Флюс для электрошлакового переплава

 

1/1спользование электрошлаковый переплав отходов инструментального производства и отработанного инструмента из сталей 5ХНМ, 5ХНВ (ГОСТ 5950-73) для штампов диаметром 200 мм, высотой 270 мм горячего деформирования, имеющий разогрев рабочей поверхности до 500°С для прессования деталей типа конуса из высокопрочновязкой стали Сущность изобретения флюс содержит компоненты мае % 4-6 окиси алюминия 5-9 двуокиси титана 7-11 гольмия фтористого 5 5-10 5 окиси вольфрама 95- 13,5 лития танталовокислого мета 6 5-10 О кальция железистосинеродистого остальное - фтористый кальций При этом суммарное содержание окиси вольфрама двуокиси титана лития танталовокислого мета составляет 24,0-29.0 мае % Переплавленный с предлагаемым флюсом металл штампа после закалки и отпуска имеет при температуре испытания 500°С высокие уровни твердости HRC 42 9-44 6 ед сопротивления смятию 0 407-0 576 мм термической усталости 7Q09-7217 циклов окислительной стойкости 0 26 041 г/м -ч ударной вязкости 702 -802 кДж/см2 в также высокие уровни при температуре испытания 20°С линейные размеры критического раскрытия трещины 0 231 -0 32 мм 3 табл Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 21 С 5/54

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4880075/02 (22) 05.11.90 (46) 23.07.92. Бюл. № 27 (71) Орский механический завод. (72) А.Г. Глазистов (56) Латаш Ю.В. и Медовар Б.И, Электрошлаковый переплав. — M.: Металлургия.

1970, с. 28, Заявка Японии ¹ 54-36562. кл. С 22 В 9/00,1972. (54) ФЛЮС ДЛЯ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОГО

ПЕРЕПЛАВА (57) Использование: электрошлаковый переплав отходов инструментального производства и отработанного инструмента из сталей

5ХНМ, 5ХНВ (ГОСТ 5950-73) для штампов диаметром 200 мм, высотой 270 мм горячего деформирования, имеющий разогрев рабочей поверхности до 500 С для прессования деталей типа конуса из высокопрочновязИзобретение относится к специальной электрометаллургии, в частности к электрошлаковому переплаву металлов. которое может быть использовано для обработки инструментальных сталей электрошлаковым переплавом(ЭШП), например, переплавка отходов инструментального производства и отработанного инструмента из сталей 5ХНМ, 5ХНВ для штампов горячего деформирования, имеющий разогрев рабочей поверхности до 500 С для прессования деталей типа конуса из высокопрочновязкой стали, Инструмент (штампы) достигает размеров диаметром 200 мм, высотой 270 мм и работает при удельных давлениях до 60 кгс/мм .. Ж „1749246 Al кой стали. Сущность изобретения: флюс содержит компоненты. мас. %: 4 — 6 окиси алюминия, 5-9 двуокиси титана, 7-11 гольмия фтористого, 5,5 — 10.5 окиси вольфрама. 9.513,5 лития танталовокислого мета. 6,5-10.0 кальция железистосинеродистого, остальное — фтористый кальций. При этом суммарное содержание окиси вольфрама. двуокиси титана, лития танталовокислого мета составляет 24,0-29.0 мас. %. Переплавленный с предлагаемым флюсом металл штампа после закалки и отпуска имеет при температуре испытания 500 С высокие ;ровни твердости HRC 42.9-44,6 ед., сопротивления смятию 0,407 — 0.576 мм, термической усталости 7009-7217 циклов. окислительHой стойкости 0,26--0,41 г/м ч, ударной вязко2. сти 702-802 кДж/см, а также высокие уров2 ни при температуре испытания 20 С, линейные размеры критического раскрытия трещины 0,231--0.32 мм, 3 табл.

Известен флюс АНФ-6, содержащий в мас. %: окись алюминия (А(20з) 30; фтористый кальция (CaF) 70. Этот состав флюса может быть использован для электрошлакового переплава отходов инструментального производства и отработанного инструмента из сталей 5ХНМ. 5ХНВ для штампов диаметром 200 мм, высотой 270 мм горячего деформирования при удельных давлениях до 60 кгс/мм, имеющий разогрев рабочей поверхности до 500 С для прессования деталей типа конуса из высокопрочновязкой стали, так как данный состав флюса обеспечивает переплавленному металлу удовлетворительными уровнями при температуре

1749246 испытания 500 С окислительной стойкости, термической ус алости.

