Дослідження впливу хімічного складу і температури спікання на механічні властивості інструментальних сплавів на основі легованого карбіду титану

Abstract

Наведено результати досліджень з оптимізації хімічного складу та умов отримання твердого сплаву на основі карбіду титану, легованого карбідами ванадію, ніобію та вольфраму з нікель-хромовою зв’язкою з використанням математичних методів планування експерименту. Варіювали температуру спікання в діапазоні 1350…14500С, уміст легуючого карбіду вольфраму – 5…15 % (мас.) та вміст металевої нікель-хромової зв’язки – 12…24 % (мас.). Параметри оптимізації – твердість за Віккерсом і тріщиностійкість. Встановлено, що твердість за Віккерсом максимальна при температурі спікання 14000С, умісті карбіду вольфраму – 5 % (мас.) і 18 % (мас.) нікель-хромової зв’язки, а тріщиностійкість – при температурі спікання 13500С, умісті WC – 15 % (мас.) й 24 % (мас.)NiCr.

The research results on optimizing the chemical composition and the conditions for obtaining the titanium carbide based hard alloy alloyed by the vanadium, niobium and tungsten carbides with a nickel-chromium binder taking advantageof mathematical methods for planning the experiment are presented in the article. Eleven sufficient factors of impact on the physical- mechanical properties of the alloyed titanium carbide based tool alloys have been found in the result of analysis of the relevant references on the manufacturing processes of hard alloys production. In order to reduce the number of experiments some factors were fixed at a certain level: duration of grinding – 72 hours, ball –mixture relation – 7:1, specific pressing pressure – 150 ... 200 MPa, plasticizer – 5 % solution of synthetic rubber in gasoline, amount of plasticizer - 0,75 % of the charge mass, content of vanadium and niobium carbides – 5 % (wt.), isothermal exposure time during sintering – 40 minutes. The sintering temperature is varied within of 1350 ... 14500С, the content of the alloying tungsten carbide – 5…15 % (wt.) and the content of the metal nickel-chromium binder – 12...24 % (wt.). The optimization parameters are Vickers hardness and fracture toughness. The Vickers hardness of maximum values (17…18 GPa) at the alloy sintering temperature 14000С, tungsten carbide content – 5 % (wt) and 18 % (wt) of the nickel-chromium binder were found by analyzing the obtained regression equations and constructed response surfaces. As for the maximum values of the fracture toughness (8.4...9.0 MPa×m1/2) they were obtained at the alloys sintering temperature of 13500С, tungsten carbide content – 15 % (wt.) and 24 % (wt.) of the nickel-chromium binder.