Способ изготовления металлокерамических изделий на основе быстрорежущих сталей

Способ изготовления металлокерамических изделий на основе быстрорежущих сталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к изготовлению режущего инструмента. Целью является повышение качества изделий. В способе изготовления металлокерамических изделий на основе быстрорежущих сталей вводят в шихту активатор в количестве 0,5-1,5 мас.% и насьпцающие реагенты в количестве 10,0- 21,0 мас.%, размещают шихту в алюминиевую оболочку, на внутреннюю поверхность которой наносят слой пасты, содержащей 30-50% карбамида, остальное - декстрин, прессуют, спекание проводят одновременно с химико-термической обработкой. В качестве насыщающих реагентов используют ком . плексную присадку, содержащую, мас.%: сажа 1,5-3,0; карбамид 0,5-3,0; яо либден 5,0-10,0; ванадий 3,0-5,0; стеарат цинка 0,2-0,6. 1 з.п. ф-лы, 3 табл. Q (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, ;, Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

5gg„-; (21) 4088807/23-02 (22) 07,07.86 (46) 23,06.88. Бюл. и - 23 (72) Ю.С.Ушаков (53) 621. 762. 5: 621. 762.8 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И- 633930, кл. С 23 С 9/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР

У 818749, кл. В 22 F 3/12, 1976. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ БЫСТРОРЕЖУЩИХ СТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к изготовлению режущего инструмента. Целью является повышение качества изделий.

В способе изготовления металлокера„„SU„„1404179 А 1 мических изделий на основе быстрорежущих сталей вводят в шихту активатор в количестве 0,5-1,5 мас.X и насыщающие реагенты в количестве 10,021,0 мас.7., размещают шихту в алюминиевую оболочку, на внутреннюю поверхность которой наносят слой пасты, содержащей 30-50Х карбамида, остальное — декстрин, прессуют, спекание проводят одновременно с химико-термической обработкой. В качестве насыщающих реагентов используют ком- -.. плексную присадку, содержащую, мас.7.: сажа 1,5-3,0; карбамид 0,5-3,0; молибден 5,0-10,0; ванадий 3,0-5,0; стеарат цинка 0,2-0,6. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

1404! 79

1,5-3,0

0,5 3,0 35

5-10

3-5

0,2-0,6

Укаэанный состав является сбалансированным по химическому составу в части образования твердого раствора, карбидных, нитридных и интерметаллид,ных фаз.

Сажа является активным поставщиком углерода, который введен из расчета 0,05% на 1% молибдена, 0,1% на

1% ванадия, которые образуют соответсTBeHHO карбиды M6C (c использованием железа, входящего в твердый раствор быстрорежущей стали) и МС. Введение сажи предусматривает, главным образом, формирование карбидов типа М6С (в т, ч, за счет науглероживания матрицы быстрорежущей стали) . Избыток неизрасходованного на образование карбидной фазы углерода дополнительно насьпца T твердый раствор и идет

Изобретение относится к порошко— вой металлургии и может быть использовано для изготовления режущего инструмента отличающегося повышен1

5 ными физико-механическими, технологическими и эксплуатационными свойствами .

Цель изобретения — повышение качества иэделий. 10

Согласно способу изготовления ме" таллокерамических изделий на основе быстрорежущих сталей, включающему введение в шихту, помещенную вместе с иэделиями в алюминиевую оболочку, активатора, последующее прессование и дальнейшую химико-термическую обработку, предварительно на внутреннюю поверхность алюминиевой оболочки наносят слой пасты, содержащей 30- 20

50 мас.X карбамида, остальное — декстрин, затем наряду с активатором в шихту вводят насьпцающие металлические и неметаллические реагенты и одновременно с химико-термичесКой обра- 25 боткой производят спекание. При этом активатор вводят в количестве 0,51,5 мас.%, а насьпцающие реагенты— в количестве 10,0-21,0 мас.% от массы изделия, в качестве активатора ис- 30 пользуют, например, хлористый аммоний, а в качестве насьпцающнх реагентов — комплексную присадку, .содержащую, мас.%:

Сажа

Карбамид

Молибден

Ванадий

Ст еарат цинка на образование легированного цементита.

