RU2802601C1

RU2802601C1 - Carbide alloy with a reduced content of tungsten carbide for the manufacture of cutting tools and a method for its production

Info

Publication number: RU2802601C1
Application number: RU2023108591A
Authority: RU
Inventors: Александр Валерьевич Голуб; Дмитрий Викторович Федоров; Ольга Сергеевна Рябизо; Валентин Николаевич Фищев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Вириал"
Filing date: 2023-04-05
Publication date: 2023-08-30

Abstract

FIELD: powder metallurgy.

SUBSTANCE: sintered hard alloys based on titanium carbonitride for the manufacture of cutting tools. It can be used to make indexable multi-faceted inserts for high-speed cutting of hard-to-cut steels and alloys and other wear-resistant products. Hard alloy contains, wt.%: titanium carbonitride 45-65, tungsten carbide 15-25, tantalum carbide 3-5, cementing binder 17-25. The content of molybdenum in the cementing binder is from 20 to 50 wt.%, and the mass ratio of Co:Ni is in the range from 1:0.6 to 1:0.9. To obtain a cutting tool blank from a hard alloy, wet grinding of powders of refractory components is carried out, while joint grinding of titanium carbonitride and tungsten carbide is carried out and tungsten carbide is separately ground. Then the resulting powders are mixed with powders of cobalt, molybdenum and nickel in a given amount, molded and vacuum compression sintering is carried out. The mixture for producing a hard alloy is also characterized.

EFFECT: high physical and mechanical and operational characteristics of the cutting tool are provided.

6 cl

Description

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к твердым сплавам на основе карбонитрида титана, содержащим также карбид вольфрама, карбид тантала и цементирующую связку, обладающим высокими значениями твердости, прочности и износостойкости. Разработанный твердый сплав предполагается использовать в качестве основы режущего инструмента для высокоскоростной лезвийной обработки труднообрабатываемых сталей и сплавов.The invention relates to the field of powder metallurgy, in particular to hard alloys based on titanium carbonitride, also containing tungsten carbide, tantalum carbide and a cementitious binder, having high values of hardness, strength and wear resistance. The developed carbide alloy is intended to be used as the basis of a cutting tool for high-speed blade processing of hard-to-cut steels and alloys.

Основными материалами, используемыми для высокоскоростной механической обработки труднообрабатываемых сталей и сплавов, являются керамические и металлокерамические инструментальные сплавы. Металлокерамический инструмент в разы долговечнее, а также способен работать при более высоких скоростях резания по сравнению с твердосплавным.The main materials used for high-speed machining of difficult-to-cut steels and alloys are ceramic and cermet tool alloys. Ceramic-metal tools are many times more durable and are also capable of operating at higher cutting speeds compared to carbide.

Развитие технологий тяжелой обработки и сухого резания связано с твердыми сплавами. Потребность в высокоскоростной обработке вызвана необходимостью в сокращении затрат времени на изготовление изделий, устранении неточностей, возникающих в результате использования ручной финишной обработки, и минимизации производственных затрат. Такая обработка предназначена для обработки твердых материалов (нержавеющие стали, прочные титановые сплавы, инструментальные стали), высокоточных форм и деталей пресс-форм с низкой шероховатостью поверхности. Кроме того, высокоскоростная обработка за счет значительного отвода тепла в стружку обеспечивает высокую эффективность снятия материала, уменьшение времени производства, усилия резания и деформации заготовки. Основная проблема - это износ металлорежущего инструмента, обусловленный высокой скоростью резания. Определяющими характеристиками материала для высокоскоростной обработки металлов являются высокая твердость и абразивостойкость, устойчивость к динамическим нагрузкам и хрупкому разрушению [1].The development of heavy machining and dry cutting technologies is associated with hard alloys. The need for high-speed machining is driven by the need to reduce manufacturing time, eliminate inaccuracies resulting from manual finishing, and minimize manufacturing costs. This type of processing is intended for processing hard materials (stainless steels, durable titanium alloys, tool steels), high-precision molds and mold parts with low surface roughness. In addition, high-speed machining, due to significant heat dissipation into the chips, provides high material removal efficiency, reducing production time, cutting force and workpiece deformation. The main problem is the wear of metal-cutting tools caused by high cutting speeds. The defining characteristics of a material for high-speed metal processing are high hardness and abrasion resistance, resistance to dynamic loads and brittle fracture [1].

