Способ получения карбидов металлов

Способ получения карбидов металлов

Реферат

 

Сущность изобретения: полученный в электропечи полупродукт, содержащий общего углерода менее стехиометрического на 0,3 - 5,0%, предварительно измельчают, добавляют в него углеродистый материал, взятый в количестве, необходимом для получения карбида металла заданного состава, смесь измельчают и затем ее прокаливают при 1200-2200°С в вакууме 10-10^-3 мм рт.ст. в течение 0,5 - 10 ч.

Изобретение относится к металлургии и является усовершенствованием известного способа по авт. св. N 125602. Целью изобретения является уменьшение выделения свободного углерода и достижение требуемого гранулометрического состава. Эта цель достигается тем, что полученный в электропечи полупродукт, содержащий общего углерода менее стехиометрического на 0,3-5,0%, предварительно измельчают, добавляют в него углеродистый материал, взятый в количестве, необходимом для получения карбида металла заданного состава, смесь измельчают и затем ее прокаливают при 1200-2200^оС в вакууме 10-10^-3 мм рт. ст. в течение 0,5-10 ч. Выплавка полупродукта в электропечи с содержанием общего углерода менее стехиометрического на 0,3-5,0% позволяет снизить на 100-200^оС температуру процесса в электропечи, упростить дозировку шихты, практически исключить выделение свободного углерода при формировании блока карбида металла (полупродукт). Полупродукт подвергают тонкому дроблению (мельче 5 мм). Совместный помол полупродукта с углеродистым материалом обеспечивает получение карбида металла равномерного состава. Температура реакции науглероживания металлов с помощью твердого углерода лежит в зависимости от вида карбидов в пределах 1200-2200^оС соответственно: нижний - для ванадия, верхний - для титана. При вакууме выше 10 мм рт.ст. резко снижаются сроки карбидизации, а при вакууме ниже 10^-3 мм рт.ст. усложняется оборудование, а процесс насыщения углерода практически не ускоряется. Время выдержки увеличивается с 0,5 до 10 ч при увеличении веса садки с 10 до 1000 кг. П р и м е р 1. К 10 кг карбида хрома, полученного в электропечи, содержащего 12,1% общего углерода, свободного углерода 0,3% и микротвердостью 1700-1850 кг/мм²; измельченному до крупности минус 5 мм, добавили 0,152 кг сажи марки ПМ-75. Компоненты смешивали и измельчали в шаровой мельнице до фракции минус 100 микрон. Смесь засыпали в графитовый тигель и прокаливали в печи СНВЛ-1,16 при температуре 1650^оС, давлении 10^-1 мм рт.ст. в течение 30 мин. Получили 10,14 кг карбида хрома с содержанием углерода 13,4% и в том числе свободного 0,08%. Крупность зерна карбида хрома колебалась от 40 до 100 микрон. Зерна имели округлую форму, не имели микротрещин. Микротвердость карбида хрома составила 2100-2300 кг/мм². П р и м е р 2. К 10 кг карбида хрома, содержащего 12,5% общего углерода, свободного углерода 0,5% и микротвердостью 1700-1900 кг/мм² и измельченному до крупности 5 мм, добавили 0,105 кг сажи марки ПМ-75. Компоненты смешивали и измельчали в шаровой мельнице до фракции минус 200 микрон. Смесь загружали в графитовый тигель и прокаливали в печи СНВЛ-1,16 при температуре 1650^оС, давлении 10^-1 мм рт.ст. в течение 30 мин. Получили 10,1 кг карбида хрома с содержанием общего углерода 13,38% и свободного 0,06%. Крупность зерен колебалась от 70 до 200 микрон. Зерна имели округлую форму и не имели микротрещин. Микротвердость зерен карбида хрома составила 2000-2300 кг/мм². П р и м е р 3. К 10 кг сложного карбида титана и хрома, содержащего 13,1% общего углерода и микротвердостью 2000-2800 кг/мм² и измельченному до крупности минус 5 мм, добавили 0,432 кг сажи марки ПМ-75. Компоненты смешали и измельчали в виброистираторе до фракции минус 100 микрон. Смесь засыпали в графитовый тигель и прокаливали в печи СНВЛ-1,16 при температуре 1700^оС, давлении 10^-2 мм рт.ст. в течение 90 мин. Получили 104 части продукта с содержанием общего углерода 16,8% и свободного 0,12%. Крупность зерен колебалась от 35 до 100 микрон. Зерна имели округлую форму, не имели микротрещин. Микротвердость зерен составила 2300-3000 кг/мм². Технический эффект данного изобретения заключается в удовлетворении потребности народного хозяйства в карбидах металлов высокого качества, в частности в карбидах хрома, ванадия, титана и др. Например, карбид хрома, получаемый по предлагаемой технологии, позволяет широко внедрить его для упрочнения поверхности конусов доменных печей, деталей машин в тракторной и оборонной промышленности и т.п. Срок службы упрочненных деталей увеличивается в 2-4 раза.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБИДОВ МЕТАЛЛОВ по авт. св. N 125602, отличающийся тем, что, с целью уменьшения содержания свободного углерода и достижения равномерного гранулометрического состава, полученный в электропечи полупродукт, содержащий общего углерода менее стехиометрического на 0,3 - 5%, подвергают тонкому дроблению, добавляют в него углеродистый материал в количестве, необходимом для получения карбида заданного состава, смесь измельчают до образования тонкодисперсного порошка, а затем ее прокаливают при температуре 1200 - 2200^oС в вакууме 10 - 10^-3 мм рт.ст. или в средах как восстановительных, так и нейтральных газов в течение 0,5 - 10 ч.