Способ обработки изделий из твердых сплавов

ОЮ (И) ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪФОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН ВтОШй СйЮтййй, 1969,2; Авторское свидетельство СССР9 153286, кл. С 21 Р б/04, 1962,(54)(57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ .ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ, включакщий криогенную обработку, о тл и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повыше 3 Д) В 22 Р 3/24; С 22 С 29/00; С 21 П б/04 ния прочности н твердости, передкриогенной обработкой изделие подвергают ионной бомбардировке в тлею 1 щем разряде при 500-1400 дС в течение0,25-0,5 ч, а криогенную обработкуосуществляют в течение 0,07-2 ч,.причем ионную бомбардировку и крис-ен.генную обработку проводят нри наложении ультразвука в среде алюминиевого сплава при давлении 5 10 ф -2 1 ФПа, при этом амплитуда колебаний ультразвуковой волны при криогенной обработке превышает в, 1,5-2 разаамплитуду колебаний ультразвуковойволны при ионной бомбардировке.5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 Ультразвуковая обработка при 500 - 1400 С н течение 0,25-0,5 ч в совокупности с ионной бомбардировкой позволяет создать наклеп в поверхностном слое твердосплавных изделий, т.е. создать сжимающее напряжение в поверхностном слое твердо- сплавных деталей, Крома того, во время высокотемпературной выдержки повышается растворимость вольфрама в цементирующей связке и твердый раствор Со И,С обогащается вольфра мом. Изобретение относится к области металлургии, в частности к технологии термической обработки металлов и сплавов.Известен способ обработки металлов и сплавов ультразвуком при температурах ниже 0 С, согласно которому иэделия перед обработкой подвергают закалке на структуру однофазного твердого раствора, что вызывает уменьшение сопротивления перемещению дислокаций, унеличение их количества, а следовательно, повышение прочности изделий 1).Недостатками известного способа являются необходимость создания структуры однофаэного твердого раствора, что требует сложной термической обработки, и неприменимость способа для обработки твердых сплавов, структура которых всегда многофазная,Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ криогенной обработки изделий иэ твердых сплавов 2.Недостатками известного способа является то, что он не влияет на. прочностные свойства рабочей части изделий иэ твердого сплава, не изменяет твердость и износостойкость тнердосплавных изделий.Цель изобретения - повыШение прочности . и твердости изделий из твердых сплавов.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки изделий из твердых сплавон, включающему криогенную обработку, перед криогенной обработкой изделие подвергают ионной бомбардировке в тлеющем разряде при 500-1400 ОС в течение 0,25-0,5 ч, а криогенную обработку осуществляют в течение 0,07-2 ч, причем ионную бомбардировку и криогенную обработку проводят при наложении ультразвука в среде алюминиевого сплава при давлении5 10 б108 Па, при этом амплитуда колебаний ультразвуковой волны при криогенной обработке превышает в1,5-2 раза амплитуду колебаний ультразвуковой волны при ионной бомбарди ровке. Частичное обеэуглероживаниеповерхности твердого сплава на глубину 0,01-0,02 повышает твердость твердоспланных изделий так как образующийся М С обладает высокой твердойстью, чем ИС.При ультразвуковой обработкетвердосплавных иэделий с более высокой амплитудой колебаний ультразвуковой волны (в 1,5-2 раза выше,чем на предыдущем этапе) одновременно с криогенной обработкой в течение 0,07-2 ч происходят процессы,вызывающие изменение фиэико-механических свойств иэделий: общее повышение плотности дислокаций н твердосплавном изделии; выпадение мелкодисперсных карбидов вольфрама различного стехиометрического состава нанесовершенствах кристаллическогостроения изделия, причем дифференцированное: но внутренних объемах происходит выделение мелкодисперсногокарбида вольфрама н основном по границам зерен ХС-Со, а во внешнихслоях (около 20)- в объеме цементирующей фазы. Преимуществом предложен.