов. Резание проводилось торцевым точением от центра к периферии n=400, t=1 час, s=0,1 мм/об. Коэффициент стойкости (определяли как отношение износостойкости до и после отпуска в инертной атмосфере) увеличился в 3-6 раз.The effect of annealing temperature on surface wear (table 4) of VK8 and T14K8 hard alloys was studied in the following series of experiments. Cutting was carried out by end turning from the center to the periphery n = 400, t = 1 hour, s = 0.1 mm / rev. The coefficient of resistance (defined as the ratio of wear resistance before and after tempering in an inert atmosphere) increased by 3-6 times.

Проанализировали результаты проведенных экспериментальных работ по повышению физико-механических свойств твердых сплавов групп ВК и ТК и провели сравнение с прототипом (таблица 4). Была проведена термообработка с нагревом образцов в инертной среде при температуре 600°C, с выдержкой от 4 до 24 часов. Твердость увеличилась от 10 до 40%, прочность - от 10% до 90%, коэффициент стойкости увеличился в 3-6 раз.We analyzed the results of experimental work to improve the physicomechanical properties of hard alloys of VK and TK groups and compared with the prototype (table 4). Heat treatment was carried out with heating the samples in an inert medium at a temperature of 600 ° C, with a holding time of 4 to 24 hours. Hardness increased from 10 to 40%, strength - from 10% to 90%, the coefficient of resistance increased by 3-6 times.

Таблица 4Table 4 Марка материалаMaterial grade Вид обработкиType of processing Предел прочности, МПаTensile strength, MPa Твердость, HVHardness, hv Коэффициент стойкости, KCoefficient of resistance, K ВК8VK8 ИсходныйSource 18301830 13101310 33 Отпуск 4 ч4 hours vacation 21302130 13301330 4four Отпуск 8 ч8 hours holiday 21602160 13601360 55 Отпуск 16 ч16 hours vacation 24062406 14101410 66 Отпуск 24 ч24 hours vacation 24002400 14001400 4four Т14К8T14K8 ИсходныйSource 15001500 14201420 33 Отпуск 4 ч4 hours vacation 17201720 14501450 3,53,5 Отпуск 8 ч8 hours holiday 21402140 14301430 4four Отпуск 16 ч16 hours vacation 28802880 14701470 55 Отпуск 24 ч24 hours vacation 23602360 14601460 4,54,5

Claims (1)

Способ термической обработки твердосплавного изделия, включающий спекание твердосплавного изделия и охлаждение, отличающийся тем, что спекание проводят при температуре 1650°С, затем осуществляют вакуумный отпуск с нагревом до температуры 1050°С-1250°С и выдержкой 1 час, а охлаждение проводят вместе с печью в течение 4 часов. A method of heat treatment of a carbide product, including sintering a carbide product and cooling, characterized in that the sintering is carried out at a temperature of 1650 ° C, then vacuum tempering is carried out with heating to a temperature of 1050 ° C-1250 ° C and holding for 1 hour, and cooling is carried out together with oven for 4 hours.
RU2013126848/02A 2013-06-11 2013-06-11 Hard alloy strengthening method RU2534670C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013126848/02A RU2534670C1 (en) 2013-06-11 2013-06-11 Hard alloy strengthening method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013126848/02A RU2534670C1 (en) 2013-06-11 2013-06-11 Hard alloy strengthening method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2534670C1 true RU2534670C1 (en) 2014-12-10

Family

ID=53285588

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013126848/02A RU2534670C1 (en) 2013-06-11 2013-06-11 Hard alloy strengthening method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2534670C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2631548C1 (en) * 2016-12-30 2017-09-25 Общество С Ограниченной Ответственностью "Завод Технической Керамики" Method for producing tungsten carbide-based hard alloy products
RU2758706C1 (en) * 2021-03-16 2021-11-01 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Оренбургский государственный университет» Method for sintered hard alloy t15k6 treatment by thermocycling
RU2784905C1 (en) * 2022-03-25 2022-11-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" Method for obtaining a plate from hard alloy vk8 for cutting tools

