Твердые сплавы

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

Механизм образования защитного покрытия и нарушения, возникающие при низких температурах окалины, в виде так называемой «молибденовой чумы», т. е. катастрофически распространяющегося окисления [243, 268], были предметом многочисленных исследований [243, 244, 264—270]. Фирмами «Кантал»
...
[271 ]1 и «Металверк Планзее» [244, 272, 273]2 делались попытки использовать окалиностойкость MoSi2 для нагревателей. Их работу интенсивно продолжала фирма «Сименс Плания» [243, 268, 274].
...
Путем холодного прессования или шликерного литья с последующим спеканием в водороде, а также горячим прессованием или прессованием с добавкой пластификатора с последующим спеканием легко удалось изготовить нагреватели различной формы. Однако для разработки необходимого
...
ряд исследований [221, 243, 244, 263, 268, 271—280]. Наиболее перспективным процессом является, по-видимому, непрерывное прессование (экст
...
Рис. 146. Часть муфельной печи с подвешенным нагревателем из дисилицида молибдена (предприятие фирмы «Симснс-Планна» в г. Аугсбурге)
...
На рис. 145 показаны различные нагреватели из дисилицида молибдена трубчатой формы с приваренными концами, подводящими ток. Часть высокотемпературной муфельной печи с подобным нагревательным элементом показана на рис. 146.
...
Дальнейшие проблемы, которые нужно разрешить при внедрении в промышленность нагревательных элементов из дисилицида молибдена, связаны с хрупкостью материала и его высокой электропроводностью.
...
Чтобы найти для MoSi2 подходящую связку, опробовали металлы группы железа, тугоплавкие переходные металлы и металлы платиновой группы [281 -285]. Однако почти все металлы, о которых при этом может идти речь, как правило, образуют силициды или же хрупкие
...
сплавы с кремнием при высоких температурах; следовательно, может произойти обменное разложение. Точно также, несмотря на глубокие исследования в области сплавов MoSi2 с другими тугоплавкими и окали-
...
шения прочности, а в ряде случаев и окалиностойкости, например путем получения стекловидных боросиликатов, до настоящего времени не имели существенного успеха.
...
Электросопротивление MoSi2 легко может быть повышено путем присадки соответствующего окисла. При этом сохраняют свою силу правила, действительные для изделий из материала металл—окисел металла. В качестве присадок рекомендуется окись алюминия и двуокись кремния, действие которых тщательно изучено [243, 269, 274, 279, 286—289]
...
На рис. 147 приведен график, характеризующий влияние присадки А1203 на электросопротивление MoSi2. Однако, хотя добавлением присадки и удается повысить электросопротивление и воспрепятствовать возникновению «молибденовой чумы», существует опасность низкой окалиностойкости и значительной хрупкости при слишком высоком содержании окисла в композиционном материале.
...
чение. Перспективной является, по-видимому, область высокотемпературных термоэлементов, работающих в окислительной атмосфере. При этом предложены комбинированные материалы из дисилицида молибдена с другими окалиностойкими силицидами [290—293]1.
...
Применение MoSi2 как материала для турбинных лопаток исключено из-за его хрупкости и плохой устойчивости к термоударам [294]. Малопригодны для этого также и композиционные материалы В4С—MoSi2 [295].
...
В значительной степени окалиностойкий WSi2 не обладает техническими преимуществами по сравнению с MoSi2 [243, 296—299].
...
Изделия из дисилицидов, пропитанных никелем и серебром, обладают хорошими фрикционными свойствами в отношении сталей при высоких температурах. В связи с этим возникла мысль об их использовании для высокотемпературных подшипников [197, 300]. Силициды исследовали также с точки зрения их пригодности в качестве эмиссионных материалов [301].
...
В то время как нагреватели из дисилицида молибдена уже нашли себе применение, исследования по использованию этого материала, как защитного покрытия, имеющие особо важное значение в ракетной технике, еще не завершены. То же относится к композиционным материалам специального назначения, составленным из MoSi2 с другими твердыми материалами (В4С, Si3N4).