Однако такой состав флюса не обеспечивает переплавленному металлу высоких уровней линейного размера критического раскрытия трещины и ударной, вязкости при температуре испытания 500 С. Из-за низких значений линейного размера критического раскрытия трещины и ударной вязкости при 500 С инструмент выходит из строя по разрушению, что отрицательно сказывается на производительности пресса. Кроме того, данный состав флюса не обеспечивает переплавленному металлу высокими уровнями при температуре испытания 500 С закаливаемости (твердости), сопротивлению смятию, Из-за низких значений закаливаемости инструмент быстро изнашивается, в результате чего детали получаются бракованными по отклонениям геометрических размеров, Из-за низкого сопротивления смятию при 500 С происходит потеря геометрических размеров инструмента, в результате чего детали получаются также бракованными с отклонениями по размерам. Поэтому данный состав флю=а может найти только ограниченное применение для электрошлакового переплава металла отходов инструментального производства и отработанного инструмента из сталей 5ХНМ, 5ХНВ для штампов горячего деформирования, имеющий разогрев рабочей поверхности до 500 С для прессования деталей типа конуса из высокопрочновязкой стали.

Известен флюс для электрошлакового переплава, содержащий, мас, %: окись алюминия (AlzOz) 25 — 40; двуокись титана (TiOz)

8-15; фтористый кальция (CaF) — остальное.

Этот состав флюса позволяет получить в переплавлен ном металле удовлетворительные уровни ударной вязкости, линейного размера критического раскрытия трещины, окислительной стойкости при температуре испытания 500 С и поэтому данный состав флюса может быть использован для электрошлакового переплава сталей 5ХНМ, 5ХН В.

Однако металл электрошлакового переплава с данным флюсом из стали 5ХНМ после ковки, закалки и отпуска имеет низкие значения твердости (закаливаемости) при

500 С, сопротивления смятию при 500 С, что отрицательно сказывается на снижении стойкосги штампов; штампы преждевременно выходят из строя соответственно по износу либо по потере геометрических размеров инструмента, в результате чего прессованные детали получаются бракованными с отклонениями по размерам, Кро5

55 ме того, инструмент, изготовлЕнный из стали электрошлакового переплава с данным флюсом после ковки, закалки и отпуска, имеет низкий уровень термической усталости, в результате чего, инструмент выходит из строя по разрушению, что отрицательно сказывается на производительности пресса, Поэтому применение данного состава флюса ограничено для электрошлакового переплава металла отходов инструментального производства и отработанного инструмента из сталей 5ХНМ, 5ХНВ для штампов горячего деформирования при удельном давлении до 60 кгс/мм, имеющий разогрев рабочей поверхности до 500 С для прессования деталей типа конуса из высокопрочновязкой стали, Цель изобретения — повышение в переплавленном металле при 500 С твердости, сопротивления смятию, термической усталости, окислительной стойкости, ударной вязкости, а также повышение линейного размера критического раскрытия трещины, В флюс для электрошлакового переплава, содержащий окись алюминия, двуокись титана, фтористый кальций, дополнительно вводят гольмий фтористый, окись вольфрама, литий танталовокислый мета, кальций железистосинеродистый (физическое состояние их твердое), при этом названные ингредиенты должны быть в нем в следующих соотношениях, мас. . окись алюминия (Alz03) 4 — 6; двуокись титана (Т О2) 5 — 9; гольмий фтористый (НоГз) 7 — 11; окись вольфрама (ЧЧОз) 5,5 — 10,5, литий танталовокислый мета (LITaOa) 9,5-13,5; кальций железистосинеродистый (Caz(Fe(CN)n) 12HzO) 6,510,0; фтористый кальций (CaF) — остальное, при этом суммарное содержание окиси вольфрама, двуокиси титана, лития танталовокислого мета составляет 24,0 — 29,0 мас. .

Предлагаемый состав флюса для электрошлакового переплава стали отличается от известного.

1, Дополнительным содержанием окиси вольфрама (ЧЧОз) от 5,5 до 10,5 мас.

Окись вольфрама, введенная в указанном количестве, в результате восстановления из шлака вольфрама и перехода его в металл обеспечивает в стали равномерное распределение дисперсных карбидов вольфрама, стойких к коагуляции при эксплуатации стали при 500 С, а также обеспечивает измельчение зерна и структурных фаз при термической обработке, что в совокупности при температуре испытания 500 С приводит к повышению твердости, сопротивления смятию, термической усталости, Уменьшение содержания окиси вольфрама менее 5,5 мас, приводит (в результате восстановле1749246

10

20

30

5G

55 ния из шлака небольшого количества вольфрама) к незначительному переходу его в металл с образованием небольшого количества дисперсных карбидов вольфрама, а также приводит к незначительному измельчению зерна и структурных фаз при термической обработке, что в совокупности отрицательно сказывается на снижении при

500 С твердости, сопротивления смятию, термической усталости. Увеличение содержания окиси вольфрама более 10,5 мас. приводит (в результате восстановления из шлака большого количества вольфрама) к значительному переходу его в металл с образованием крупных скоплений карбидов вольфрама с увеличенными размерами, в которых имеются дефекты в виде нарушения сплошности зерен, а также приводит к повышению карбидной неоднородности. что в совокупности отрицательно влияет на снижение при 500 С термической усталости, ударной вязкости и линейного размера критического раскрытия трещины, Кроме того, увеличение содержания во флюсе окиси вольфрама более 10,5 мас. приводит к перелегированию стали вольфрамом, из-за чего образуется большое количество остаточного аустенита, что в совокупности отрицательно сказывается на снижении твердости при 500 С.