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1678532A1 (en) * 1989-04-11 1991-09-23 Предприятие П/Я В-8534 Method of heat treatment of a carbide-tipped tool
JP2910293B2 (en) * 1991-03-25 1999-06-23 三菱マテリアル株式会社 Manufacturing method of tungsten carbide based cemented carbide cutting tool coated with hard layer
RU2145916C1 (en) * 1998-08-07 2000-02-27 Чеховой Анатолий Николаевич Method for making hard alloy cermet articles
RU2181643C2 (en) * 2000-04-17 2002-04-27 Научно-исследовательский институт механики Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова Method of hardening of products from carbide-containing alloys

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1678532A1 (en) * 1989-04-11 1991-09-23 Предприятие П/Я В-8534 Method of heat treatment of a carbide-tipped tool
JP2910293B2 (en) * 1991-03-25 1999-06-23 三菱マテリアル株式会社 Manufacturing method of tungsten carbide based cemented carbide cutting tool coated with hard layer
RU2145916C1 (en) * 1998-08-07 2000-02-27 Чеховой Анатолий Николаевич Method for making hard alloy cermet articles
RU2181643C2 (en) * 2000-04-17 2002-04-27 Научно-исследовательский институт механики Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова Method of hardening of products from carbide-containing alloys

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Wu Yinfang, A survey of study on heat-treatment of cemented carbide. Hard metals and hard materials, 1993, v.1, p.20-23. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2631548C1 (en) * 2016-12-30 2017-09-25 Общество С Ограниченной Ответственностью "Завод Технической Керамики" Method for producing tungsten carbide-based hard alloy products
RU2758706C1 (en) * 2021-03-16 2021-11-01 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Оренбургский государственный университет» Method for sintered hard alloy t15k6 treatment by thermocycling
RU2784905C1 (en) * 2022-03-25 2022-11-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" Method for obtaining a plate from hard alloy vk8 for cutting tools

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2534670C1 (en) Hard alloy strengthening method
Yu et al. Boriding of mild steel using the spark plasma sintering (SPS) technique
Plotnikova et al. Perspective of high energy heating implementation for steel surface saturation with carbon
Jia et al. Effect of heat treatment on the microstructure and mechanical properties of blended elemental Ti–6Al–4V produced by powder forging
Çavdar et al. Mechanical properties and hardness results of the medium frequency induction sintered iron based powder metal bushings
Kupczyk et al. High durability of cutting insert edges made of nanocrystalline cemented carbides
Özbek et al. Surface properties of M2 steel treated by pulse plasma technique
RU2654161C1 (en) Method or local ionic nitriding of steel articles in glow discharge with magnetic field
RU2528539C1 (en) Production of cutting tools from carbide-beating alloys of tungsten and titanium-tungsten groups
CN103255280A (en) Molybdenum-containing bearing steel surface strengthening process
RU2688009C1 (en) Surface hardening method of steel part
CN103122444A (en) Novel ion nitriding furnace with hot air circulation function
WO2015188796A1 (en) Method of heat treatment of bearing steel
WO2016181847A1 (en) Method for surface nitriding titanium material
Pavanati et al. Sintering unalloyed iron in abnormal glow discharge with superficial chromium enrichment
Ostroverkhov et al. Non-self-sustained low-pressure glow discharge for nitriding steels and alloys
RU2386705C1 (en) Steel items hardening method
Li et al. Wear and corrosion resistance of AZ31 magnesium alloy irradiated by high-intensity pulsed ion beam
Tan et al. Annealing behaviour and transient high-heat loading performance of different grade fine-grained tungsten
RU2758706C1 (en) Method for sintered hard alloy t15k6 treatment by thermocycling
Teh et al. A Study on the Surface Hardness Obtained by Nitriding with a Plasma Focus Machine
RU2599950C1 (en) Method for ion-plasma nitriding of parts from tool steel
Zhang et al. Compression superplasticity of ultrahigh carbon steel in electric field
王国强 et al. Effect of Heat Treatment Process on Microstructure and Mechanical Properties of Titanium Alloy Ti6246
RU2693238C1 (en) Hard alloys hardening method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150612