Пути повышения качества новых низковольфрамовых и безвольфрамовых твердых сплавов

2. ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА НОВЫХ НИЗКОВОЛЬФРАМОВЫХ И БЕЗВОЛЬФРАМОВЫХ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ

Как уже указывалось, применение вакуумного спекания твердых сплавов указанных марок способствует значительному повышению их качества, особенно режущих свойств. Одной из причин такого благоприятного влияния вакуума является укрепление границ зерен вольфрам-кобальтовой связки вследствие очищения их от тончайших хрупких прослоек окисных и других включений, образующихся в присутствии кислорода, азота и водорода, а также легкоплавких и легколетучих металлических примесей.

Однако процесс удаления газов, адсорбированных на поверхности порошков (десорбция газов) в спрессованных изделиях, при спекании сильно замедляется, поэтому наиболее полную десорбцию газов целесообразно проводить в вакууме при некотором подогреве в свободно насыпанных порошках в процессе приготовления твердосплавных смесей.

Развитие и широкое внедрение в производстве вакуумной технологии приготовления смесей наряду с вакуумным спеканием явится важным шагом по пути дальнейшего повышения качества твердых сплавов. Однако в настоящее время имеются и другие пути дальнейшего улучшения структуры и свойств новых марок твердых сплавов. Они основаны на использовании энергии сжатой жидкости, находящейся под высоким давлением. Под воздействием колоссальной запасенной энергии сжатой жидкости можно в процессе распыления порошков, особенно хрупких тел, в результате соударения частиц, приобретающих огромные скорости, сильно измельчать (на несколько порядков) зерна карбидной и других фаз, что будет способствовать повышению равномерности структуры твердых сплавов и уменьшению их износа.

В ряде работ, обобщенных в монографии [133], на примере твердых сплавов ВК4, ВК6, ВКЮ, Т30К4 и других было показано, что если после первого низкотемпературного спекания (для удаления пастификато-ра) изделия из твердых сплавов подвергнуть всестороннему гидростатическому прессованию, а затем спечь при высоких температурах по существующим технологическим режимам, можно значительно улучшить механические и режущие свойства твердых сплавов и их структуру. Причем эффект этого прессования зависит от давления жидкости. Ниже на примере сплавов ВК4 и ВК6 показано влияние гидростатического давления на временное сопротивление при изгибе и коэффициент стойкости режущих пластин из указанных твердых сплавов [133]:

Приведенные данные показывают, что применение гидростатического давления жидкости для подпрессовки твердосплавных пластин после первичного спекания позволяет повысить прочность изделий на 20— 30% и увеличить в 1,5—2 раза стойкость их при резании. Кроме этого, как показали металлографические исследования, при гидростатической обработке происходит запрессовывание (залечивание) крупных пор, значительное измельчение крупных частиц карбидов, обеспечивается хорошая геометрическая форма изделий и устраняются поводки при высокотемпературном спекании.

Особенно эффективно применение высокого гидростатического давления для изделий, получаемых мундштучным прессованием с большим количеством пластификатора, когда после предварительного спекания и удаления пластификатора образуются крупные поры, не залечивающиеся при высокотемпературном спекании. Такие поры резко снижают режущие свойства и прочность твердосплавного инструмента (фрез, сверл и др.). Например, сверла диаметром 3,6 мм из сплава ВК15М, полученные мундштучным прессованием и подвергнутые после первого низкотемпературного спекания при 1050—1100° С гидростатической обработке жидкостью под давлением 1,7* 10⁸ Па и окончательному спеканию при 1390° С в водороде, имели стойкость при резании на 68% выше стойкости сверл, полученных без гидростатического прессования.

По нашему мнению, все это в полной мере относится и к твердосплавным изделиям из новых низковольфрамовых и безвольфрамовых сплавов, повышенная пористость и крупнозернистость которых существенно снижают их механические свойства и стойкость при резании.

Повышение плотности и прочности, особенно безвольфрамовых сплавов, посредством гидростатического уплотнения и измельчения структуры поможет поставить эти сплавы по прочным и режущим характеристикам на один уровень с лучшими марками вольфрамокобальто-вых и титановольфрамовых и других твердых сплавов [133].