2, Дополнительным содержанием лития танталовокислого мета (LiTaOg) от 9,5 до

13,5 мас., Литий танталоаокислый мета, введенный в указанном количестве, приводит (в результате восстановления из шлака лития и тантала) к переходу их в металл. При этом литий, восстановленный из шлака при содержании во флюсе лития танталовокислого мета в пределах от 9,5 до 13,5 мас., обеспечивает в стали образование низкоплавких комплексных эвтектоидов типа

x(LizO),ó(ÑàO), которые выполняют функцию поверхностной пленочной смазки при эксплуатации стали, имеющий разогрев рабочей поверхности до 500 С. что положительно сказывается на повышении термической усталости и окислительной стойкости.

Тантал, восстановленный из шлака при содержании во флюсе лития танталовокислого мета в пределах от 9,5 до 13,5 мас. . образует в стали стойкие к коагуляции мелкодисперсные карбиды тантала, что приводит к повышению сопротивления смятию, термической усталости. Уменьшение содержания лития танталовокислого мета во флюсе менее 9,5 мас. приводит, в результате восстановления из шлака в небольшом количестве лития и тантала и переходу их в небольшом количестве в металл. При этом литий, восстановленный из шлака при содержании во флюсе лития танталовокислого мета менее 9,5 мас. О приводит в небольших количествах низкоплавких комплексных эвтектоидов типа x(Li20)y(CaO) (в результате чего снижается функция поверхностной пленочной смазки при эксплуатации стали, имеющий разогрев рабочей поверхности до 500 С, что отрицательно сказывается на снижении термической усталости и окислительной стойкости. Тантал. восстановленный из шлака при содержании во флюсе лития танталовокислого мета менее 9,5 мас. ) к образованию в небольших количествах стойких к коагуляции мелкодисперсных карбидов тантала. что отрицательно сказывается на снижении при 500 С сопротивления смятию и термической усталости. Увеличение содержания лития танталовокислого мета so флюсе более 13,5 мас. приводит (в результате восстановления из шлака в большом количестве лития и тантала) к переходу лития и тантала в большом количестве в металл. При этом литий, восстановленный из шлака при содержании во флюсе лития танталовокислого мета более

13,5 мас. приводит к загрязнению металла. в больших количествах низкоплавкими комплексными эвтектоидами типа

x(LigO).y(CaO), в результате чего снижается при 500 С термическая усталость и окислительная стойкость. Тантал, восстановленный из шлака при содержании so флюсе лития танталовокислого мета более 13.5 мас. О, приводит к крупным скоплениям карбидных фаз и образованию карбидной неоднородности, что, в итоге, отрицательно сказывается на снижении ударной вязкости и линейного размера критического раскрытия трещины.

3. Дополнительным содержанием гольмия фтористого (НоРз) от 7.0 до 11,0 мас. /,.

Гольмий фтористый, введенный во флюс в указанном количестве, приводит (в результате восстановления из шлака гольмия) к переходу его в металл. изменяет природу, форму и распределение сульфидных включений: сульфидные включения становятся более тугоплавкими и глобулярными: границы зерен очищаются от сульфидных включений не только по границам, но и в теле зерен. Все это в совокупности повышает линейные размеры критического раскрытия трещины, ударную вязкость. Кроме того, гольмий фтористый, введенный в указанном количестве, приводит (в результате восстановления из шлака гольмия и перехода его в металл) к образованию сложных окислов гольмия с хромом, марганцем типа шпинели, что также повышает линейные размеры критического раскрытия трещины, ударную

1749246 вязкость. Уменьшение содержания гольмия фтористого во флюсе менее 7,0 мас. % неэффектйвно, так i

Уменьшение содержания кальция железистосинеродистого менее 6,5 мас. снижает образование в количественном отношении активного углерода и азота, в результате чего в переплавленном металле образуется небольшое количество нитридов и карбонитридов карбонитридообразующих элементов, что приводит к незначительному повышению закаливаемости (твердости) переплавленного металла. Увеличение содержания кальция железистосинеродистого более 10,0 мас. приводит в переплавленном металле к большому количеству активного углерода и азота, в результате чего в переплавленном металле образуется большое количество нитридов и карбонитридов карбонитридообразующих элементов, снижается при закалке интервал температур мартенситного превращения и повышается количество остаточного аустенсита, что отрицательно сказывается на снижении закаливаемости, Кроме того, образование большого количества активного углерода и азота приводит к перелегировэнию перЕплавленного металла, иэ-эа чего снижается ударная вязкость и линейный размер критического раскрытия трещин.ы .

