Способ спекания твердых сплавов

(71) Институт сверхУССР и Кабардино-Бного инструмента и 22вердых материаловалкарский завод алм . Ленинского комсо ГОСУДАРСТВЕН(ОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(73) Институт сверхтвердых материалов АНУкраины(56) Малтинская М,И. и др. Регулированиесодержания углерода в твердосплавномполуфабрикате при предварительном спекании путем добавления к водороду углеводородов "Твердые сплавы", 1 х, ВНИИТС,1969, с.100-103.Авторское свидетельство СССРМ 605692, кл. В 22 Е 3/12, 1975,Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к получению изделий из твердых сплавов,Целью изобретения является упрощение процесса, сокращение времени спекания, повышение прочности за счет повышения скорости науглероживания, стабилизации и упрощения процесса.Для достижения этой цели в известном способе, включающем двухэтапное предварительное спекание с повышением концентраций метана в метано-водородной. смеси на 20-30 над равновесной на первом этапе спекания и равновесной концентрацией метана на втором этапе, окончательное спекание, согласно изобретению на первом этапе предварительного спекания превышение концентрации метана в смеси выше равновесной получают превышением темЯясонам(54) СПОСОБ Се ВОВ(57) Сущность способа заключается в том, что сплавы марок карбид вольфрама-кобальт подвергают двухэтапному предварительному спеканию и окончательному спеканию. На первом этапе предварительного спекания с превышением концентрации метана в метановод сродной смеси на 20 - 30 над равновесной температура на 30-45 С выше температуры, при которой смесь имеет равновесную концентрацию, а на втором этапе предварительного спека-ния температуру понижают до величины, при которой метано-водородная смесь имеет равновесную концентрацию метана. Способ обеспечивает сокращение времени спекания, повышение прочности. 1 табл. пературы на 30-45 С над температурой, при 0 О которой смесь имеет равновесную концент- Я рацию, а на втором этапе понижением тем- Я пературы спекания до температуры, при которой смесь имеет равновесную концентрацию метана.Дополнительное повышение скорости насыщения прессовок углеродом по заявляемому техническому решению достигается ( ) путем повышения температуры на первом этапе предварительного спекания,Кроме того, повышение температуры на первом этапе предварительного спекания при неизменном составе метано-водородной смеси позволяет существенно упростить процесс, т,к. для осуществления заявляемого способа в методических печах непрерывного действия отпадает необходимость во втором блоке приготовления сме 1822381си, в дополнительном газовводе и соответствующем изменении конструкции печи,Заявляемое техническое решение поясняется следующим примером его осуществления.Спрессованные заготовки ф 10 мм иэ твердого сплава ВК 6 с содержанием углерода в исходной твердосплавной смеси 5,53 мас., помещали в печь и нагревали до 940 С в токе метано-водородной смеси, содержащей 1,9 метана (что соответствует равновесной концентрации при 900 С и превышает равновесную концентрацию при 940 С нв 27 ).После 20-минутной выдержки температуру снижали до 900 С и выдерживали при этой температуре до полного насыщения прессовок углеродом.После предварительного спекания определяли содержание общего и свободного углерода.Окончательное спекание проводили в вакууме при температуре 14000 С. После окончательного спекания исследовали структуру сплава и Физико-механические свойства на образцах-свидетелях (штабиках). Результаты исследований представлены в таблице (прилвгвется),Способ был реализован также при граничных и при выходе за граничные значениях температур нв первом этапе предвврительного спеквния, в также для разных марок твердых сплавов И/С-Со (высоко и малокобвльтоеых) и для способа по прототипе и аналогу.Данные сведены в таблицу (прилагается).Из таблицы видно, что при проведении предварительного спекания по заявляемому способу ствхиометрическое содержание углерода в прессовках ВК 6 (5,75 мас.