Способ получения порошков быстрорежущей стали

 

ИЗОБРЕТЕНИЕ ОТНОСИТСЯ К ПОРОШКОВОЙ МЕТАЛЛУРГИИ, В ЧАСТНОСТИ К СПОСОБАМ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ ИЗ РАСПЛАВЛЕННОГО МАТЕРИАЛА. ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ - ПОВЫШЕНИЕ ДИСПЕРСНОСТИ ПОЛУЧАЕМОГО ПОРОШКА ЗА СЧЕТ ФОРМИРОВАНИЯ ЧАСТИЦ С ПОВЫШЕННОЙ ХРУПКОСТЬЮ. МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ РАСПЛАВ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО СОДЕРЖАЩЕЙ ОДИН ИЛИ НЕСКОЛЬКО ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ГРУППЫ ВОЛЬФРАМ, МОЛИБДЕН, ВАНАДИЙ, КОБАЛЬТ, ХРОМ И УГЛЕРОД, ДИСПЕРГИРУЮТ ГАЗОВЫМ ПОТОКОМ ПРИ СКОРОСТИ ОХЛАЖДЕНИЯ ЧАСТИЦ, ОПРЕДЕЛЯЕМОЙ ИЗ ФОРМУЛЫ V<SB POS="POST">ОХЛ</SB> = A-B<SP POS="POST">.</SP>CC-C<SP POS="POST">.</SP>CCR+D<SP POS="POST">.</SP>CW+ε<SP POS="POST">.</SP>CMO+K<SP POS="POST">.</SP>CV+H<SP POS="POST">.</SP>CCO, ГДЕ V<SB POS="POST">ОХЛ</SB> - СКОРОСТЬ ОХЛАЖДЕНИЯ, К/С

A = 367200 К/С

B = 12600 К/С.%

C = 106640 К/С.%

D = 2410 К/С.%

36E = 9700 К/С.%

K = 9360 К/С.%

H = 720 К/С.%

CC, CCR, CW, CMO, CV, CCO - КОНЦЕНТРАЦИИ (МАС.%) В СТАЛИ УГЛЕРОДА, ХРОМА, ВОЛЬФРАМА, МОЛИБДЕНА, ВАНАДИЯ И КОБАЛЬТА СООТВЕТСТВЕННО. ЗАТЕМ ПОЛУЧЕННЫЙ ПОРОШОК ПОДВЕРГАЮТ МЕХАНИЧЕСКОМУ ДРОБЛЕНИЮ. ПРЕДЛОЖЕННЫЙ СПОСОБ ПОЗВОЛЯЕТ В 2 РАЗА СОКРАТИТЬ ЭНЕРГОЕМКОСТЬ ПРОЦЕССА ДРОБЛЕНИЯ И В 7 - 8 РАЗ УВЕЛИЧИТЬ ВЫХОД ФРАКЦИИ РАЗМЕРОМ МЕНЕЕ 50 МКМ. 3 ТАБЛ.

4 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 В 22 Р 9/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

- з:й.;Ими, С2

<О

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР, (21) 4231448/31-02 (22) 16.04.87 (46) 30,06.90. Бюл. 1 24 (71) Днепропетровский металлургический институт (72) Ю. Н. Таран, Е. П, Калинушкин, E. B. Аршава, П. Ф. Иижниковская, Б. А. Черньпчев, 0. С. Якушев, В. Д. Дашевский и У. H. Сахибгареев (53) 621.762.2(088.8) (56) Порошковая металлургия материалов специального назначения. /Под ред. Дж. Баркса, В, Вейса. Пер, с англ. С. Н. Башлыкова. М.: Металлургия, 1977, с. 301.

Арро А, И., Варенцева Г. Н., Сапожников Ю. Л. Измельчение порошков быстрорежущей стали. †. Порошковая металлургия, 1985, Р 10, с. 71. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕ11ИЯ ?IOP0D1KOB БЪ|СТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ (57) Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения металлических порошков из расплавленного материала; Цель

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к спосебам получения металлических порошков из расплавленного материала.

Цель изобретения — повышеНие дисперсности получаемого порошка за счет формирования частиц с повьппенной, хрупкостью.

