Способ получения композиционного материала на основе быстрорежущей стали

 

Сущность изобретения твердую смазку измельчают до дисперсности 1-15 мкм, перемешивают шихту с добавлением твердой смазки в количестве 0,5-5,0 мае %, засыпают смесь в капсулу проводят нагрев в течение 1-60 мин до 0,87-0,96 температуры активного разложения твердой смазки и пластическую деформацию 1 табл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

5j" " A)9 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4886835/02 (22) 21.09,90 (46) 15.07,92. Бюл. N. 26 (71) Институт проблем материаловедения

АН УССР (72) Л.Д, Кулак, Н.Н. Кузьменко и В.К, ЮлюГИН (53):621.762,34(088.8) (56) Заявка Японии ¹ 61 — 291946, кл, С 22 С 33/02, 1986.

Влияние добавок MoSz на структуру и свойства скольжения порошковой быстро-. режущей стали, полученной методом горячего изостатического прессования, Emmer S ."Pokr prask.met. VUPM", 1987, (1988), N. 1, 63 — 71;

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам изготовления заготовок из композиционного материала нэ основе быстрорежущей стали для режущего инструмента.

Известен способ получения износостойкого порошкового сплава, включающий прессовэние и спекание порошка быстрорежущей стали до относительной плотности ,75 — 85%, закалку в масле и пропитку расплавом свинца под давлением, Данный способ предусматривает высокую пористость каркаса из порошка быстрорежущей стали, что позволяет вести пропитку расплавом свинца по всему объему. Однако из-за низкой температуры плавления свинца и его высокой пластичности материал, полученный известным спосо-.

6оМ, обладает неудовлетворительными механическими свойствами и непригоден для использования в качестве режущего инструмента, . Ж, 1747526 А1 (я)л С 22 С 33/02. В 22 F 1/00 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ (57) Сущность изобретения: твердую смазку измельчают до дисперсности 1-15 мкм, перемешивают шихту с добавлением твердой смазки в количестве 0,5-5,0 мас,%, засыпают смесь в капсулу проводят нагрев в течение 1 — 60 мин до 0,87 — 0,96 температуры активного разложения твердой смазки и пластическую деформацию. 1 табл.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ получения композиционного материала, а именно порошковой быстрорежущей стали с добавками (0,5 — 5,0 мас.%) дисульфида молибдена, Известный способ включает смешивание компонентов и горячее изостатическое прессование.

Недостатком известного способа является длительное суммарное время нагрева и выдержки при нагреве в процессе горячего изостатического прессования, что приводит к активному разложению и окислению дисульфида молибдена и тем самым сказывается на повышении козффициента трения и ухудшении режущих свойств материала.

Цель изобретения — снижение козффи- . циента трения и повышение режущих свойств материала.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления композиционного материала на основе порошковой быстрорежущей стали, включающему при1747526 готовление шихты с добавкой твердой смазки в количестве 0,5 — 5,0 мас,%, перемешивание, засыпку смеси в капсулу, на рев и пластическую деформацию, перед перемешиванием производят размол твердой смазки до дисперсности 1-15 мкм, а нагрев ведут в течение 1-60 мин до температуры

0,87 — 0,96 тер6ературы активного разложения твердой смазки.

Размол твердой смазки до дисперсно сти 1-15 мкм способствует повышению однородности структуры композиционного материала, что положительно сказывается на механических и режущих свойствах инструмента, изготовленного из этого материала.: .Сокращение времени нагрева при пластической деформации и недоведение температуры нагрева до температуры активного разложения твердой смазки способствует уменьшению количества разложившейся твердой смазки, что увеличивает эффективность ее воздействия, уменьшает коэффициент трения и улучшает режущие свойства материала.

Способ осуществляют следующим образом, Распыленный газом стандартный порошок быстрорежущей стали отжигают, твердую смазку в виде дисульфида молибдена в состоянии поставки дисперсностью 40 мкм размалывают на планетарной мельнице до дисперсности 1-15 мкм. Готовят шихту из

95-99,5 мас.% быстрорежущей стали и 0,55,0 мас,% дисульфида молибдена, тщательно ее перемешивая. Готовую смесь засыпают в тонкостенные капсулы, кладут под крышку титановую губку, уплотняют содер>кимое капсулы холодным прессованием в стальной пресс-форме и заваривают крышку капсулы аргонно-дуговой сваркой по ее периметру. Далее-капсулы с порошком нагревают в электрической печи или индукторе в течение 1 — 60 мин в зависимости от диаметра капсулы до температуры

0,87 — 0,96 температуры активного разложения твердой смазки и экструдируют на прутки, Из композиционного материала, полученного предлагаемым способом, изготавливают инструмент, у которого исследуют антифрикционные (коэффициент трения) и режущие свойства, Пример, Порошок дисульфида молибдена в состоянии поставки размалывают на планетарной мельнице до дисперсности 5 мкм. Готовят смесь порошка отожженной быстрорежущей стали Р6М5К5 с 2 мас,% размолотого порошка дисульфида молибдена, тщательно ее перемешивая, Приго50

Та.р. наблюдается минимальное уменьшение веса твердой смазки (6%) при достаточно низком коэффициенте трения (,и =0,29), Однако при данной температуре в процессе пластической деформации диффузионное взаиМодействие частиц быстрорежущей стали проходит, недостаточно полно и качественно, что приводит к снижению механических свойств композиционного материала. При нагреве капсулы до температуры, равной началу температуры активного разложения твердой смазки (1,0 Та.р.), товленную смесь засыпают в стальные капсулы диаметром 28 мм и высотой 35 мм, укладывают геттер из титановой губки, накрывают крышками и производят холодное

5 прессование при давлении 600 МПа, После этого капсулы герметизируют аргонно-дуговой скваркой по периметру крышки, помещают в печь сопротивления, прогревают в течение 20 мин при 1050 С и экструдируют

10 на прессе КВ2132 со степенью деформации

87% на прутки диаметром 10 мм. Коэффициент трения,и =0,3; износ задней кромки резца h» = 0,1.

