RU2030254C1 - Способ изготовления изделий из твердых сплавов на основе карбидов переходных металлов - Google Patents
Способ изготовления изделий из твердых сплавов на основе карбидов переходных металлов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2030254C1 RU2030254C1 SU4944269A RU2030254C1 RU 2030254 C1 RU2030254 C1 RU 2030254C1 SU 4944269 A SU4944269 A SU 4944269A RU 2030254 C1 RU2030254 C1 RU 2030254C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- deformation
- transition
- transition metal
- carbide
- Prior art date
Links
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000007787 solid Substances 0.000 title abstract 3
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 title description 5
- -1 transition metal carbides Chemical class 0.000 title description 5
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 6
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 210000003041 ligament Anatomy 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Сущность способа: заготовку деформируют при температуре 1,2 - 1,65 от температуры хрупкопластичного перехода карбидной фазы в твердом сплаве со скоростью деформирования 0,1 - 150 мм/мин. 2 табл.
Description
Изобретение относится к порошковой металлургии.
Известен способ изготовления изделий из твердых сплавов на основе карбидов переходных металлов, заключающийся в прессовании заготовки из порошков и в ее спекании при повышенной температуре, преимущественно, в защитной атмосфере [1].
К недостаткам данного способа относятся низкие прочностные свойства получаемых изделий из-за остаточной пористости при неравномерном распределении пор при изготовлении сложнопрофильных изделий.
Известен также способ изготовления изделий из твердых сплавов на основе карбидов переходных металлов, включающий нагрев заготовки и ее деформирование до получения конечной формы изделия [2].
Данный способ как наиболее близкий к предлагаемому принят за прототип. К недостаткам способа-прототипа относится низкий выход годного при изготовлении изделий, а также низкая стабильность уровня физико-механических и эксплуатационных свойств.
Целью изобретения является повышение выхода годного при изготовлении изделий при повышении стабильности уровня физико-механических и эксплуатационных свойств.
Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления изделий из твердых сплавов на основе карбидов переходных металлов, включающем нагрев и деформацию заготовки, в отличие от известного деформацию проводят при температуре в 1,2-1,65 от температуры хрупковязкого перехода карбидной фазы в твердом сплаве со скоростью деформирования 0,1-150 мм/мин.
Сущность данного способа состоит в том, что заготовки из твердых сплавов получают малыми партиями, в которых структура и свойства карбидной фазы сильно отличаются от партии к партии.
Экспериментальным путем установлено, что наличие в карбидах 0,1-0,2 мас.% примесей водорода, кислорода или азота при прочих равных условиях могут изменять температуру хрупкопластичного перехода на 200оС и более, т.е. при постоянной температуре деформирования заготовок одна партия может деформироваться хорошо, а другая партия разрушается практически хрупко. Кроме того на температуру хрупковязкого перехода влияет размер зерен карбидной фазы, характер распределения связки в твердом сплаве, а также некоторые внешние факторы, такие как скорость деформирования заготовки, наличие и качество смазки.
Из изложенного следует, что для каждой партии заготовок необходимо каждый раз подбирать оптимальные температурно-скоростные условия деформирования. Установлено, что результирующим фактором, который позволяет относительно него установить оптимальные условия деформирования, является температура хрупковязкого перехода карбидной фазы в твердом сплаве, а не температура плавления карбидной фазы или связки, которые не позволяют учесть структурные факторы, влияющие на выход годного и уровень физико-механических и эксплуатационных свойств.
Снижение температуры деформирования ниже 1,2 от температуры хрупковязкого перехода нежелательно, так как в материале при этом снижается пластичность, что может привести к образованию и развитию трещин, преимущественно в зонах деформируемой заготовки, где преобладают растягивающие напряжения, а также из-за того, что в карбидной фазе появляется значительная металлографическая и кристаллографическая текстура и остаточное внутреннее напряжение.
Повышение температуры деформирования выше 1,66 от температуры хрупкопластичного перехода также нежелательно из-за резкого роста размеров зерен карбидной фазы и соответственно снижения уровня физико-механических и эксплуатационных свойств твердого сплава в целом.
Использовать скорость деформирования ниже 0,1 мм/мин нерационально из-за низкой производительности процесса и соответственно роста эксплуатационных расходов и себестоимости изделий. При повышении скорости деформирования заготовок выше 150 мм/мин возрастает вероятность зарождения и роста трещин в деформируемых заготовках, что приводит к появлению неисправимого брака.