Пример 1. Металлический расплав быстрорежущих сталей, химический состав которых представлен в

2 изобретения — повьппение дисперсности получаемого порошка за счет формирования частиц с повьппенной хрупкостью., Металлический расплав быстрорежущей стали, преимущественно содержащей. один или несколько элементов из груп пы вольфрам, молибден, ванадий, кобальт, хром и углерод, диспергйруют газовым потоком при скорости охлаждения частиц, определяемой из формулы чoxa = A — B" 0c — С- (-cr+ D (w +

+ P. C> + К .Сч+ и С«, где v0iскорость охлаждения, К/с; А — 367200 К/с; В = 12600. К/с -%; С = — 106640 K/с ° %; D = 2410 К/с %;

Я = 9700 К/с . %; К = 9360 К/с %;

720 К/с %; С, С „Сщ, С„ Су

Сс — концентрации (мас.%) в сталиуглерода, хрома, вольфрама, молибдена, ванадия и кобальта соответственно. За.тем полученный порошок подвергают механическому дроблению.. Предлагаемьй способ позволяет в 2 раза сократить энергоемкость .процесса дробления и в 7-8 раз увеличить выход фракции размером менее 50 мкм. 3 табл. табл. 1, распыляют струей инертного ь газа при скоростях охлаждения 10

10ь К/с.

Металлографический анализ полученных таким образом порошков и скорости охлаждения для различных фракций представлены в табл. 2 ° Затем порошки подвергают механическому дроблению.

Сравнительные данные по. дроблению порошков сплава 1ОР6И5 известным и

1574374 предлагаемым способами представлены в табл. 3.

Из представленных в табл. - 3 данных видно, что охлаждение порош5 к ов со с ко ро стью, вычисленной по фо рмуле, позволяет получать частицы с повышенной хрупкостью, что привоцит к снижению энергоемкости процесса дробления и повышению дисперсности получаемого порошка.

Твердый раствор в быстрорежущих сталях, содержащих И, No, и Со, неоднороден и структурно разделяется на дельта-феррит и аустенит. При значениях скорости кристаллизации, характерных для затвердевания гранул быстрорежущих сталей, полученных методом газоструйного распыления расплава, процесс их затвердевания включает следующие последовательно осуществляющиеся фазовые прерращения:

1. Кристаллизация из жидкости дельта-феррита (ж — 3 - @) °

2. Перитектическая реакция образо- 25 вания аустенита (>z + E — Ф вЂ” э )1

3, Эвтектический распад оставшегося расплава (ж — (+ К).

Наиболее. сильное влияние ускорение

/ теплоо твода о т з атве рдев ающей с тали оказывает на стадии перитектической реакции.

Установлено, что в интервале значений скорости охлаждения (ч„„„ от

1О до 10 К/с образование аустенита з (2t) из дельта-феррита и жидкости осу35 ществляется в присутствии на фронте роста $ -фазы тонкой прослойки жидкого металла, контактирующего с основным расплавом. Это приводит к тому, что образование аустенита регламентируется, скорость диффузии легирующих компонентов (главным образом углерода в расплаве и. его количество будет тем меньше, чем быстрее охлаждается сталь.

При определенной скорости охлаждения, значение которой определяется марочным составом стали, между дельта-ферритом и продуктами эвтектического распада расплава к моменту окончания затвердевания появляется тонкий ободок перитектического аустенита, наличие которого инициирует образова° ° I ние в то рично го аустенита () из дельта-феррита в твердом состоянии.

При охлаждении стали со скоростью, меньшей, чем v вследствие присутствия большого количества перитекти ческого аустенита дельта-феррит недо- статочно пересьш1ен углеродом и сохраняется при комнатной температуре в нераспавше ся состоянии. Увеличение скорости охлаждения сверх критического значения также препятствует образованию -фазы (как было доказано выше), для ее появления необходима тонкая прослойка перитектического аустенита, оказывающая подложечное влияние.

Присутствие в гранулах быстрорежущих сталей сдвигового аустенита приводит к интенсивному ее охрупчиванию, так как бездиффузионное о — (превращение, происходящее в твердом состоянии, сопровождается значительными объемными эффектами.

Сопоставление экспериментально измеренных и расчетных значений v

oxn обеспечивающих порошку быстрорежущих сталей максимальную хрупкость, показывает, что положительный эффект наблюдается при отклонении скорости охлаждения от оптимальной не более чем на 0,2 — 0,5 х 10 К/с, что соответ— ствует гранулометрическому интервалу

+ 80 мкм.