В таблице приведены свойства-порош15 ковой быстрорежущей стали Р6М5К5 с добавками 2 мас,% дисульфида молибдена, полученной предложенным способом и по режимам, выходящим за заявленные пределы.

20 Коэффициент тренияр материала опре деляли на установке MT-1 по схеме трения ролик-вкладыш при скорости скольжения

6 м/с в паре со сталью 45, прижимное усилие до 20 кгс/м, 25 Для определения режущих свойств материала инструмент подвергался испытаниям при резании, характеристикой которого является износ задней кромки резца h3.

Как следует из таблицы, наиболее высо30 кими механическими свойствами обладают заготовки, в исходную шихту которых вводили твердую смазку дисульфида молибдена с дисперсностью 1-.15 мкм. В процессе размола твердой смазки фракцию дисперсно35 стью менее 1 мкм получить практически не удалось. При дисперсности смазки >15 мкм крупные включения ее приводят к неоднородности структуры материала и снижению механических свойств ниже приемлемого

40 для инструмента уровня, в результате чего такой материал не пригоден к эксплуатации, Анализ изменения температуры нагре.ва капсул перед экструзией в интервале 0,8—

1,0 от температуры активного разложения

45 твердой смазки показывает, что оптимальным диапазоном является 0,87 — 0,96 Та.р.

При нагреве капсулы до температуры 0,8

1747526

5 6 происходит существенное уменьшение способом, износ задней кромки резца веса твердой смазки (37%) и увеличение Ь,=0,1 мм при коэффициенте трения/2=-0,3, коэффициента трения (,и =0,46), что отрица- . в то время как у инструмента, изготовленнотельно сказывается на режущих свойствах го иэ материала известным способом, соот- инструмента из такого материала, 5 ветственно ))В =0,135 мм при,и =0,55, На коэффициент трения и режущие Таким образом, введение размола тверсвойства материала также оказывает алия- -- дг«ой смазки.и сокращение времени нагрева ние изменение времени нагрева капсулы перед горячей пластической деформацией перед экструзией. Минимальным временем до температуры- 0,87 — 0,96 температуры акнагрева, при котором можно получить каче- 10 тивного разложения твердой смазки споственный материал, принята 1 мин. За это собствуют повышению однородности время можно прогреть капсулу диаметром структуры композиционного материала и

10 мм, используя индукционный нагрев. сохранению фазового состава композиции, Верхней границей эксперименталь- что повышает еврежущие и антифрикционно установлено время нагрева 60 мин, 15 .ные свойства соответственно-на 35 и 80%.

Увеличение времени нагрева капсулы пе-. .,- Ф о р мул а из о б р ете н и я ред экструзией свыше 60 мин приводит к . Способ получения композиционного существенному уменьшению веса твердой материала на основе быСтрорежущей стали, смазки, что отрицательно сказывается на включающий перемешивание шихты с до-коэффициейте трения и режущих свойСтвах 20 бавлением твердой смазки в количестве инструмента, - .: - 0,5-5,0 мас.%, засыпку смеси в капсулу, наИз материала, полученного предлагае- . грев и пластическую деформацию, о т л имым и йзвестным способами, изготовили ч а ю шийся тем, что, с целью снижения инструмент и подвергли испытэниям при коэффициента трения и повышения режурезании, характеристикой которого яв- 25 щих свойств материала, перед перемешиваляется износ задней кромки резца. нием проводят размол твердой смазки до

Сравнительные испытания инструмента, дисперсности 1 — 15 мкм, а нагрев проводят изготовленного из композиционного мате- в течение 1 — 60 мин до температуры 0,87 — риала, показали, что у инструмента, инго-: 0,96 температуры активного разложения товленного из материала предлагаемым 30 твердой смазки. ь« ь

«и«»««« » » «и.. : .Изменяемый

,. паранетр

Ревнив технологивеского процесса уненьКоэФфи" циент тренн*, йеханические свойства материала

Ревущие свойства материала вен не веса смазки, Степень деФормац рема агрева, мин

Температура нагрева C

Дмсперсность

ИоЯв,мкм

Давление холодного прессова" ния,пПа и»

МПа x ° кг.сн/сн»

h» мм

0,3

0,3

0,32

0,23

1900

153

136

128

84.Дисперсность i

По02, мкн 5

600 1050

20.

6.87 9

23

87 9

35

960 (О,ВТа.р)

1050(0,87Òà.ð)

1080(0,9Та.р)

1150(0,96Та.р)

1200(I,ОТа.р)

1050 20

80 .

0,210

0,10

0,103

0,1

0,16

0,092

0,10

0,11

0,13

0,29

0,31

0,33

0,36

0,46

0,29

0 3

0,33

0,45

Температура нагрева, С 5

74

161

f08

600

-. т

Время нагрева;. мии 5

600 а т м и 4» ь а ь

4Составитель С.Багрова

Техред М.Моргентал Корректор Т,Палий

Редактор М.Бандура

Заказ 2475 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета rio изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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