Экспериментальным путем обнаружено, что в процессе деформирования карбидов переходных металлов в указанном интервале температуры происходит интенсивная динамическая рекристаллизация материала, при этом размер зерен карбида уменьшается, например с 12 мкм до 1,5 мкм при деформировании карбида с составом TiC 0,47, в котором содержится около 20% второй фазы на основе титана (связки), согласно диаграмме состояния. Если деформацию карбидов, полученных в разных условиях, проводить при температуре одинаковой относительно температуры хрупкопластичного перехода, то их структура и свойства выравниваются, также как и эксплуатационные свойства. Следует отметить, что эффект выравнивания свойств исчезает, если ориентироваться на температуру плавления материала.
В патентной и научно-технической литературе не обнаружено какой-либо информации о связи температуры хрупкопластичного перехода и скорости деформирования с повышением выхода годного и стабильности уровня физико-механических и эксплуатационных свойств при изготовлении изделий из твердых сплавов штамповкой. Поэтому можно считать, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию "существенность отличий".
Изготавливали заготовки из карбида титана с составом (20% об связки на основе титана) двумя различными способами.
Согласно первому, смешивали порошок карбида титана составом TiC1,0 с соответствующим количеством титана, смесь отжигали до получения материала с составом TiC0,47, размалывали спек, прессовали заготовку диаметром 70 мм и высотой 22 мм и спекали ее при 1600оС в течение 1 ч в вакууме глубиной 10-4 мм рт. ст. В результате был получен материал с размером зерен карбида - 12 мкм, с количеством избыточного титана 22% (объемных) пористостью 16%. Характер пор - закрытый.
Согласно второму способу, смешивали порошки титана и углерода, прессовали заготовку, укладывали ее в реакционную пресс-форму, инициировали в ней реакцию горения и компактировали полученный пористый полупродукт. В результате был получен материал с составом TiC0,47 (23% объемных титановой фазы, расположенной по границам зерен карбида). Размер карбидных зерен составлял 10-12 мкм, пористость - 20%. Характер пор - закрытый.
Из полученных заготовок вырезали образцы в виде параллелепипедов с соотношением сторон 5х5х25 мм и определяли на них температуру хрупкопластичного перехода материалов. При скорости деформирования 1 мм/мин было установлено, что температура хрупкопластичного перехода материала, полученного методом порошковой металлургии, составляет 950оС при прочности 477 кг/мм, а температура хрупкопластичного перехода материала, полученного методом СВС-компактирования, равна 700оС при прочности 70 кг/мм2.
Изготавливали двухсторонние дисковые ножи диаметром 40 мм и толщиной в центре 2 мм из твердого сплава составом ТiС0,47.
Для этого из заготовок, полученных методом порошковой металлургии и СВС-компактированием на электроэррозионных станках, вырезали заготовки диаметром 20 мм, укладывали заготовки в штамм и деформировали заготовки до получения размеров и формы изделия. При этом степень деформации исходной заготовки на сжатие составляла около 75%. Заготовки деформировали при различной температуре с различной скоростью деформирования. После изготовления готовых изделий из штампа в них прожигали центральное отверстие и шлифовали под окончательные размеры. Для каждой температуры и скорости деформирования испытывали по 5 заготовок. После деформирования определяли количество годных штамповок. При 980оС при скоростях деформирования 0,1 и 1 мм/мин испытывали по 2 заготовки, полученных методом порошковой металлургии. Все заготовки разрушались в процессе деформации.
Результаты экспериментов сведены в табл. 1 (по температуре деформирования) и в табл. 2 (по скоростям деформирования).
В данной таблице СВС-самораспространяющийся высокотемпературный синтез с последующим компактированием, ПМ - метод порошковой металлургии.
Как следует из табл., несмотря на то, что материалы практически одинаковы по структуре, возможность получения из них изделий зависит прежде всего от температуры хрупкопластичного перехода, а не от температуры плавления и при выполнении существенных признаков предлагаемого способа достигается поставленная цель.
Для определения влияния скорости деформирования на выход годного также были отобраны по 5 заготовок. Деформирование производили при оптимальных температурах деформирования для СВС-980оС и для ПМ - 1290оС.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет увеличить выход годного: кроме того, при реализации предлагаемого способа пористость для обоих материалов уменьшилась до 3-6%, уменьшился размер зерен карбидной фазы, что влечет за собой повышение уровня эксплуатационных свойств.