ного способа янляется повышение прочности твердосплавных изделий на 5055, твердости на 10-15,Применение сплава ЛМц н качествепередаточной среды нызвано тем, что скорость распространения ультразвука в этом сплаве одна из самых высоких, а коэффициент поглощения один иэ самых малых. Давление, прикладываемое к изделию, заставляет растекаться прокладку из сплава АМц укаэанного химического состава по поверхности изделия и концентрата, затекать н микронеронности, создавать плотный контакт, а следовательно, не происходит большое рассеивание ультразвуковой волны, что позволяет испольэовать магнитострикционные преобразователи и генераторы меньшей мощности, а в иэделия передавать колебания большей амплитуды.При давлении, меньшем укаэанного не происходит плотный контакт концентратор-иэделие, а при большем начинается пластическая деформацияконцентратора, н результате чего рассеивается энергия ультразвуковой волны.1Применение сплава ЛМц ( 1,5 Мп, 98,5 А 1 ) в качестве передаточной среды и приложение давления 510- 2 10 Па позволяет обеспечить простоту в передаче ультразнука от кон-,. центратора к детали,что н значительной степени повышает производительность процесса; экономичность процесса большая часть энергии ультразвуковой волны передается н изделие, а не отражается от него , что позволяет применять генераторыменьшей мощности ). Изделия, обраПрочность на изгиб, кг/мм Изделия, обработанныепо способу ВК 15 ВК 15 ВКб ВКб 180 Известному 150 1380 1060 Предложенному 270 230 1520 1140 ВНИИПИ Заказ 4633/16 Тираж 813 Подписное шиФ евем мФилиал ППП Патент", г. Ужгород, ул.Проектная,4 ботанные по предложенному способу обладают структурой подобной композиционному материалу: переход от более твердых, но менее прочных поверхноетных слоев к более прочным, но менее твердым внутренним слоям осуществляется плавно.П р и м е р. Проводят обработку трех партий изделий из твердых сплавов ВКб и ВК 15. Состав сплава. ВК 6: 6 Со; 94 ИС, а ВК 155: 15 10 Со, 85 МС.Первую партию образцов из сплавов ВК 6 и ВК 15, находящихся под давлением 4107 Па с передаточной средой из сплава АИц указанного химического состава, подвергают ионной бомбардировке с одновременной ульраэвуковой обработкой при 1300 Ссплав ВК 15) и 1400 ОС (сплав ВКб) в течение 20 мин. Амплитуда ультРазвуковых колебаний 1-2 мкм. Затем эти образцы помещают в жидкий азот, где подвергают ультразвуковой обработке в течеиие 40 мин при амплитуде колебаний 3-4 мкм. Давление и передаточная среда те же.В результаФе обработки твердость поверхностных слоев составляет в среднем для сплава ВКб 1520 кг/мм (Н 7), для сплава ВК 15 - 1140 кг/мм (НЧ) . ЗОПрочность изделий возросла для сплава ВКб на 55, для сплава ВК 15. на 50.Вторую партию образцов из сплавов ВКб и ВК 15, находящихся под З 5 давлением 5 106 Па с передаточной средой из сплава АИц указанного химического состава, подвергают ионной бомбардировке с одновременной ультразвуковой обработкой при 500 в течение 15 мин. Амплитуда ультразвуковйх колебаний 1-2 мкм. Затем эти образцы помещают в жидкий азот,где подвергают ультразвуковой обработке в течение 4 мин при амплитуде колебаний 1-2 мкм, Давление и передаточная среда те же.Третья партия образцов иэ сплавов ВКб и ВК 15, находящихся под давлением 210 Па с передаточной средой из сплава АИц указанного химического состава, подвергают ионной бомбардировке с одновременнойь ультразвуковой обработкой при 1400 С в течение 30 мин; Амплитуда ультразвуковых колебаний составляет 1- 2 мкм. Затем эти образцы помещают в жидкий азот, где подвергают ультра" звуковой обработке в течение 2 ч при амплитуде колебаний 4-5 мкм, Давление и передаточная среда те же.Результаты испытаний представлены в таблице.Использование предлагаемого способа ультразвуковой обработки твердых сплавов обеспечивает по сравнению с существующими способами повышение прочности и твердости твердых сплавов, что снижает количество поломок твердосплавного инструмента и оснастки и увеличивает их износостойкость; создание структуры сплава подобной структуре композиционного материала, но более качественной, так как переход от более твердых, но менее прочных поверхностных слоев к более прочным, но менее твердым внутренним слоям осуществляется плавно; простоту в передаче ультразвука от .концентратора к детали, что в значительной степени повышает производительность процесса; экономичность процесса, так как большая часть энергии ультразвуковой волны передается в иэделие, а не отражается от него, следовательно, можно применять ультразвуковые генераторы меньшей мощности.