Способ изготовления заготовок из порошков быстрорежущей стали

 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно. к спо.собам изготовления изделий из быстрорежущей стали. Цель изобретения - повышение производительности и снижение трудоемкости процесса, Это достигается путем распыления . расплава, перегретого на 140-200 С, водой под давлением 14-17 МПа. Спекание заготовок из порошка, спрессован-; ного без пластификатора непосредственно после сушки, проводят с дополнительной вьщержкой при 900-950 С. Указанные параметры распыпения позволяют получить пластичный порошок с разветвленной формой частиц и тенитной структурой, что дает возьюжность исключить операции восстановительного отжига, смешивания с пластификатором и его разложение. 1 табл. . СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

0% 01) А1

1511 4 В 22 F 3/12 9/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblYHSIM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4109381/31-02 (22) 03.06.86 (46) 07.03.89. Бюл. N- 9 (72) M.È.Ðåéçèí, Т,A.Màíüêî, В.А.доморацкий, А.Ф. Санин, Ф.M.Сафронов, Г.И.Абдулкин, В.К.Николаев, Г.Я.Абрамчук, В.П.Щиков., И.И.Гулидов иА.М.Булейко (53) 621.762.4:621.762.5 (088.8) (56) Патент США - 4063940, кл. В 22 F 1/00, опублик, 1977.

Патент Великобритании ¹ 1590953, кл. С 22 С 33/02, опублик. 1981. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАГОТОВОК.

ИЗ ПОРОШКОВ БЫСТРОРЕЖУЩЕИ СТАЛИ (57) Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно, . Изобретение относится к области

Ф порошковой металлургии, в частности к способам изготовления заготовок иэ порошков быстрорежущей стали.

Целью изобретения является повышение производительности и снижение трудоемкости изготовления заготовок из порошков быстрорежущей стали, Способ осуществляют следующим образом.

Расплав быстрорежущих сталей

Р6М5К5 распыляют водой давлением

13 6 — 17,4 ИПа при перегреве расплаЭ о ва 120 - 220 С. Во всех случаях полу- ченный порошок обезвоживают и осушио вают в вакууме при 150 С. Измерения микротвердости частиц (как характеристики пластичности) проводили на к способам изготовления изделий из быстрорежущей стали. Цель изобретения — повышение производительности и снижение трудоемкости процесса, Зто достигается путем распыления о расплава, перегретого на 140-200 С, . водой под давлением 14-17 MIIa. Спека ние заготовок из порошка, спрессован-; ного без пластификатора непосредственно после сушки, проводят с дополо нительной выдержкой при 900"950 С.

Указанные параметры распыления позволяют получить пластичный порошок с разветвленной формой частиц и аус тенитной структурой, что дает возможность исключить операции восстановительного отжига, смешивания с пласти- Е фикатором и его разложение. 1 табл.

Ю различных фракциях порошка всех партий и определяли диапазон ее значений для каждой плавки.

Порошок с виброуплотнением засыпают в эластичные оболочки из мате-, риала Пластизол и прессуют гидроста" . тически при давлениях в интервале

150 — 900 МПа (с шагом 50 MIIa) .Внут- ренняя полость оболочек имеет форму цилиндра диаметром 35 мм и высотой

50 мм. Спрессованные заготовки спекают.в вакууме по режиму: нагрев до, о о

950 С, выдержка 3 ч; нагрев до 1130 С, выдержка 1 ч, нагрев до 1215 С, вы держка 1,5 ч. Заготовки, имеющие трещины и расслоения вследствие пере:прессовки, спеканию не подвергались..

Пористость материала после .спекания

14633 оценивают металлографически на нетравленных шлифах при увеличении 100.

Содержание кислорода в порошке и спе,ченной стали определяли методом горя чей экстракции в ваКууме.

Результаты приведены в табл. 1.

Увеличение производительности проиллюстрировано данными, представленными в табл 2.