Claims (1)
- СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ КАРБИДОВ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ, включающий нагрев и деформацию заготовки, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода годного при повышении стабильности уровня физико-механических и эксплуатационных свойств, деформацию проводят при температуре 1,2-1,65 от температуры хрупко-пластичного перехода карбидной фазы в твердом сплаве со скоростью деформирования 0,1-150 мм/мин.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4944269 RU2030254C1 (ru) | 1991-06-11 | 1991-06-11 | Способ изготовления изделий из твердых сплавов на основе карбидов переходных металлов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4944269 RU2030254C1 (ru) | 1991-06-11 | 1991-06-11 | Способ изготовления изделий из твердых сплавов на основе карбидов переходных металлов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2030254C1 true RU2030254C1 (ru) | 1995-03-10 |
Family
ID=21578667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4944269 RU2030254C1 (ru) | 1991-06-11 | 1991-06-11 | Способ изготовления изделий из твердых сплавов на основе карбидов переходных металлов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2030254C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2529345C1 (ru) * | 2013-04-04 | 2014-09-27 | Анатолий Васильевич Алдунин | Способ производства цилиндрических поковок из скомпактированных спеченных заготовок металлических порошков |
-
1991
- 1991-06-11 RU SU4944269 patent/RU2030254C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 1. Либенсон Г.А. Производство спеченных изделий. М.: Металлургия, 1982, с.57-58. * |
| 2. Ланин А.Г., Турчин В.Н. и Ерин О.Н. Влияние параметров нагружения и размера зерна на прочностные и деформационные характеристики карбида циркония. Металлофизика, т.II, N 3, 1989, с.73-83. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2529345C1 (ru) * | 2013-04-04 | 2014-09-27 | Анатолий Васильевич Алдунин | Способ производства цилиндрических поковок из скомпактированных спеченных заготовок металлических порошков |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0397513A1 (en) | Consolidation of powder aluminum and aluminum alloys | |
| JP2002531693A (ja) | 硬質相の結合剤として、ニッケル及びコバルト非含有、窒素含有スチールを有する硬質の焼結成形体 | |
| JPS60127269A (ja) | セラミツクスの高速焼結法 | |
| KR900006613B1 (ko) | 구리-기본 스피노달 합금 제품을 제조하는 방법 및 이로부터 제조된 시효 경화된 제품 | |
| JP2769821B2 (ja) | ＴｉＣＮ基サーメットおよびその製法 | |
| US4743512A (en) | Method of manufacturing flat forms from metal powder and product formed therefrom | |
| RU2030254C1 (ru) | Способ изготовления изделий из твердых сплавов на основе карбидов переходных металлов | |
| US4300951A (en) | Liquid phase sintered dense composite bodies and method for producing the same | |
| JPH0254733A (ja) | Ｔｉ焼結材料の製造方法 | |
| CN107034375A (zh) | 一种利用氢化钛粉制备高致密度钛制品的方法 | |
| US3472709A (en) | Method of producing refractory composites containing tantalum carbide,hafnium carbide,and hafnium boride | |
| US5061661A (en) | Method for producing tungsten carbide and cemented tungsten carbide article therefrom having a uniform microstructure | |
| US5167944A (en) | Method for the production of aluminum nitride-based sintered products | |
| US20050163646A1 (en) | Method of forming articles from alloys of tin and/or titanium | |
| JPS5857502B2 (ja) | 靭性および耐摩耗性を有する焼結材料 | |
| US3759709A (en) | Method for producing porous metal products | |
| CN108893634A (zh) | 选区激光熔化制备的原wc陶瓷基复合材料及其方法 | |
| KR950007174B1 (ko) | 시계 케이스용 경질 합금의 제조방법 | |
| KR0178578B1 (ko) | 내충격 및 고압축 강도용 초경합금 소결체의 제조방법 | |
| CN113103159A (zh) | 用于硬质材料加工的砂轮及其制备方法 | |
| JPH03193801A (ja) | 金属間化合物焼結添加用粉末および焼結法 | |
| JPS6212664A (ja) | Ｂ↓４ｃ質複合体の焼結方法 | |
| JPH02290901A (ja) | 成形用金属微粉およびその焼結体の製造方法 | |
| V'yushkova et al. | Characteristics of the effect of preliminary mechanical activation of a batch on parameters of the self-propagating high-temperature synthesis process, structure, and properties of multicomponent cermet SHTM-5 | |
| RU2061655C1 (ru) | Способ изготовления растворителя для синтеза монокристаллических алмазов |