В настоящее время для высокоскоростной обработки сталей и сплавов используется инструмент из твердого сплава, основу которого составляет карбонитрид титана (TiCN), карбиды тантала (ТаС) и/или ниобия (NbC), а также карбид вольфрама (WC), связанные кобальтом (Со), никелем (Ni) или их комбинациями. Микроструктура подобных спеченных твердых сплавов представляет собой вид ядро-оболочка [2]. Ядра состоят из частично нерастворенных зерен Ti(C,N), на которые в процессе спекания по механизму растворения-осаждения нарастает оболочка из (Ti,W)(C,N). Известно, что в твердых сплавах на основе карбонитрида титана цементирующей фазой является смесь никеля и кобальта [3]. При этом каждый из этих металлов по-своему влияет на физико-механические характеристики спеченного материала. Большинство разработок с целью увеличения высокотемпературной износостойкости твердых сплавов связано с изменением их цементирующей фазы.Currently, high-speed machining of steels and alloys uses carbide tools based on titanium carbonitride (TiCN), tantalum carbides (TaC) and/or niobium (NbC), and tungsten carbide (WC) bonded with cobalt (Co) , nickel (Ni) or combinations thereof. The microstructure of such sintered hard alloys is of the core-shell type [2]. The cores consist of partially undissolved Ti(C,N) grains, onto which a shell of (Ti,W)(C,N) grows during sintering via the dissolution-deposition mechanism. It is known that in hard alloys based on titanium carbonitride, the cementing phase is a mixture of nickel and cobalt [3]. Moreover, each of these metals has its own effect on the physical and mechanical characteristics of the sintered material. Most developments aimed at increasing the high-temperature wear resistance of hard alloys involve changing their cementing phase.

Известен композиционный материал в соответствии с изобретениемA known composite material in accordance with the invention

US 10570486 (В2), в котором твердая фаза, состоящая преимущественно из карбонитрида титана и одного металла из групп IV, V или VI периодической таблицы, имеющих бимодальное распределение по размеру зерна от 0,05 до 2 мкм, с металлосвязкой на основе преимущественно кобальта, образует твердый сплав. Из предложенного твердого сплава изготавливали режущий инструмент, обеспечивающий долговременное резание не труднообрабатываемого материала при невысоких скоростях и подачах [4]. Недостатком данного материала является то, что при переходе к более экстремальным условиям резания или при обработке более труднообрабатываемых материалов может происходить разрушение режущей поверхности инструмента за счет уменьшения прочности преимущественно кобальтовой металлосвязки под воздействием высоких температур в зоне резания.US 10570486 (B2), in which a solid phase consisting predominantly of titanium carbonitride and one metal from groups IV, V or VI of the periodic table, having a bimodal grain size distribution from 0.05 to 2 μm, with a metal binder based predominantly on cobalt, forms a hard alloy. A cutting tool was made from the proposed carbide alloy, providing long-term cutting of not difficult-to-cut material at low speeds and feeds [4]. The disadvantage of this material is that when moving to more extreme cutting conditions or when processing more difficult-to-cut materials, destruction of the cutting surface of the tool may occur due to a decrease in the strength of the predominantly cobalt metal bond under the influence of high temperatures in the cutting zone.

Известен твердый сплав в соответствии с разработкой US 5314657 (А), в котором использованы нестехиометрические исходные компоненты, в основном нитриды и карбонитриды тугоплавких металлов, подходящий для использования в качестве основы для фрезерных и токарных режущих пластин, обладающий выдающейся вязкостью при резании металла и одновременно очень высокой износостойкостью и сниженной пористостью [5]. Недостатком данного материала является то, что достижение сбалансированных режущих характеристик твердого сплава по данному изобретению можно получить только в очень узком диапазоне составов при определенном сочетании специально синтезированных исходных материалов, что, возможно, скажется на стоимости, и как следствие этого, на доступности режущего инструмента из твердого сплава.A hard alloy is known in accordance with the development of US 5314657 (A), which uses non-stoichiometric starting components, mainly nitrides and carbonitrides of refractory metals, suitable for use as a base for milling and turning cutting inserts, having outstanding toughness when cutting metal and at the same time very high wear resistance and reduced porosity [5]. The disadvantage of this material is that achieving balanced cutting characteristics of the carbide alloy according to this invention can be achieved only in a very narrow range of compositions with a certain combination of specially synthesized starting materials, which may affect the cost, and as a consequence of this, the availability of cutting tools from hard alloy.