Анализ результатов . показывает, что холодное, прессование порошков, полученных распылением при перегреве расплава 120 С, обуславливает ..нали-! чие значительного упругого последейf ствия и перепрессовки, которые прояв,ляются в образовании трещин в заготовке. Это связано с высокой микро" твердостью и отсутствием пластичности 0

:частиц. Распыление при .перегреве расо плава 220 С приводит,к перепрессов-с ке заготовок. (при низких павлениях

; распыляющей воды менее 16,1 MIIa) ! ! вследствие повьппенной микротвердости 25

; частиц и приближения их формы" к сфе, рической. Кроме того, наблюдается ! неравномерная усадка заготовок при спекании, остаточная пористость спеченной стали значительно превышает допустимый уровень 0,57. (п.п.п. 20, 25). Это является .следствием откло" нения функции распределения частиц получаемого порошка по размерам от нормальной из-. за высокого содержания частиц мелких фракций. Повьппенное содержание кислорода в полученном при таком перегреве расплава порошке обусловливает высокий уровень содержания кислорода (более 0,025 мас.й) в спеченной стали.

Распыление стали при оптимальных давлении воды 14,0-17,0 NIa и переI греве расплава 140-200 С обеспечивает получение порошка с разветвленной формой частиц, достаточно низкой микротвердостью (5800-7250 ИПа), низким содержанием кислорода (0,14

0,21 мас.X). Сочетание хорошей пластичности материала частиц и их неправильной формы позволяет осуществлять холодное прессование порошка при низких давлениях прессования 250-450 МПа без предварительного смягчающего отжига ..и введения пластификатора. При этом полностью исключаются возможная перепрессовка и связанные с ней неблагоприятные явления: растрескивание, расслоение и разрушение прес» совки

Влияние температуры промежуточной выдержки на качество спеченной заготовки отражено в табл,2, включающей результаты анализов прессовок, подвергнутых 3-часовому нагреву в вакууме 1,3" 10 MIIa.

При температурах ниже 900 С содержание кислорода в заготовках остается высоким. Увеличение температуры о изотермической выдержки более 950 С не способствует снижению содержания кислорода, но при этом наблюдается усиление обезуглероживания материала.

Вследствие исключения операций вакуумного отжига порошка после распыления длительность технологического цикла сократилась от 56,4 до

26,3 ч, что в два раза увеличило производительность процесса изготовления заготовок. формула изобретения

Уменьшение давления распыления ниже 14,0,MIIa или его повьппение более

17,0 ИПа обусловливает высокую микротвердость частиц и низкую пластич- 45 ность, что приводит к перепрессовке при холодном прессовании. Увеличение содержания крупных (давление воды

13,6 ИПа) или мелких (давление воды

17,4 ИПа) фракций в порошке приводит к неравномерной усадке заготовок при спекании и наличию остаточной пористости вследствие отклонения фуйкции распределения частиц исходного порошка по размерам от нормальной. 55

Способ изготовления заготовок из порошков быстрорежущей стали, включающий распыление расплава водой, сушку, прессование и спекание заготовки в вакууме с промежуточной выдержкой при 1100-1250 С, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения производительности и снижения трудоемкости, распыление проводят при перегреве расплава на 140о

200 С под давлением воды 14-17 MIIa а спекание проводят с дополнительной выдержкой при 900-950 С.

1463390

Таблица1

Давление воды, МПа

Перегрев расплава, Ос

Сталь

Форма частиц

Микротвердость частиц, МПа

Содержание кис порода, мас.Х ри ость

roВ порошке спеченой стали вки пекаия, Х

0,155 0,014

Р6М5К5

0i 20,4

400 (Оэ 2 Оэ 180 Ов 015 с0 2 0,202 0,018

400

450 с0,2 0,148 0,016

300 с0,2 О, 162 0,018 с0 2 0,184 0,018

250

300 с0,2 О, 141 0,016

300 б (0,2 0,150 0,019

0,2- О, 163 00,020

0,4

300

250

200 Оско- 5800-7100 лочная

Т à б л и ц а 2.

Содержание в эа-. Температура выдеРиготовках Ж ки, С

900 925 950

0,09 0,09 0,09

1, 39 1, 39 1,39

Кислород

Углерод

Корректор С. Шекмар

Закаэ 770/13 Тираж 710

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101

14, О 140 Ирре 6200-7100 гулярная

170 Оско- 5800-7200 лочная

200 Вытя- 5800-7250 нутая рваная

15,6 140 Ирре- 5850-7100 гулярная

170 То же 58/0-6900

200 Вытя- 6050-7000 нутая рваная

17,0 140 Ирре- 6100-7100 гулярная

170 То же 6000-7050

Составитель Ю.Коц

Редактор Л.Гратилло Техред Л.Сердокова

Минимально давление прессовани для получе ния сохра няющей фор му прессов ки, МПа