Использование при распылении специальных устройств типа насадок позволяет получать порошки необходимого гранулометрического состава, обладающие повышенной хрупкостью.

На последующих стадиях предела (спекание, экструзия). распыленный порошок подвергается воздействию высоких температур. Вследствие этого происходит такие структурные г.ревращения (образованиЕ аустенита и карбидов из 3 -феррита, растворение карби— дон), в результате которых игольчатая

I (-фаза исчезает, и компактная заготовка, равно как и конечное изделие, не имеет хрупкости, свойственной -фазе.

Предлагаемый способ позволяет в

2 раза сократить энергоемкость процесса дробления и в 7 — 8 раз увеличить выход фракции размером менее

50 мкм.

Формула изобретения

Способ получения порошков быстрое режущей стали, преимущественно содержащей один или несколько легирующих элементов из группы вольфрам, молибден, ванадий, кобальт, хром и углерод, включающий распыление металлигде А=

В =

К =

Сс(Расплавы стали

Содержание элемента, мас. X

Вольфрамовые Вольфрамо- Вольфрамомолибдено- молибденововые кобальтовые

Вольфрам

Хром

Углерод

Ванадий

Молибден

Кобальт

Желез!о

12,0 — 18,0

3,7 — 4,0

0,6- 0,8

1 0 — 2,0

0,5-6,0

3,8 — 4,0

1,2 — 1,5

1,8 — 3,1

3,0 - 5 0

6,0 — 11,0

3,8 — 4,2

0,9 — 1,2

1,8 — 2,3

3,0 - 5,0

5,0 - 8,0

Основа

Основа

Основа

Таблица 2

Скорость охлаж,цен ня

К/с

Объемная . доля

1 -фазы, Е

Иарка стали оля хрупой сотавляющей

Фракция поСкорость охлаждения

К/с рошка, мкм изломе, - %

Расч е тн ая Эк с не риментальная

68, 00

71, /2

96, 00

72,73

43,7!

51,83

57,00

+400! 0P6M5-ИП

7,8

300 — 400

+250 †. 300

100 — 150 -400

17,65

44,00

28,85

6,9 х 10 6,9 х IO!

7,00

РбИ6<-3-ИП .6, 86!

2,50

+630

450 — 630

+350, — 400

200 вЂ, 230

†1

570 — 630

400 — .570

4,8х10

5х 10

35, 00 88,37

594 . 1806

3,86

17,23

71,48

67, 77

98, 60

50,16

Р 6И5К5-!.111 I, 9

10,91

55, 00

4 х 10 3 9 х 10

Ф 4

-!00

50 — 70

14,15

4,9

-50

40,00

5 1574374 ческого расплава, кристаллиз ацию дис" пергированных частиц и механическое дробление полученного продукта, о тлйчающийся тем, что, с целью повышения дисперсности получаемого порошка за счет формирования частиц с повышенной хрупкостью, кристаллизацию ведут со скоростью охлаждения vî„„ (K/c) определяемой из формулы

v = А - В С вЂ” С - С +

Окл с Cr

+ D С,л+ E, Слл„+ <." С!! + H Ссо!

3 x!0

5х10

6,9х10

2х!О б 10

2х10

Зх10

5х l0

1 х 10

2 х l0

7 x10

9х10,4х IO

4. 5x 10

3x lO

367200 К/с;

12600 К/с ° 7;

106640 К/с ° Ж;

2410 К/с . л р

9700 К/с Ж;

9360 К/с 7;

720 К/с 7.;

С „, .С С, Су, Ссо — концентрации в стали углерода, хрома, вольфрама, молибдена,. ванадия и кобальта соответственно, мас.%.

Таблица 1

Оптимальные условия измельчения

1574374

Таблица 3

Способ обработки порошка 10Р6М5

17,3

5,1

20 3

l2,3 1,4

42,3 11,4

2ф. 2

21,0

9,8

13,3

100

10 90

Составитель Д. Попов

Редактор М. 11етрова Техред М Дидык - Корректор. N. Пожо

Заказ 1745 Тиржк 640 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Известный до измельчения после измельчения

Предлагаемый до измельчения после измельчения:

Гранулометрический состав

T 1 T 1

+400 200 — 400 160 — 200 100 — 160 50 — 100 -50