Износостойкий керметный материал

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Социалистнческик

Республик

«»950702 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.12.80 (2") 3216795/29-33 с присоединением заявки № (23) Приоритет—

Опубликовано 15 08 82.Бюллетень ¹ 30

Дата опубликования описания 15.08.82 (51) М. Кл.Ф

С 04 В 35/56

С 22 С 32/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (S3) УДК б б б . 798..2 (088.8) С.В.Калабухова, В.A.Tóìàíîâ, Е.Б.Фролов и Е.И.Герасева (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ИЗНОСОСТОЙКИЙ КЕРМЕТНЫЙ МАТЕРИАЛ

Изобретение относится к керметным материалам, обладающим высокой прочностью, твердостью и сопротивлением истиранию при высоких скоростях вращения в контакте с твердыми поверхностями, Прочные и твердые керметные материалы, имеющие высокое сопротивление истиранию, с успехом применяются при изготовлении оснастки высокоскоростных режущих инструментов. Известны металлокерамические твердые сплавы, применяемые в качестве высокопроизводительных режущих материалов.При изготовлении пластинок для режущих инструментов наиболее широко применяется WC как самостоятельно, так и в виде твердых растворов с TiC и ТаСЭти материалы имеют высокую прочность на изгиб 160-180 кг/мм 51J .

Однако такие материалы являются дефицитными ввиду дефицитности вольфрамового сырья.

Известны композиционные материалы на основе Al@0%c 15% TiC которые применяют в качестве режущего инструмента (2g.

Материал имеет б„з 21,1 кг/мм при

32оС и 17,9 при 790оС.6спо140,6 кг/мм . 30

Однако при обработке твердых поверхностей эта прочность бывает недостаточна, что приводит к быстрому разрушению режущего инструмента.

Известен керметный материал (3), содержащий вес.%: TiC 45; Ni 45;

MoSi 1 10 °

Этот сплав обладает прочностью при изгибе 98-106 кг/мм, что составляет 50-60% прочности сплава

WC-Co, поэтому он не может заменить последний при обработке чугуна.

Наиболее близким к предлагаемому по прочностным свойствам и химическому составу является сплав на основе

TiC,ñîäåðæàùèé 20-70 мас.% карбида, TiC Ni или другой металл подгруппы железа или их сплавов. Материал состава, %: TiC 30; Ni 45; Мо,1С 7; Мп 8;

Pb 5; С 5 прессуют под давлением

2000 кгс/см и обжигают при 1200 С с выдержкой 1 ч. Полученный материал подвергают испытанию на истирание под контактным давлением 10 кгс/см и скоростью 16 м/с в течение 100 ч, потеря массы 0,1%, что в 5 раэ меньше, чем у кермета, содержащего, %:

TiC 45; Ni 45; Мо С 10. Прочность материала на изгиб составляла 108110 кг/мм . Этот материал обладает

950702

Состав, вес.Ъ

Показатели

Материал

Мо1С Мо51 Л1 05 ЕхЕ Мп РЬ

Потеря массы при истирании, Ъ

iC Ni

Порно тость

Проч- Коэффиность циент при из- трения, гибе, Ъ кгс/мм

43 8 1,5 16 1,5 — — — 2,0 135 0,27 0,06

Предлагае 30 мый

2,2 136 0,28 0,07

2,5 138 0, 9 0,07

851,014,510

9 0,5 13 0,5

32 45

Известный 30 45 7 — - — 8 5 5 2,0 108 0,33 0,1

31,5 43,5 6 - — — 9 4 б 2,5 109 0,35 0,1

33 42 5 — - - 10 3. 7 2,8 110 0,36 0,1

Как видно из представленных в таблице данных, прочность при изгибе у предлагаемого материала на 25-29Ъ выше, а коэффициент трения и потеря массы при истирании на 25% ниже, чем у известного.

Реализация предлагаемого материала позволяет получить износостойкий керметный материал, способный работать в условиях истирающих нагрузок под давлением в течение периода времени на 20-25% превышающего срок службы известных режущих инструментов. Это дает возможность использовать его в качестве конструкционного материала при изготовлении режущих инструментов металлообрабатывающей промышленности с увеличенным сроком службы.

Формула изобретения

Иэносостойкий керметный материал, содержащий карбид титана, никель и карбид молибдена, о т л и ч а ю высокой износостойкостью и может весьма эффективно работать в качестве высокоскоростного режущего инструмента,1.43.

Однако при обработке твердых сплавов требуются материалы с более высо- 5 ким сопротивлением истиранию.

Цель изобретения — повышение износостойкости и прочности материала.

Поставленная цель достигается тем, что иэносостойкий керметный материал,10 содержащий карбид титана, никель и карбид молибдена,.дополнительно содержит окись алюминия, сульфид молибдена и фтористый литий при следующем соотношении компонентов, вес,Ф: 15

Карбид титана 30-32

Никель 43-45

Ка1 бид молибдена 8-9

Окись алюминия

Сульфид молибдена 0 5-1,5

Фтористый литий 0,5-1,5

Повышение износостойкости и прочности предлагаемого материала достигается тем, что окись алюминия, которая обладает высокой твердостью (3200 кгс/мм ), в сочетании с сульфидом молибдена обладает очень низким коэффициентом трения 0,2, что снижает потерю массы при истирании.

Особенностью предлагаемого материала является то, что при введении в материал окиси алюминия и сульфида молибдена достигается повышение износостойкости, а введение фтористого лития повышает прочность и снижает температуру спекания.

Для определения свойств данного материала готовят три шихтовые смеси по верхнему, среднему и нижнему пределу вводимых компонентов. Шихтовые смеси перемешивают в фарфоровом барабане с алундовыми шарами в этиловом спирте при соотношениы Т:Ж=1г0,7 на валковой мельнице в течение 48-52 ч, Полученная крупность шихтовой смеси

2-5 мкм. Формование образцов производят прессованием под давлением

2000 кгс/см с последующим обжигом при 1200 С с выдержкой 1 ч. Полученные образцы имеют плотность 97,5984 от теоретической. Образцы для испытания на прочность при изгибе имеют размеры 4х4х35 мм. Испытания их проводят по стандартной методике.,Коэффициент трения материалов и потерю массы при истирании измеряют на кольцевых образцах с d

10 кгс/см и .скорости скольжения

1,6 м/с, в качестве контртела используют ВЖЛ-2.

Состав и свойства полученных материалов представлены в таблице.

950702

30-32

4 3-45

8-9

13"16

0,5-1,5

0,5-1,5

Составитель Н. Соболева

Редактор Н. Киштулинец Текред С.Мигунова Корректор Н.Король с

Заказ 5887/25 Тираж 641 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 щ н и с я тем, что, с целью повышения прочности н износостойкости, он дополнительно содержит окись алюминия, сульфид молибдена и фтористый литий при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Карбид титана

Никель

Карбид молибдена

Окись алюминия

Сульфид молибдена 10

Фтористый литий

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Киффер P., Бенэовский Ф. Твердые материалы. N. 1971, с. 49.

2. Agte С. а.а. Electrochem. Soc.

Clevlgnd, 1950, Ref. Rowder, hlet.Bull, 1950, v 5. р. 62-63.

3. Киффер P. Бенэовский Ф. Твердые материалы; N. 1971, с. 95.

4. Патент Японии Э 54-7809, кл. 20(3) С 32, опублик. 1979.