SU58706A1 - Способ изготовлени шихты дл металлокерамических твердых сплавов - Google Patents

Description

Известно, что введейие титана в со- i став металлокерамических твердых I сплавов сильно повышает их режущую , способность.I

Однако до сего времени производство титановых твердых сплавов не I обеспечивает выпуск стандартного ка- чества сплавов в достаточно ко.чичесгве из-за несовершенства техно.югии. , В насто щее врем  технологическа  i схе.ма производства титановых твердых сплавов состоит в следующе.м. Путем прокаливани  с.меси двуокиси титана с .-|амповой сажей при температуре около 1900 получают неполный карбид титана. Измельченный порошок .этого карбида титана смешивают в щаровой мельнице с порошками отдельно полученных карбида вольфра ма и кобальта , смесь прессуют и опекают при температуре около 1500°.

Основные затруднени  в этой технологии св заны с операци ми образовани  карбида титана и окончательного спека)ни  сплава, спрессованного из

порош KOIB.

В результате прокаливани  смеси двуокиси титана с ламповой сажей получаютс  продукты непосто нного состава, содержащие большей частью

от 14 до св занного углерода(вместо 20}с соответствующих формуле карбида титана TiC). По современным представлени х недостаток углерода в этих продуктах объ сн етс  тем, что в них, помимо титана и углерода, осталс  еще св занный с титаном кислород , не полностью вытесненнтлй в процессе прока.швани  смеси двуокиси титана с ламповой саже11, и св занный азот, поглощенный во врем  карбид ообразоваии .

Исследовани  автора и других работников производства сплавов (см. журнал «Редкие металлы, 1935 г., NO 4 и др.) показали, что доба-вка вольфрама (с соответствующим количеством сажи) в процессе карбидообразоваНИ  способствует повышению содержани  углерода, а следователь;1о снижению содержани  кислорода, св занных с титаном (с одновременным образованием твердого раствора двух карбидов), и при те.мпературах, значительно более низких (1400-1600), чем примен емые сейчас в производстве дл  получени  неполного карбида титана (1800-2000), удаетс  достигнуть, в нрисутствии вольфрама, содержани  углерода, св занного с титаном, близкого к теОретическому.

ПОСКОЛЬКУ эти исследовани  производились как раз в области температур , гари которых осуществл етс  фоцесс спекани  титано-вольфрамовых сплавО|В, ТО естественно заключить, что, если в омесь перед спека нием 1В1ведее малоуглеродистый карбйд титана , т. е. содержащий значительное KOjffl4iecTBo кислорода, то под вли ий4iA вольфрама будет 1прои€ходить дальиейщее насыщение карбида титана углеродом, KOTOtpoie должно сопровождао-ьс  вытеснением кислорода в форме окиси углерода. Кроме того, поздггейшими исслбдоваа-ш ми установ.ае.но, что кисларод может выдел тьс  и в результате перекристаллизации карбида титана через расплавленный цемаитирующий металл.

Простой подсчет показывает, что из 1 с машоуглеродистого карбида титана, при увеличении соде|ржаеи  углерода в нем всего на 1%, вытеснитс  окиси углерода около 110 см- (при 1500). Очевидно, что если большое

газовыделение оудет происходить во врем  Спекани , то оно будет преп тствовать нормальному формированию компактно-со сплава. Это  вление бы ло подтверждано р дом исследовали Центральной лабораторией завода твердых оплаеоВ и работам:и автора с сотрудниками на примере образовани  так «азьсваемой «пористой сердпевинь в титановых твердых сплавах.

Другим фактором, затрудн юшп. образова-ние компактноГо тела во с1пе1ка ни  титанового твердого сплава, с,1,ужит то обсто тельство, ITO карбид титана менее активно взаимодействуем с коба.льтом, чем карбид вольфрама, и 1юэ1юм В1БеДе1ние карбида титана в состав сплава замедл ет процесс спекани . Специальное исследование, проведен нОе автором и его сотрудника.мн, показало, что заметное вли ние на скорость процесса спекани  титановых твердых сплавов оказывает зерписгость исходного порошка карбида титана.

Скорости tJapocmo Ufi д cn/ia§a . арьфа -21 Во Bpsf cneKQt u i ё 3aSuctjf oCfnu от lepi ucrrjccmu ллрби а /77w/«awa

На диаграм,ме показаны кривые скорости на-растани  удельного веса т-итйню-вольс| )рамового спла1ва во врем  апе кан« , в зависимости от зернистости исходного карбида титана. Крива  I относитс  к сплаву с исходным карбидом титана, размер большей части 31©рен которого укладываетс  в класс 2;j.-0,5р. и в котором имеетс  значит ельное число зерен бр.-4и., а также встречаютс  зерна до 10;..

Крива  II относитс  к сплаву карбида титана, больша  часть зерен которого (около 80%) имеет размер до 1р и в котором встречаетс  немного зерен высших классов вплоть до единичных зерен 10-15j.

Крива  III относитс  к сплаву карбида тита.на, подавл юща  часть зерен которого (до 95%) имеет размер до lu. и в которм встречаетс  немного зерен до 2-4 и.

Из диасрам.мы видно, что чем меньше зернистость исходного порошка «арбвда титана, тем быстрее идет процесс спекани  сплава. В той же работе были получены данные а том. что из мелкозернистого карбида титана получаютс  более прочные, более твердые и более в зкие сплавы и с более высокими режу1цим.и свойствами.