В соответствии с изобретением US 4935057 (А) разработан материал, представляющий собой твердый сплав на основе титана, карбонитрида титана и карбида вольфрама, подверженный минимальному разрушению при операциях прерывистого резания [6]. Предложен способ получения твердого сплава, включающий подготовку порошковой смеси заданного состава, прессование порошковой смеси в сырой компакт и последующее спекание сырого компакта. Подготовка порошковой смеси состоит из нескольких этапов: подготовка первого порошка (TiC, (Ti,Ta)C, TiCN и (Ti,Ta)(C,N)) для получения структуры ядра твердой фазы; подготовка вторых порошков (TiN, ТаС и WC) для получения структуры оболочки, окружающей твердую фазу; подготовка третьего порошка (Со и Ni) для получения металлосвязки; измельчение первого порошка в течение заданного периода времени; последующее добавление второго и третьего порошков к измельченному первому порошку для получения смешанного порошка и его перемешивание в течение заданного периода времени для приготовления порошковой смеси. Заявлен состав твердой фазы от 70 до 95 мас. % и металлосвязки от 5 до 30 мас. %. Образцы из полученного материала спекали при температуре от 1400 до 1500°С в вакууме или при низком давлении азота. Недостатком рассматриваемого способа получения материала является использование двухкомпонентной цементирующей фазы, что приводит к образованию несплошностей микроструктуры спеченного твердого сплава ввиду отсутствия необходимой степени смачивания твердой фазы металлосвязкой.In accordance with the invention US 4935057 (A), a material has been developed that is a hard alloy based on titanium, titanium carbonitride and tungsten carbide, subject to minimal destruction during intermittent cutting operations [6]. A method for producing a hard alloy is proposed, which includes preparing a powder mixture of a given composition, pressing the powder mixture into a raw compact and subsequent sintering of the raw compact. The preparation of the powder mixture consists of several stages: preparation of the first powder (TiC, (Ti,Ta)C, TiCN and (Ti,Ta)(C,N)) to obtain the core structure of the solid phase; preparation of second powders (TiN, TaC and WC) to obtain a shell structure surrounding the solid phase; preparation of the third powder (Co and Ni) to obtain a metal binder; grinding the first powder for a predetermined period of time; subsequently adding the second and third powders to the ground first powder to obtain a mixed powder and mixing the same for a predetermined period of time to prepare the powder mixture. The composition of the solid phase is stated to be from 70 to 95 wt. % and metal binders from 5 to 30 wt. %. Samples from the resulting material were sintered at temperatures from 1400 to 1500°C in vacuum or at low nitrogen pressure. The disadvantage of the considered method for producing the material is the use of a two-component cementing phase, which leads to the formation of discontinuities in the microstructure of the sintered hard alloy due to the lack of the required degree of wetting of the solid phase with the metal binder.