Карбамид, разлагаясь, с легирующими элементами быстрорежущей стали и, в первую очередь, с ванадием, вольфрамом и молибденом обеспечивает об разование нитридной, карбонитридной фаз.

Быстрорежущая сталь является одновременно наполнителем и связкой.

Избыток неизрасходованного на образование карбидной и нитридной фаэ молибдена и ванадия дополнительно легирует твердый раствор.

Активатор, например хлористый аммоний, является одновременно восстановителем смеси, создающим газовую среду, через которую происходит протекание в порошковой шихте всех реакций (диффузионных процессов) образования указанных выше фаэ.

Стеарат цинка, являющийся- пластификатором, введен в состав шихты для облегчения выполнения операций прессо. вания и перемешивания.

Состав предлагаемого металлокерамического материала способен упрочняться в результате высокотемпературной закалки с высокотемпературным отпуском за счет карбонитридных, интерметаллидных и аустенито-мартенсит» ного превращений. Материал характеризуется высокой дисперсностью и равномерным распределением упрочняющих фаэ, мелким аустенитным зерном, бесструктурным баллом мартенсита, что обеспечивает достижение высокого комплекса основных свойств.

Преимуществом способа является то, что одновременно со спеканием происходит не поверхностная, а объемная химико-термическая оработка.

Пример. Берут трубчатую электропроводящую алюминиевую оболочку диаметром 20 мм и длиной 250 мм с толщиной стенки 0,5 мм. На внутреннюю поверхность оболочки наносят слой пасты толщиной около 0,5 мм, содержащий карбамид и декстрин при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Карбамид 30-50

Декстрин Остальное

Оболочку с нанесенным слоем пасты о подсушивают при 100 С в течение

10 мин. В трубчатой оболочке по ее центру устанавливают изделие — медный стержень с толщиной покрытия

1404179

40 мкм из стали ЗОХГСА в отожженном состоянии диаметром 15 мм.и длиной

250 мм. На один конец оболочки устанавливается стальная заглушка. Порошок предлагаемого состава на основе быстрорежущей стали Р6М5, измельченный до фракции 10 мкм и представляющий после смешивания гомогенную смесь, засыпают в трубчатую оболочку, в которой установлен стержень. Устанавливают на свободный конец оболочки стальную заглушку. Собранная оболочка с порошком уплотняется на вибростоле и ручном механическом прессе при давлении 0,9 г/см путем сближения заглушек. Затем собранная оболочка (со стержнем и порошком) помещает- ся в индуктор, на который подается импульсный разряд конденсаторной батареи, соответствующий напряженности магнитного поля 500 кЭ. В результате оболочка равномерно обжимается.

Скорость обжатия 150 м/с.

Затем выполняют спекание; первая ступень — температура 650 С, выдержка 2 ч, охлаждение со скоростью

30 град/ч до температуры 20 С, Спекание проводится в контейнере с засыпкой чугунной стружкой и нагревом в электропечи с окислительной атмосферой.

После первого спекания точением срезается на токарном станке часть алюминиевой оболочки. Вторая ступень спекания проводится с нагревом в вакуумной печи при 1150 С, выдержка 2 ч.

Охлаждение осуществляют со скоо ростью 30 град/ч до температуры 20 С.

В процессе второго спекания оставшийся алюминиевый слой оболочки плавится, испаряется и диффундирует частично вглубь порошкового материала, при этом алюминий соединяется с легирующими элементами и образует с ними высокотвердые натриды. В начальный момент второго спекания жидкий алюминий, являясь шликером, позволяет получать изделия со 1007-ной плотностью.

Используемый состав пасты, наносимый на внутреннюю поверхность алюминиевой оболочки, содержащий карбамид и декстрин, является оптимальным.

Декстрин является в пасте связующим, а карбамид, диссоциируя при

650 С, с одной стороны, создает защитную среду, предохраняющую порошковый материал от окисления в процессе

5

50 его спекания, с другой — поставляет атомарный азот и углерод, которые реагируют с материалом алюминиевой оболочки и материалом запрессовки, обеспечивают образование в запрес— совке по всему ее объему карбонитридной и нитридной упрочняющих фаз.