...
Устойчивость карбида бора к термоударам, а также его окалиностойкость можно заметно улучшить добавкой железа. При металлографическом изучении сцепления В4С с металлами обнаружено, что железо, а также никель и кобальт образуют промежуточные сплавы и что карбид особенно хорошо смачивается хромом [304]. Проводились также следующие исследования [303]: размалывали чистый порошок карбида бора шарами из хромо-марганцевой стали; материал шаров при этом отделяли от размолотого материала. Размолотый материал карбид бора — железо подвергали спеканию в течение одного часа при 2065° С. При этом получали сплав, содержащий 48,9% В, 36,4% Fe, 13,75% С и 0,34% Мп. Спеченные изделия уступали по прочности аналогичным изделиям из чистого горячепрессованного карбида бора, но превосходили его по стойкости к термоударам и окалиностойкости на воздухе при 870° С. Ниже сопоставлены величины предела прочности при изгибе (кГ/мм2)
...
15% В4С превосходят чистый В4С по устойчивости к термоударам (см. табл. 66). Однако предел прочности этих смесей при растяжении при 980° С составляет только 6,3 кГ/мм2,
...
Адлассинг [305] занимался изготовлением горяче-прессованных изделий из материала В4С — SiC с 35— 65% SiC и изучал их окалиностойкость и жаропрочность. При прокаливании богатых SiC материалов на воздухе при 1000° С не обнаруживалось почти никаких изменений в отношении окалинообразования.
...
Предел прочности при изгибе почти не изменялся до 1500° С. У материала с 35% SiC он даже возрастал с 35 кГ/мм2
...
О дальнейших экспериментах по цементированию В4С металлами группы железа [306, 307], как и по композиционным материалам из В4С с MoSi2 [295], В4С с Si или FeSi [306], а также с TiB2 [119], здесь можно упомянуть только вскользь. В связи с этим нужно упомянуть также о тройных системах переходный металл — бор — углерод i.
...
Дисперсионные материалы из В4С с алюминием (бо-раль), медью, серебром, черными металлами нашли применение в качестве поглотителей нейтронов для запальников ядерных реакторов [308—321].
...
Широко распространено применение карбида кремния для электрических нагревателей (силитовые, глобарито-вые и другие штабики). Штабики-нагреватели, изготовленные керамическим способом, устойчивы в окислительной атмосфере до 1300° С. В ближайшее время их можно будет использовать и при более высоких температурах.
...
С материаловедческой точки зрения можно считать установленным, что в отношении нагревателей из карбида кремния речь идет о старейшем спеченном материале на основе твердого материала. Его возникновение — изготовление цементированной глиной футеровки из карби-
...
да кремния для печей — является примером важнейшего массового производства высокотемпературного материала [322].
...
Фирма Carborundum Company выпускает на рынок под торговой маркой Durhy карбид кремния, пропитанный металлическим кремнием. Предел прочности при растяжении при 800° С SiC — Si составляет 42,2 кГ/мм2,
...
Найти для карбида кремния окалиностойкую связку, повышающую прочность, до настоящего времени не удалось, так как все материалы, подходящие для этого, вступают во взаимодействие с SiC с образованием смесей силицид — карбид. Об интересных в этом отношении работах, при проведении которых для внесения металлических компонентов использовали горячее прессование, пропитку и напыление, сообщается в литературе [182, 326, 327].
...
По вопросу о взаимодействии Si с металлами следует упомянуть также о тройных системах переходный металл — кремний — бор '.
...
Графит обладает высокотемпературными свойствами. Это выяснилось, например, при его использовании для электродов сталеплавильных электропечей и при изготовлении ферросплавов, а также для графитовых трубок и тиглей высокотемпературных печей. При невысокой плотности (около 2,2 г/см3)
...
1 R. Kiffer, F. Benesovsky, Harstoffe, Springer Verlag, 1963, Wien, New Vork. Глава о силицидах из этой книги на русский язык не переводилась. Поэтому здесь дается ссылка только на подлинник. Прим.