Известен материал в соответствии с разработкой US 7762747 (В2) на основе карбонитрида титана, имеющий микроструктуру, включающую от 75 до 90 об. % нескольких твердых фаз, остальное связка. Первая твердая фаза имеет структуру, содержащую ядро, которое включает фазу карбонитрида титана, и оболочку, которая включает комплексную карбонитридную фазу, содержащую Ti, W, один или два элемента из Та и Nb, и один или два или более элементов из Zr, V и Mo ((Ti, W, Ta/Nb, Zr/V/Mo)CN). Вторая твердая фаза имеет структуру, содержащую ядро, где ядро и оболочка включают фазы (Ti, W, Ta/Nb, Zr/V/Mo)CN. Третья твердая фаза имеет однофазную структуру, включающую фазу карбонитрида титана. В материале по указанному изобретению связка на основе TiCN, входящая в состав режущей пластины, содержит вольфрамовую компоненту в количестве от 40 до 60% в результате обработки с переменой атмосферы в процессе нагрева при спекании. В итоге высокотемпературная твердость связки повышается, при этом увеличивается износостойкость при высокоскоростном резании, которое сопровождается выделением большого количества тепла [7]. Одновременно с положительным эффектом, который оказывает насыщение металлосвязки вольфрамом, данный процесс может оказывать отрицательное влияние на прочностные характеристики изготавливаемого материала, особенно в части снижения вязкости разрушения, что может привести к сужению области применения режущего инструмента по указанному изобретению. Описанный в вышеуказанном изобретении метод спекания представляется трудоемким, требующим сложного специализированного оборудования.A material is known in accordance with the development of US 7762747 (B2) based on titanium carbonitride, having a microstructure including from 75 to 90 vol. % of several solid phases, the rest is a bunch. The first solid phase has a structure comprising a core which includes a titanium carbonitride phase, and a shell which includes a complex carbonitride phase containing Ti, W, one or two elements of Ta and Nb, and one or two or more elements of Zr, V and Mo ((Ti, W, Ta/Nb, Zr/V/Mo)CN). The second solid phase has a core-containing structure, where the core and shell include (Ti, W, Ta/Nb, Zr/V/Mo)CN phases. The third solid phase has a single-phase structure, including a titanium carbonitride phase. In the material of this invention, the TiCN-based binder included in the cutting insert contains a tungsten component in an amount of 40 to 60% as a result of the atmospheric change treatment during the sintering heating process. As a result, the high-temperature hardness of the ligament increases, and wear resistance increases during high-speed cutting, which is accompanied by the release of a large amount of heat [7]. Simultaneously with the positive effect that saturation of the metal bond with tungsten has, this process can have a negative impact on the strength characteristics of the material being manufactured, especially in terms of reducing fracture toughness, which can lead to a narrowing of the scope of application of the cutting tool according to this invention. The sintering method described in the above invention seems to be labor-intensive, requiring complex specialized equipment.