Уменьшение содержания карбамида ниже нижнего предела при одновременном увеличении содержания декстрина резко ухудшает связующие свойства пасты.

Увеличение содержания карбамида выше верхнего предела приводит к образованию избытка газообразных продуктов разложения карбамида, бурное выделение которых разрушает поверхность за пр есс о вки, д елая ее рыхло й.

После окончательного спекания из биметаллической заготовки методом вышлифовки алмазным кругом изготавливается концевая фреза диаметром 18 мм с числом зубьев 6, общей длиной

250 мм и рабочей длиной 100 мм.

Фреза подвергается закалке с температуры 1200 С, выдержка 2 мин (нагрев в соляной бариевой ванне), охлаждение о в масле, отпуск при 550 С 3 раза по 1 ч калдый. Затем выполняется шпиь фование, заточка и доводка режущей части фрезы алмазным кругом с минимальной подачей при обильном охлаждежи эмульсией (во избежание прижогов), В табл. 1 приведены опробованные составы порошковых материалов, в табл. 2 — составы исследованных паст и результаты их испыганий, в табл.3 р езультаты испытаний металлокерамических фрез с крупным .зубом на основе быстрорежущих сталей, изготовленных по предлагаемому способу.

Предлагаемый способ по сравнению с известным обеспечивает снижение трудоемкости изготовления на 40-60Х, воэможность выполнения объемной (а не поверхностной) химико-термической обработки, увеличение режущей стойл .кости в 7,5-8 раз, сокращение расхода дефицитной дорогостоящей быстрорежущей стали в 5-6 раз.

Формула изобретения

Ф

1. Способ изготовления металлокерамических изделий на основе быстрорежущих сталей, включающий введение в шихту активатора в количестве 0,51,5 мас. Х, прессование, спекание

1404179 одновременно с химико-термической обработкой, отличающийся тем, что, с целью повышения качества, в шихту вводят насыщающне реагенты в количестве 10,0-21,0 мас.% и размещают в алюминиевую оболочку, на внутреннюю поверхность которой наносят слой пасты, содержащей 30-50% карбамида, остальное — декстрин.

10.Та блица

Состав

Содержание компонентов в порошковом материале, мас.Ж

Хлористый Карбамид Молибден Ванадий Быстро- Стеарат аммоний р ежущая цинка сталь

Сажа

3,0

0 5

0 5

5,0

0,75

1,0

3,5

2,0

4,0

1,0

8,0

3,0

10,0

5,0

1,5

Таблица 2

Состав пасты, мас.%

Состояние прессовки после сп ека ния

Монолитность пастоЬбразно

ro покрытия

Кар бамнд

Декстрин

Поверхностная рыхлота

Окисление межз еренных границ

Осталь- Хорошая

Отсутствует

Отсутствует ное

40.

1 1;5

2 2,0

3 2,5

4 3,0

2, Способ поп. 1, отличаюшийся тем, что в качестве насы щающихся реагентов используют комплексную присадку, содержащую, мас.%:

Сажа 1,5-3,0

Кар бамид 0,5-3, О

Молибден 5-10

Ванадий 3-5

Стеарат цинка 0,2-0,6

Остальное 0,2

Остальное 0,3

Остальное 0,4

Остальное 0,6

1404179

Та Ьлв ц ° Э

Ре куцав стойкость, мян до переточкм (1,2,3,4,5-й) йкость

Сердцеви

Иввестйвв1 Э

72 62 660 610 245

72 62 660 615 250

20

35

25 °

45

3 72 . 72 660 660 260 260 260

260 260

250 250

d 72 72 660 660 250 250 250

12 Р и и е ч а в к е. Геометрий 4рез: р1В, 2 5,у 60, 0, «15, Ы 12, RK,5.

Критерии зеттллеа в (до лереточкл) - износ ло задней поверхности 0,3 зрю.

Рахим резание 9<59 ??>

Составитель С. Багрова

Редактор В.Петраш Текред Л.Сердюкова Корректор M.Ìàêñèìèøèíåö

Заказ 3022/10 Тираж 740 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035з Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4