...
В связи с этим графит применяют не в турбостроении, а в ракетостроении. Направляющие лопатки из графита применялись во время второй мировой войны в реактивных снарядах. Графитовые сопла и в настоящее время применяют для ракет, несмотря на появление таких сильных конкурентов, как молибден, вольфрам и сплавы, полученные пропиткой вольфрама серебром.
...
Чтобы воспрепятствовать разрушению графита вследствие окисляющего воздействия реактивных газов, предложили наносить защитные покрытия из различных спеченных материалов (карбиды, бориды, силициды, карбид кремния и т. п. [260, 328—331]), что обеспечило, по крайней мере, частичный успех. В настоящее время проводятся исследовательские работы в этом направлении. Особенно следует остановиться на экспериментах Фитцера [243], которому удалось добиться защиты от окисления с помощью покрытия из MoSi2 и TiSi2,
...
В работе [332] сообщается о том, что путем пропитки солями и восстановления удалось изготовить богатые графитом композиционные материалы, содержащие примерно 40—60% (по массе) Мо, W, Re, Мо2С, WC, ТаС и NbC. Эти материалы имеют почти в два раза больший предел прочности, чем чистый графит, и на них можно наносить силицидные защитные покрытия.
...
Опробование в качестве режущих материалов окиси циркония, окиси магния, окиси бериллия, шпинели и других керамических материалов проводилось очень давно. После ряда бесплодных усилий, особенно интенсивных в 1930 г. (зинтеркорунд), в 1937—1938 гг. («дегуссит») и в 1944—1945 гг. («Видиа»), удалось применить для этой цели только окись алюминия.
...
Чтобы понять, каким образом режущей керамике после многочисленных безуспешных усилий удалось стать в известной мере специальным режущим материалом, целесообразнее всего проследить за историей ее развития.
...
зионные, обладающие высокими твердостью и износостойкостью, фасонные изделия, это предложение не было внедрено в производство. Дорогостоящий метод Верней-ля, заключающийся в выплавлении в воздуходувке с гремучим газом синтетических сапфиров и рубинов в виде окрашенных монокристаллов, открыл для окиси алюминия возможность применения не только в качестве драгоценных камней, но и в качестве износостойких деталей, особенно в часовой промышленности. В настоящее время окись алюминия используют для лазеров, в виде плавленого корунда, а также в качестве шлифовального материала.
...
О возможности применения плавленых кристаллов корунда, как режущего материала вместо алмаза упоминает Барта [3].
...
Только в 1931 г. фирме «Сименс-Гальске» [4] удалось путем спекания окиси алюминия получить газонепроницаемые и непроницаемые для жидкостей твердые материалы бледно-желтой окраски. Это было первое успешное изготовление спеченного глинозема, названного «зинтер-корунд». Промышленную разработку и дальнейшее усовершенствование зинтеркорунда фирма «Сименс-Гальске» проводила на предприятии Дегусса [1, 5] под руководством Ришкевича. Эта фирма использовала зинтеркорунд в качестве материала для запальных свечей. Только в 1938 г. были опубликованы данные [6] о благоприятных результатах обработки резанием (точение и фрезерование) материалов, вызывающих сильный износ инструмента, а также обработки легких сплавов пластинками из зинтеркорунда.
...
Первое появление резцовых пластинок из красного зинтеркорунда с добавкой Сг203 (дегуссит») на Лейпциг-ской ярмарке в 1937 г. вызвало такую же сенсацию, как и первое появление (1924—1927 гг.) пластинок из твердых сплавов WC — Со* для обработки чугуна или позже (1930—1932 гг.) пластинок из сплавов WC — TiC—Со** для резания стали. Предприятие Дегусса показало на ярмарке не только токарные резцы с механически закрепленными и напаянными пластинками, но и прессовый инструмент и развертки с резцами из спеченной оки-
...