Из вы (неизложенного вытекают два услови , соблюдение которых необхо .%HNro дл  по,1учени  вьюококачественin ix титановых твердых сндавов;

1.Карбид титана должен до спека ни  содержат) мй-Еималыпме количества кислорода и азота.

2.Карбид титана должен быть на;;более мелкозернист.

Д,1  осуществлени  гих ус.ювий |гредлагаетс ;

. Примен ть дл  карбонизации титана «газовую сажу вместо прин той в производстве «ламповой. Газова  сажа значительно более активна и более дисперсна, что позволит более рав- ; номерно и диспе.рсно расиределить ее среди частиц двуокиси титаиа. В ре- , зультате получаетс  бо.;гее мелкозернистый карбид титана.

2. Добавл ть вольфрам или молибден (с соответствующим количеством сажи) дл  по1вышен:и  содержани  углерода, св занного с титаном (с одновременнь м образованием твердого раствора - карбидов).

Мелкозернистость зерен титанового сложного карбида достигаетс  путем прокаливани  двуокиси титана в присутствии избытка газовой сажи {этот избыток задержит рост зерен карбида i титана с последуюшим поглощением этого избытка добавлением соответствующего количества вольфрама или мол1ибдена и вторичным прокаливанием | смеси с частичным образованием слож- i ног о карбида при 1400-1800 -) и;ш | путем прокаливани  смеси двуокиси титана с газо-вой сажей в присутствии окиси или металлического порошка вольфрама или молибдена (с образова- i нием сложного карбида) при понижен- i ной температуре (1400-1800), по сравнению с прин той тел ерь дл  по .чучени  карбида титана, что становитс  возможным, как выше указана.

именно б.гагодар  добавке вольфрама или молибдена.

При этом, при Смешении . двуокиси титана с газовой сажей и окисью или металлическим порошком (вольфрама или молибдена) должны быть прц.н ты меры дл  наиболее тшате льного иерсмешивани  частиц смешиваемых компонентов , что .чучгле всего дости|аетсн мс-крым размолом в Гдрисутствии со-ответствующей жидкости, смачивающей данные порошки с последуюпшм пысушиванием и просевом смеси.

Количество вольфрама или молибдена , добавл емого к титану, ограничиваетс  количест вом. которое необходимо дл  обеспечени  не менее 7% углерода, св занного с титаном.

Это количество устанавливаетс  опытным путем, в зависимости от свойств (диспероности) двуокиси титана и сажи, но молибдена не быть меньше Ь% или вольфрама 109с по отношению к карбиду титана и не больше мономолекул рного отношени , т. е. мол. отношение VC : TiC или Мо..С : TiC не должно превосходить : 1.

Кроме того, в состав смеси перед прессовкой вводитс  .свободны мелкозернистый порошОк карбида вольфрама , полученный путем прокаливани  вольфрама с сажей при температуре не выше 14(10 .

Колнчество этого мелкозернистого карбида вольфрама до.1Ж:Н( быть не ме«ьи1е половины того количества карбида вольфрама (или эквнва.тентного -ему количес11ва карбида молибдена ), которое св занО с карбидом титана в с.южный карбид.

В этой части данное предложение отличаетс  от прежних предложеиц по изготовленикт твердых тнтановольфрамовых сплавов из сложных карбидов, путем предварительного сое .динени  всего количества вольфрама со всем количеством титана в общий сложный карбид (тве1рдый раствор).

Дл  обеспечени  быстрого и полного снекани  сплава необходимо, чтобы в спрессованной смеси перед спеканием находилось достаточное количество свободного мелкозернистого карбида вольфрама, который активно взаимодействует с кобальтом, вызыва  перекристаллизацию и уплотнение сплава . Кроме того, известно из практики произво.Лства карбидо-вольфрамозых твердых сплавов, что перегрев вольфра .ма, при его карбонизации выше 1500°, заметно ухудшает качество . сплава. Сплав становитс  крупнозернистым и с пониженными режущими свойствами.

Оба порошка: мелкозернистый сложный титано-вольфрамовый (или тита- но-молибденовый) карбид и мелкозернистый вольфрамовый карбид смешиваютс  с порошком кобальта, смесь : прессуетс  и спекаетс .j

Весовые соотношен1и  этиХ трех порошков берутс  такими, чтобы общий состав сплава находилс  в пределах: i (в зависимости от требующегос  со- ; отношени  твердости, в зкости и т. п.) ;

кобальта - от 5 до 20%,

титана - от 40 до 5%,

вольфрама - от 83 ДО 28%,

углерод - остальное.

Часть вольфрама, но не больше по- : ловины, может быть замшена эквива- .тентным количеством молибдена при

образовании сложного карбида (как выше описано). Кобальт весь или частично может быть заменен никелем.

Предмет изобретени .

Claims (2)

1.Способ изготоВлепи  шихты дл  металлокерамических твердых сп/швов, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, с пельк:) получени  мелкозернистого карбида титана с со|Де1ржан;ием уг.мерода не менее 17%, Д1вуокись титана прокаливают с избытко.м газовой сажи, после чего добавл ют вольфрам или молибден и вторичню прокаливают при 1400-1800 .

2.Прием выло.-июми  способа по п. 1, отличающийс  тем, чти прокаливанию подвергают смесь двуокиси титана с газовой сажей и смесью или порошком вольфрама или молибдена , а затем слоЖ|Иый вольфрамотитановый или мюлибдено-титановый карбид смешивают с добавочным количеством свободного WC и кобальта или никел  и смесь подвергают прессовке и спеканию.