Наиболее близким к настоящему изобретению техническим решением по материалу и способу его получения является разработка US 5460893 (А), согласно которой способ изготовления износостойкой режущей пластины заключается в смешении материалов в различных сочетаниях, формовании и вакуумно-компрессионном спекании заготовки в специально регулируемой газовой атмосфере [8]. Каждый из различных порошков исходных материалов содержит множество зерен, имеющих средний размер в диапазоне от 0,5 до 2 мкм. Порошки исходных материалов включают порошки карбидов, нитридов и карбонитридов, а также порошки (Ti, Mo)CN, TiCN, Со и Ni. Первая твердая дисперсная фаза имеет по меньшей мере одну из двойной и тройной структур, включающей ядро из твердого раствора карбонитрида титана и по меньшей мере одного элемента из группы, включающей Та, Nb, V, Hf, Zr, W, Mo и Cr. Вторая твердая дисперсная фаза имеет однофазную структуру композитного карбонитрида твердого раствора Ti и по меньшей мере одного элемента из группы, включающей Та, Nb, V, Hf, Zr, W, Mo и Cr. Связующая фаза содержит по меньшей мере один из W, Mo, Cr, Hf, Zr, Ti, Та, Nb и V в количестве не более 40 мас. %, а остаток представляет собой как минимум один из Со и Ni. В упомянутом способе получения материала одним из основных факторов, оказывающих влияние на структуру, физико-механические и эксплуатационные характеристики режущих пластин, является специальная газовая атмосфера в печи при спекании, которая фактически является одним из компонентов сплава. Указанная атмосфера блокирует процесс растворения Ti(C, N) в по крайней мере одной из компонент W, Mo, Cr, Та, Nb, V, Hf и Zr или в металлосвязке. Сырые прессованные компакты нагреваются от комнатной температуры до 1100°С в атмосфере азота при парциальном давлении азота 1,3 Па. Парциальное давление азота повышается до 1,3 кПа и поддерживается на уровне 1,3 кПа в течение периода времени, достаточного для нагрева прессованного компакта от 1100°С до заданной температуры спекания в пределах от 1420 до 1600°С. Нагретый компакт выдерживается при заданной температуре спекания в течение одного часа, а затем охлаждается до комнатной температуры. Недостатками указанного изобретения являются особые требования, предъявляемые к газовой атмосфере, которые усложняют реализацию процесса, а также излишняя пористость полученного материала, подтверждаемая испытаниями. Кроме того, применяемая азотная атмосфера при определенных условиях не гарантирует подавление роста зерна Ti(C, N).The closest technical solution to the present invention regarding the material and the method for its production is the development of US 5460893 (A), according to which the method of manufacturing a wear-resistant cutting insert consists of mixing materials in various combinations, molding and vacuum-compression sintering of the workpiece in a specially controlled gas atmosphere [8 ]. Each of the various starting material powders contains a plurality of grains having an average size in the range of 0.5 to 2 microns. Feedstock powders include carbide, nitride and carbonitride powders, as well as (Ti, Mo)CN, TiCN, Co and Ni powders. The first solid dispersed phase has at least one of a binary and a ternary structure, including a core of a solid solution of titanium carbonitride and at least one element from the group consisting of Ta, Nb, V, Hf, Zr, W, Mo and Cr. The second solid dispersed phase has a single-phase structure of a composite carbonitride solid solution of Ti and at least one element from the group including Ta, Nb, V, Hf, Zr, W, Mo and Cr. The binder phase contains at least one of W, Mo, Cr, Hf, Zr, Ti, Ta, Nb and V in an amount of not more than 40 wt. %, and the remainder is at least one of Co and Ni. In the mentioned method of obtaining the material, one of the main factors influencing the structure, physical-mechanical and operational characteristics of cutting inserts is the special gas atmosphere in the furnace during sintering, which is actually one of the components of the alloy. This atmosphere blocks the process of dissolution of Ti(C, N) in at least one of the components W, Mo, Cr, Ta, Nb, V, Hf and Zr or in the metal binder. Raw pressed compacts are heated from room temperature to 1100°C in a nitrogen atmosphere at a nitrogen partial pressure of 1.3 Pa. The partial pressure of nitrogen is increased to 1.3 kPa and maintained at 1.3 kPa for a period of time sufficient to heat the pressed compact from 1100°C to a given sintering temperature ranging from 1420 to 1600°C. The heated compact is maintained at a given sintering temperature for one hour and then cooled to room temperature. The disadvantages of this invention are the special requirements for the gas atmosphere, which complicate the implementation of the process, as well as the excessive porosity of the resulting material, confirmed by tests. In addition, the applied nitrogen atmosphere under certain conditions does not guarantee the suppression of Ti(C, N) grain growth.

Известно, что значительный рост размера зерна карбонитрида титана в процессе спекания приводит к снижению физико-механических свойств. Особые преимущества дает формирование микроструктуры материала на основе мелкодисперсных зерен. Добавление молибдена в фиксированном количестве в твердый сплав на основе карбонитрида титана приводит к увеличению смачиваемости твердой керамической фазы связующей фазой и снижает растворимость Ti(C, N) в металлической связке, что в свою очередь сдерживает рост зерна карбонитрида титана. Поскольку недостаточное смачивание способствует появлению агломератов карбидной фазы и крупных зерен, добавление молибдена в определенном количестве позволит улучшить относительную плотность, стойкость к пластической деформации и прочность сплава [2].It is known that a significant increase in the grain size of titanium carbonitride during sintering leads to a decrease in physical and mechanical properties. Particular advantages are provided by the formation of a material microstructure based on fine grains. The addition of molybdenum in a fixed amount to a hard alloy based on titanium carbonitride leads to an increase in the wettability of the solid ceramic phase by the binder phase and reduces the solubility of Ti(C, N) in the metal binder, which in turn inhibits the growth of titanium carbonitride grains. Since insufficient wetting promotes the appearance of carbide phase agglomerates and large grains, the addition of molybdenum in a certain amount will improve the relative density, resistance to plastic deformation and strength of the alloy [2].