си алюминия. Внешний вид инструментов, однако, был еще не вполне удовлетворительным. В особенности оставлял желать лучшего режущий материал (выкрашивание и следы износа на режущей кромке). В дальнейшем выяснилось, что пластинки из спеченной окиси алюминия не смогли вытеснить твердосплавные при обработке резанием металлических материалов. Мм не удалось играть
...
Главной причиной затруднений, возникавших в 30-х годах при обработке резанием, являлась низкая и неравномерная
...
Рис. 148. Физико-механические характеристики спеченной окиси алюминия в зависимости от размеров зерен исходного порошка н условий спекания:
...
металлической и карбидной основе с увеличением плотности прочность возрастает вначале линейно и при относительной плотности свыше 95% приближается асимптотически к теоретической. Кроме того, прочность и твердость увеличиваются с уменьшением размеров зерен. Предел прочности при изгибе, являющийся хорошим мерилом вязкости для всех твердых материалов, зависит от плотности и у полученных обычными способами керамических материалов (рис. 148) [9]. Кроме того, его величины имеют значительный разброс (рис. 149). Хорошей однородности продукции (см. рис. 149, кривая 2)
...
— очень мелкозернистый; 2 — мелкозернистый; 3 —обычное спекание;
...
стинок из «зинтеркорунда» уплотнение при спекании без нежелательного укрупнения зерен с обеспечением максимально возможного предела прочности при изгибе (свыше 30 кГ/мм2)
...
шить с помощью режущей керамики. Она не решена и до настоящего времени даже с наилучшими ее марками. В то время как были разработаны и имели частичный успех безвольфрамовые твердые сплавы на основе TiC—VC— Ni—Fe и TiC(Mo2)C, по данным Кёльбля [10], на круппов-ском предприятии «Видна» проводились немногочисленные эксперименты по обработке стали и чугуна горяче-прессованными пластинками из окиси алюминия с содержащей борную кислоту стекловидной фазой. Условия эксперимента были сходны с условиями, создаваемыми при точении сплавами S1 и G1. Соответственно опубликованными данным по токарной обработке, резцовые пластинки должны иметь предел прочности при изгибе 40 кГ/мм2.
...
Существенный дальнейший шаг по применению режущей керамики был сделан после того как советским исследователям в 1948—1951 гг. удалось изготовить образцы спеченной окиси алюминия с присадкой небольшого количества стеклообразующей фазы (около 0,5— 1% MgF2), обладающие высокой плотностью и пределом прочности при изгибе 40±5 кГ/мм2.
...
Опубликованные в 1952—1957 гг. советские [7, 11—25], чехословацкие [26—30], польские [31—34] и венгерские [35, 36] материалы позволили начать плодотворное соревнование со специалистами Запада. Это нашло отражение в многочисленных опубликованных работах [37—46]. Согласно Зибелю и Флеку [47], американские марки режущей керамики довольно быстро достигли по качеству «микролита».
...
Обширные эксперименты, проводившиеся во всем мире, иногда в идеальных, а чаще всего в трудно соблюдаемых производственных условиях (свободные от вибраций высокопроизводительные токарные станки ссыльным приводным механизмом для высоких и очень высоких скоростей резания, безупречная поверхность обрабатываемого материала, применение классических зажимных инструментов при идеальной алмазной шлифовке режущих пластинок), показали, что относительно хрупкую окисную керамику нельзя применять в тех случаях, когда используются довольно вязкие и в то же время имеющие достаточную твердость марки твердых сплавов (например, при полуобдирочной обработке, обточке шероховатой поверхности с различными включениями и более или менее сильно нарушенной поверхностью, выточке валков, бандажей и т. д.). Ее можно использовать только в особых условиях, аналогичных условиям применения безвольфрамовых твердых сплавов на основе карбида титана.
...
