Способ изготовления металлокерамических изделий на основе быстрорежущих сталей
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 м/ ам, В "0,05 мм/зуо, с 1 мм. обра6атмваемьа1 матермалсталь 45 ° 32 ВВС. 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
