способ получения износостойкого композиционного материала на основе карбида титана

Формула изобретения

Способ получения износостойкого композиционного материала, включающий прессование шихты, содержащей порошки карбида титана и чугуна, и последующее спекание, отличающийся тем, что в качестве чугуна используют серый чугун, а в шихту дополнительно вводят порошок карбида хрома при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Карбид хрома - 8-10

Порошок серого чугуна - 50-52

Карбид титана - Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к технологии производства композиционных материалов из карбидных и металлических компонентов.

Известны карбидостали - композиционные материалы состава карбид титана - сталь, которые применяют для изготовления износостойких деталей /Гуревич Ю. Г., Нарва В.К., Фраге Н.Р. Карбидостали. - М.: "Металлургия", 1988. - С.68/. Способы получения карбидосталей основаны на прессовании смеси порошковых материалов в брикеты и последующее спекание полученных прессовок, либо пропитывание пористого спеченного карбидного каркаса стальным расплавом.

При получении карбидосталей способом спекания наблюдается неоднородность по составу, структуре и свойствам спеченных изделий, что связано с эффектом миграции расплава связки в объеме заготовки. Технология изготовления карбидосталей способом спекания характеризуется узким интервалом температур спекания.

Наиболее близким по существенным признакам к заявляемому способу является способ изготовления износостойкого спеченного материала, включающий прессование шихты, содержащей чугунный порошок, 20-50% порошкообразного карбида титана и, в случае необходимости, дополнительно металлические порошки, улучшающие структуру металлической матрицы, предварительное спекание, повторное прессование и окончательное спекание (DE 2234683 В2, B 22 F 3/16, 1979).

Недостатком этого способа является сложная технология получения износостойкого материала (повторное прессование и спекание), а также применение дорогостоящих металлических порошков.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является упрощение технологии получения износостойкого композиционного материала на основе карбида титана.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе получения износостойкого композиционного материала, включающем прессование шихты, содержащей порошки карбида титана и чугуна, и последующее спекание, особенностью является то, что в качестве чугуна используют серый чугун, а в шихту дополнительно вводят порошок карбида хрома при следующем соотношении компонентов, мас. %: карбид хрома - 8-10; порошок серого чугуна - 50-52; карбид титана - остальное.

Предлагаемый способ получения износостойкого композиционного материала на основе карбида титана включает прессование исходной шихты и последующее спекание, причем перед прессованием в шихту вводят порошок серого чугуна и карбид хрома. Вместо порошков легированных сталей в шихту вводят дешевые легкоплавные порошки серого чугуна 50-52%, которые получают измельчением отходов этого материала при обработке деталей резанием, а для обеспечения износостойкости карбидочугуна в прессовку вводят порошок карбида хрома 8-10%, который способствует отбеливанию серого чугуна в период спекания.

Пример осуществления способа.

Порошки исходных материалов смешивают в смесителе типа "пьяная бочка", прессуют в брикеты, полученные прессовки помещают в графитовый контейнер, засыпают порошком графита и глинозема, спекают при температуре 1450-1470^oС в течение 30 мин.

На фиг. 1 показана микроструктура композиционного материала состава 40% карбида титана и 60% серого чугуна после спекания, а на фиг.2 - микроструктура композиционного материала состава 40% карбида титана, 10% карбида хрома и 50% серого чугуна. Микроструктура композиционного материала состава TiC-СЧ включает три структурные составляющие: эвтектику (микротвердость 9-12 ГПа), сорбитообразный перлит (микротвердость 4-5 ГПа) и включения графита. Композит состава TiC-Cr₃С₂-СЧ состоит из двух структурных составляющих: эвтектики (микротвердость 19-23 ГПа) и карбида титана в белом чугуне (микротвердость 21-24 ГПа). Таким образом, присутствие в составе карбидочугуна карбида хрома значительно увеличивает микротвердость и, следовательно, износостойкость составляющих его структур.

В таблице приведены некоторые физико-механические свойства прессовок различного состава после спекания.

Как видно из таблицы, для получения конструкционных износостойких деталей из композиционных материалов состава TiC-СЧ в шихту следует добавлять 8-10 мас.% карбида хрома (Сr₃С₂) при содержании серого чугуна 50-52 мас.%.

Испытания показали, что стойкость фильер, используемых в станках для правки и резки арматурной проволоки, из карбидочугуна состава TiC-Сr₃С₂-СЧ оказалась в 50-60 раз больше стойкости аналогичных фильер из закаленной стали 45.