Эти эксперименты способствовали дальнейшему развитию режущей керамики и привели после разработки спеченной обычным путем и горячепрессованной окисной керамики к открытию окисно-карбидной керамики. В результате исследований [48] жаропрочных и коррозионно-стойких материалов А1203—Мо и А1203—Мо2С, проводившихся на заводе твердых сплавов VEB в Иммельборне, была разработана окисно-металлическая и окисно-кар-бидная режущая керамика [2, 49—54]. Создание некоторых марок при этом позволило причислить ее к лучшим достижениям в этой области. В качестве карбидов лучшими оказались Мо2С и WC в количестве 20—40%. Кроме того, применили также тройные и четверные сложные карбиды металлов групп IVa—Via. Наиболее износостойкими оказались при этом композиции, содержащие TiC. В то время как о композициях А1203 с боридами молибдена сообщал Хиннюбер [40], а о композициях А1203 с Ti, TiC и твердыми растворами TiC—WC — Кёльбль [55],
...
режущей керамики — в монографии Агте с сотрудниками [2]. В качестве исходного продукта в большинстве случаев используют кальцинированный технический глинозем (98,5—99,5% А1203), который подвергают мокрому размолу в шаровой мельнице до размеров зерен 1 — 3 мкм.
...
Формирование порошковых смесей производилось вначале шликерным литьем. В настоящее время применяют почти исключительно прессование, как в керамической или в твердосплавной промышленности. При прессовании получаются более точные, более прочные и, во всяком случае, лучше воспроизводимые конечные продукты, чем при шликерном литье. Облегчающие прессование присадки особенно употребительны при изготовлении окисно-карбидной керамики. Спекание производят при 1800—1950° С в окислительной, нейтральной или восстановительной атмосфере в зависимости от состава. При этом применяют печи с газовым обогревом и муфелями из MgO, печи непрерывного действия с угольными трубами, печи с трубами из глинозема с молибденовой обмоткой, индукционные и вакуумные печи [56, 57]. Горячим прессованием получают очень плотные и износостойкие конечные продукты. Однако по экономическим соображениям оно до сих пор еще не внедрено.
...
Разработанные к настоящему времени формы и размеры для пластинок из режущей керамики иногда сильно отличаются от форм и размеров, принятых в технологии твердых сплавов (см. нормативы ISO). Для проводимой в большинстве случаев с помощью режущей керамики чистовой обработки могут применяться только пластинки относительно небольшого размера, которые должны быть подогнаны к формам зажимных приспособлений {2, 58р.
...
Особое значение при этом приобрели в настоящее время так называемые «сменные», т. е. неперетачивае-мые пластинки [59].
...
Практически чаще всего приходится иметь дело с режущей керамикой первой и третьей групп. Стекловидная или стеклообразующая фаза в первой группе действует при спекании так же, как кобальт в твердых сплавах. В ее присутствии легче осуществляется спекание и получаются более высокие значения прочности, чем у чистой спеченной окиси алюминия. Большое количество стекловидной фазы, однако, снижает твердость и износостойкость. Добавка металлоподобных твердых материалов (карбидов) третьей группы улучшает теплопроводность и прочность при изгибе. Это облегчает шлифование н повышает прочность на кромках. Слишком большие количества карбидов, однако, снижают твердость, жаропрочность и окалиностойкость. Таким образом, удается проникнуть в область скоростей резания специальными марками твердых сплавов, не достигая их вязкости.
...
В табл. 76 приведены данные Палича и Каминского [60] о суммарном составе и плотности некоторых марок режущей керамики. Марки В, С, Е, и F представляют собой окисную керамику с добавкой стеклообразующеи фазы и без нее, остальные марки — окпсно-карбидную керамику.
...
О физико-механических характеристиках в литературе встречаются лишь отдельные, не совпадающие друг с другом данные [49, 50, 52, 54, 57, 61—63]. Обобщающие
...
3. Состав и физико-механические свойства режущей керамики
...
Основные компоненты керамических режущих материалов
...

Краткий справочник технолога-термиста
Спутник термиста
Новые материалы
Твердые сплавы
Цементация стали
Зварювальні матеріали
Контактная сварка

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Твердые сплавы