ф) достигается эа 40 - 55 мин, в то время, квк по способу, описанному в в.с, й 605692, даже при максимальном превышении концентрации метана над равновесной (на 30 ) это время составляет 70 мин. При повышении температуры в начвльный период предварительного спекания на 25 С времядостижения стехиометрического содержания углерода в прессовках сокращается незначительно по сравнению со способом по в,с. 605692. Это объясняется тем, что ускорение процесса нвуглероживвния при таком повышении температуры практически компенсируется замедлением процесса в результате уменьшения количества избыточного метана (превышение кон 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 центрации над равновесной сосагляло в этом случае всего 15 %)При повышении 1: мнг рауры е начал;- ный период предварив ч,нг о спекания до 950 С с последующим снижением ее до 9000 С время достижения стехиометриче ского состава сплава по углероду в 2 раза меньше, чем по а.с, М 605692, однако в этих прессовках после спекания обнаружен сво бодный углерод, что ухудшает физико-меха нические своиства твердого сплава,Образование свободного углерода е этом случае обусловлено большим количест вом избыточного метана и повышенной ско ростью его распада при этой гемпературе, в результате чего не еесьобразававшийся у лерод успевает прореагировать с вольфра мом и другими науглероживающимисч примесями (В/гС, ЯзСозС) В прессовках, прошедших предварительное спекание по всем остальным вариантам, свободный у лерод отсутствовал. Имеет место также не которое повышение прочности твердого сплава, спеченного оа за,елдемому способу, что связано с большей стабилизацией процесса спекания,Как видно из таблицы цель заявляемого способа дос ги а,1(.й д; 11;, п,дэнов не основе карбида вольфрама с кобальг 1 вой связкой во всем диапазоне соааоь,Г: цусло 1 рел ных ГОСТ 3882-74.При сокращении времени спекания не менее, чем на 30 % пс сравне юю с прото. типол, сплавы, сг.е енные по заявляемому способу, имели двухфазовую структуру, сте хиометрическое содержание связанного уг лероса(4,60; 5,74 и 5,94 мас,% для плавок с 3-мя. 6 ю и 25-ю % кобаль 1 с соответс 1 вен но) при отсутствии свободно 1 о углерода, а также высокую срочность,Формула изобре гения Способ спекания твердых сплавов марок карбид вольфрама-кобальт, включаю щий двухэтапное предварительное спекание с превышением концентрации ме тана в метановодородной смеси на 2 О% над равновесной на первом этапе спекания и равновесной концентрацией метана на втором этапе, окончательное спекание, о т л и. ч а ю щ и й с я тем, что на первом этапе предварительного сп.кания и ревышение концентрации метана выше равновесной получают превышением температуры на 30-45 С над температурой, при которой смесь имев равновесную концентрацию, а на втором этапе - понижением температуры спекания до температуры, при которсй смесь имее 1 равновесную концентрацию метана1822381 т Наэванне Прнобьекта мер аарактермстцка слеценного сплава Условна предварнтельного спекання Нарнасплава Еазовый состав после Пределпроцностнпрм наг мбе,НПа Сод.свяа Время слеканця,нмн Пре выэенме концентраПоевыыенне Концент.рация СНнацалеспеканмя,Т-ранакале т-ры надт"рой,прнкотором смесьнмеет равновеснцо кон-,центрацно,В оконцательноа послеоконцательногоспекання цмц надравновеснойа спекання,ь С го спекання 5,75 5. 74 5, 75 5,75 5,75 5,94 4,59 5,75 5,95 4.58 5. 75 5,96 6,59 1800 45 цц+у) 40,0 27,0 940 Заявок 1720 15,0 2 ф;,0 1750 55 40 20,0 30,0 930 1780 45,0 30,0 00 ьу ьС (следы) 1650 35 45 35,0 50,0 950 1450 ысу 40, 0 27,0 н 940 ВК 3 2400 н 35 н ВК 25 1720 70 цц ьа 30,0 2,5 900 Прото 1420 н 75 60 ВК 3ВК 25ВК 6 2380 н О 1700 180 чс+у ц 1;9 900 Нзвест 1400 190 160 и 12 2 360 ВК 25 способ Составитель С,БагроваТехред М. Моргентал Корректор С.Лисина Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 2117 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5