Задачей настоящего изобретения является получение спеченного твердого сплава на основе карбонитрида титана, содержащего также карбиды вольфрама и тантала и металлосвязку, обладающего большей износостойкостью по сравнению с существующими твердыми сплавами. Разработанный материал предполагается использовать в качестве основы режущего инструмента для высокоскоростной лезвийной обработки труднообрабатываемых сталей и сплавов. Способ получения разрабатываемого материала должен обеспечивать возможность организации крупносерийного производства режущего инструмента на его основе.The objective of the present invention is to produce a sintered hard alloy based on titanium carbonitride, also containing tungsten and tantalum carbides and a metal binder, which has greater wear resistance compared to existing hard alloys. The developed material is intended to be used as the basis of a cutting tool for high-speed blade processing of hard-to-cut steels and alloys. The method for obtaining the material under development must provide the possibility of organizing large-scale production of cutting tools based on it.

Указанная задача решается путем создания твердого сплава на основе карбонитрида титана в количестве 45-65 мас. %, карбида вольфрама 15-25 мас. %, карбида тантала в количестве 3-5 мас. % и цементирующей связки в количестве 17-25 мас. % с содержанием в ней молибдена от 20 до 50 мас. %. Данный диапазон содержания молибдена обусловлен тем, что при дальнейшем его увеличении свыше 50 мас. % наблюдается тенденция роста твердости при снижении трещиностойкости, а при снижении менее 20 мас. % не обеспечивается желаемое сдерживание роста зерен TiCN [9].This problem is solved by creating a hard alloy based on titanium carbonitride in an amount of 45-65 wt. %, tungsten carbide 15-25 wt. %, tantalum carbide in an amount of 3-5 wt. % and cementing binder in an amount of 17-25 wt. % with a molybdenum content of 20 to 50 wt. %. This range of molybdenum content is due to the fact that with its further increase above 50 wt. % there is a tendency for hardness to increase with a decrease in crack resistance, and with a decrease of less than 20 wt. % does not provide the desired inhibition of TiCN grain growth [9].

Для создания материала с требуемыми характеристиками предложен способ получения, включающий стадии подготовки исходных компонентов шихты и их смешивания, формования полученной шихты и спекания сформованных заготовок. Шихта для получения компактных образцов готовится методами порошковой металлургии, которые представляют собой мокрый размол порошков карбонитрида титана и карбида тантала до получения среднего размера зерна 2,5 мкм, мокрый размол порошка карбида вольфрама до получения среднего размера зерна 0,5 мкм и их смешение в шаровой мельнице с порошками кобальта, никеля и молибдена с получением среднего размера зерна 1,5 мкм. Для обеспечения необходимой прочности прессовой заготовки в ее состав вводится полимерное связующее на основе раствора полиэтиленгликоля в этиловом спирте.To create a material with the required characteristics, a production method is proposed, which includes the stages of preparing the initial components of the charge and mixing them, molding the resulting mixture and sintering the formed workpieces. The charge for obtaining compact samples is prepared using powder metallurgy methods, which include wet grinding of titanium carbonitride and tantalum carbide powders to obtain an average grain size of 2.5 microns, wet grinding of tungsten carbide powder to obtain an average grain size of 0.5 microns and mixing them in a ball mill with cobalt, nickel and molybdenum powders to obtain an average grain size of 1.5 microns. To ensure the required strength of the press blank, a polymer binder based on a solution of polyethylene glycol in ethyl alcohol is introduced into its composition.

В предлагаемом материале, представляющем собой спеченный твердый сплав, который содержит карбонитрид титана, карбиды вольфрама и тантала в качестве основы, а также кобальт, никель и молибден в качестве цементирующей фазы, технический эффект достигается за счет особой организации микроструктуры, состоящей из ядра карбонитрида титана и оболочки, представляющей собой металлосвязку сложного состава и включающей в себя растворенные в цементирующей фазе карбиды тугоплавких металлов, которые значительно повышают физико-механические характеристики и эксплуатационные свойства материала при высоких температурах во время высокоскоростной обработки труднообрабатываемых сталей и сплавов. Структура типа ядро-оболочка характеризуется оптимизированными по размеру и концентрации упрочняющими включениями увеличенной твердости, которая достигается как за счет карбидной составляющей, так и цементирующей связки с добавкой молибдена в ее состав.In the proposed material, which is a sintered hard alloy that contains titanium carbonitride, tungsten and tantalum carbides as a base, as well as cobalt, nickel and molybdenum as a cementing phase, the technical effect is achieved due to the special organization of the microstructure, consisting of a titanium carbonitride core and shell, which is a metal binder of complex composition and includes refractory metal carbides dissolved in the cementing phase, which significantly increase the physical and mechanical characteristics and performance properties of the material at high temperatures during high-speed processing of hard-to-cut steels and alloys. The core-shell structure is characterized by strengthening inclusions optimized in size and concentration of increased hardness, which is achieved both due to the carbide component and the cementing binder with the addition of molybdenum to its composition.

