Твердые сплавы Wc-Co-Ni-Re(Mn) тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.11, кандидат технических наук Лукашова, Татьяна Владимировна

• Лукашова, Татьяна Владимировна
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Лукашова, Татьяна Владимировна

ВВЕДЕНИЕ.

1. Аналитический обзор.

1.1. Твердые сплавы на основе карбида вольфрама.

1.2. Физико-химические основы создания твердых сплавов на основе карбида вольфрама.

Сплавы системы WC-Co.

Сплавы системы Ti-W-C-Co.

Сплавы системы WC-TiC-TaC-Co.

Система C-Ni-W.

Система C-Re-W.

1.3. Основы выбора компонентов твердого сплава.

1.4. Диаграммы состояния металлических сплавов.

Система Co-Ni.

Система Co-Re.

Система Ni-Re.

Система Co-Ni-Re.

Система Со-Мп.

Система Ni-Mn.

Система Co-Ni-Mn.

1.5. Твердые сплавы с легированной металлической матрицей.

1.5.1. Металл-связка - Со+легирующий металл.

1.5.2. Металл-связка - Ni+ легирующий металл.

1.5.3. Металл-связка, легированная марганцем

1.6. Выводы по аналитическому обзору.

2. Характеристика исходных материалов и методики исследований.

2.1. Характеристика исходных материалов.

2.2. Методики исследований.

Определение усадки.

Определение плотности.

Изучение микроструктуры.

Рентгенофазовый анализ.

Упругие свойства.

Определение предела прочности при поперечном изгибе.

Определение твердости по Виккерсу.

Определение микротвердости.

Окалиностойкость.

Измерение температурной зависимости предела прочности при изгибе.

Обработка результатов эксперимента.

Оценка ошибок измерений.

2.3. Симплекс-решеточное планирование эксперимента.

Выбор модели.

Вычисление коэффициентов регрессии.

Проверка адекватности модели.

3. Исследование взаимодействия в системе WC - цементирующий металл.

3.1. Растворимость карбида вольфрама в сплавах Co-Ni-Re(Mn).

Система Co-WC

Система Ni-WC.

Система Co-Ni-WC.

Система Co-Re-WC.

Система Ni-Re-WC.

Система Co-Ni-Re-WC.

СистемаСо-Mn-WC.

Система Ni-Mn-WC.

Система Co-Ni-Mn-WC.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Твердые сплавы Wc-Co-Ni-Re(Mn)»

Твердые сплавы системы \¥С-Со на протяжении нескольких десятилетий являются основным материалом для изготовления режущего инструмента, применяемого для лезвийной обработки металлов и сплавов. Несмотря на внедрение в последнее время в практику машиностроения инструмента из сверхтвердых материалов, минералокерамики, более 95% объема снимаемой металлической стружки приходится на твердые сплавы.

Под "твердыми сплавами" подразумеваются материалы на основе карбида вольфрама с кобальтовой связкой, а также материалы, в которых наряду с карбидом вольфрама присутствует карбид титана, карбид тантала, карбид ниобия. Естественное стремление заменить дефицитный дорогостоящий карбид вольфрама другими карбидами, нитридами и карбонитридами металлов IV-VI групп привело к созданию так называемых безвольфрамовых и маловольфрамовых твердых сплавов, например, на основе карбида титана или карбонитри-да титана (ТН-20, КНТ16, ТВ4). Однако, эти материалы нашли очень ограниченное применение ввиду своей низкой механической прочности и не смогли сколько-нибудь потеснить классические твердые сплавы.

Другим направлением создания новых марок твердых сплавов является введение нитридных составляющих в твердую фазу. В таких материалах карбид вольфрама частично замещен простыми или сложными карбонитридами металлов IV-VI группы, в том числе включая вольфрам. Введение таких добавок позволяет сохранить высокую прочность и твердость и, в отдельных случаях, повысить ударную вязкость. Промышленный выпуск таких сплавов крайне ограничен по экономическим соображениям ввиду трудности синтеза твердых растворов сложных карбонитридов с высоким содержанием металлоидов и достаточной равновесности.

В качестве традиционной металл-связки используется металлический кобальт, который является дефицитным и дорогостоящим металлом. Применение кобальта связано с исключительно удачным набором особенностей его взаимодействия с карбидом вольфрама [1], делающим сочетание \¥С-Со идеальным.

В качестве альтернативных металл-связок для замены дефицитного кобальта предлагались металлы группы железа в различных сочетаниях, чистый никель, а также различные добавки других металлов. Следует отметить, что практического применения такие связки в настоящее время не получили.

Помимо технологических приемов, связанных с изменением состава, для повышения эффективности режущего инструмента существует два основных направления - нанесение износостойких покрытий и разработка режущих пластин улучшенной геометрии.

Для получения покрытия высокого качества необходимо проводить ряд операций по подготовке поверхности основы (очистка поверхности, науглероживание, создание градиента концентраций металл-связки в поверхностном слое). Это приводит к усложнению технологии и повышению себестоимости режущих пластин.

Совершенствование формы и типоразмеров режущих пластин развивается в направлении перехода от напайных пластин к сменным многогранным не-перетачиваемым пластинам с механическим креплением. Доля последних в общем выпуске твердосплавного инструмента превысила 70%. В последнее время с применением компьютерного моделирования процесса резания разработан ряд прогрессивных видов режущего инструмента с измененным профилем режущих кромок и стружколомающих канавок (так называемые пластины "новой волны").

Анализ современных тенденций совершенствования режущего инструмента на основе карбида вольфрама показал, что наиболее перспективным направлением с точки зрения минимизации затрат на изменение технологического процесса и наименее изученным вопросом является разработка новых составов металлической связки.

Заключение диссертации по теме «Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов», Лукашова, Татьяна Владимировна

Общие выводы

Характер кристаллизации и границы растворимости карбида вольфрама в сильной степени зависят от состава растворяющего сплава. Введение незначительных добавок (10-20% масс.) рения и марганца слабо влияют на форму и характер кристаллизации \УС. Однако, можно однозначно утверждать, что введение рения до 40%) мпасс. снижает растворимость \УС, а марганца несколько повышает ее (табл.5).