Кроме того, технический эффект достигается предложенным способом получения материала, представляющим собой смешение посредством метода порошковой металлургии компонентов различной дисперсности, предварительно размолотых отдельными операциями. Подготовленная таким способом шихта компактируется в заготовки необходимой формы, которые далее подвергаются вакуумно-компрессионному спеканию. При этом цементирующая связка, в состав которой входит молибден, обеспечивает формирование необходимой микроструктуры в заявляемом материале, а давление от 5 до 10 МПа, при котором происходит спекание сформованных заготовок, обеспечивает получение материала с низкой пористостью.In addition, the technical effect is achieved by the proposed method of obtaining the material, which is a mixing, using the powder metallurgy method, of components of various dispersions, previously ground in separate operations. The charge prepared in this way is compacted into blanks of the required shape, which are then subjected to vacuum compression sintering. In this case, the cementitious binder, which includes molybdenum, ensures the formation of the necessary microstructure in the inventive material, and a pressure of 5 to 10 MPa, at which sintering of the molded blanks occurs, ensures the production of a material with low porosity.

Предлагаемое изобретение является новым, имеет изобретательский уровень, применимо в промышленных масштабах. Изобретение может быть реализовано при использовании оборудования, применяемого в настоящее время в твердосплавной промышленности.The proposed invention is new, has an inventive step, and is applicable on an industrial scale. The invention can be implemented using equipment currently used in the carbide industry.

Claims

1. A hard alloy based on titanium carbonitride for cutting tools, containing titanium carbonitride, tungsten carbide, tantalum carbide and a cobalt-based cementitious binder, characterized in that the cementitious binder additionally contains molybdenum and nickel in the following ratio of components, wt. %:

titanium carbonitride 45-65 Wolfram carbide 15-25 tantalum carbide 3-5 cementing ligament 17-25,

in this case, the molybdenum content in the cementing binder ranges from 20 to 50 wt. %, and the Co:Ni mass ratio ranges from 1:0.6 to 1:0.9.

2. The hard alloy according to claim 1, characterized in that its microstructure contains titanium carbonitride grains surrounded by a shell of (Ti,W,Ta)(C,N) and bound by a cobalt-nickel-molybdenum cementitious binder.

3. A mixture of powders for producing a hard alloy according to claim 1, containing powders of titanium carbonitride, tungsten carbide, tantalum carbide and a cementitious binder containing cobalt powder, characterized in that the cementitious binder additionally contains molybdenum and nickel powders in the following ratio of components, wt. %:

titanium carbonitride 45-65 Wolfram carbide 15-25 tantalum carbide 3-5 cementing ligament 17-25

4. A method for producing a cutting tool blank from a hard alloy based on titanium carbonitride, obtained from a mixture of powders according to claim 3, characterized in that joint wet grinding of titanium carbonitride and tantalum carbide powders is carried out, and separate wet grinding of tungsten carbide powder obtained after grinding is carried out the powders are mixed with cobalt, nickel and molybdenum powders, cutting tool blanks are shaped and the molded blanks are sintered.

5. The method according to claim 4, characterized in that wet grinding of titanium carbonitride and tantalum carbide powders is carried out in ball mills to obtain an average grain size of approximately 2.5 microns, wet grinding of tungsten carbide powder is carried out to obtain an average grain size of approximately 0.5 microns, and mixing with cobalt, nickel and molybdenum powders is carried out in a ball mill in an environment that prevents oxidation.

6. The method according to claim 4, characterized in that the workpieces are sintered in a vacuum compression furnace at a pressure of 5 to 10 MPa at a temperature of 1560°C.