5. Суммарное содержание окиси вольфрама, двуокиси титана, лития танталовокислого мета во флюсе должно составлять

24,0-29,0 мас. . При этом содержание во

10 флюсе окиси вольфрама, двуокиси титана, лития танталовокислого мета должны быть в следующих пределах, мас. ; двуокись титана 5-9; окись вольфрама 5,510,5; литий танталовокислый мета 9,5 — 13,5.

Суммарное содержание во флюсе окиси вольфрама, двуокиси титана, лития танталовокислого мета в пределах 24,0 — 29,0 мэс. приводит (в результате восстановления из шлака карбидообразующих элементов вольфрама, титана, тантала в оптимальном коли15

20 честве и переходу их в переплавленный металл) к повышению сопротивления смятию при 500 С, окислительной стойкости при 500 С, Суммарное содержание во фл осе окиси вольфрама, двуокиси титана, .ли,ия танталовокислого мета менее 24,0 мас. приводит (в результате восстановления из шлака карбидообразующих элементов вольфрама, титана, тантала в небольшом количестве и переходу их в переплавленный

30 металл в небольшом количестве, что в итоге приводит к снижению сопротивления смятию при 500 С и окислительной стойкости

40 при 500 С. Суммарное содержание во флюсе окиси вольфрама, двуокиси титана, лития танталовокислого мета более 29,0 мас, приводит (в результате восстановления из шлака карбидообразующих элементов вольфрама, титана, тантала в большом количестве и перехода их в переплавленный металл в большом количестве) к крупным скоплениям карбидных фаз и образованию ной вязкости и линейного размера критического раскрытия трещины. Кроме того, суммарное содержание во флюсе окиси вольфрама, двуокиси титана, лития танталовокислого мета более 29,0 мас, приводит к перелегированию переплавленной стали, изза чего образуется повышенное количество остаточного аустенита, приводящий к снижению твердости. Приведенное содержание окиси алюминия (А1гОз) во флюсе в пределах

4-6 мас. обеспечивает умеренную скорость переплава металла, а следовательно, снижает склонность к образованию в переплавленном металле осевой рыхлости, что положительно сказывается в после50

55 карбидной неоднородности, что в итоге от45 рицательно сказывается на снижении удар1749246

10 дующем на повышении технологичности при ковке и на повышении ударной вязкости. Приведенное содержание фтористого кальция (СаРг) во флюсе в пределах 44,0—

58,5 мас. придает шлаку достаточную температуру плавления и кипения, что положительно влияет на плотность переплавленного металла. Кроме того, наличие во флюсе фтористого кальция в указанных пределах снижает склон ность переплавленного металла к порообразованию, связывая водород в нерастворимое в переплавленном металле соединение фтористый водород, а также обеспечивает хорошее удаление неметаллических включений, что в совокупности положительно сказывается на повышении линейного размера критического раскрытия трещины, термической усталости при 500 С. Приведенное содержание двуокиси титана (Т Ог) во флюсе в пределах 5 — 9 мас. % придает расплавленному шлаку высокую газопроницаемость, в результате чего переплавленный металл получается без сегрегаций газовых пор, что положительно сказывается на повышении твердости, окислительной стойкости, сопротивления смятию при 500 С.

Наиболее эффективно флюс для электрошлакового переплава может быть использован при переплавке отходов инструментального производства и отработанного инструмента из сталей 5ХНМ, 5ХНВ с последующей ковкой заготовок для штампов горячего деформирования, имеющий разогрев рабочей поверхности до 500 С для прессования деталей типа конуса из высокопрочновязкой стали. Инструмент (штампы) достигает размеров диаметром 200 мм, высотой 270 мм и работает при удельных давлениях до 60 кгс/мм . Для пояснения г изобретения ниже описаны примерные составы со ссылками на прилагаемую таблицу, Предлагаемый флюс является керамическим и изготавливается по традиционной технологии, включающая следующие операции: приготовление шихты флюса, перемешивание со связующим компонентом, изготовление крупки, сушки. Составляющими флюса дробятся, размалываются и просеиваются через сита с таким расчетом, чтобы размер порошка компонентов в поперечнике составлял не более 0,5 мм. Шихта, составленная из необходимого количества компонентов, тщательно механически перемешивается, после чего в нее добавляется в качестве связующего компонента водный раствоо жидкого натриевого стекла плотностью 1,31 г/см в количестве 23,0 мас. от общей массы сухой смеси и снова производится тщательное перемешивание до пол5

55 учения однородной массы. Однородная масса гранул ируется в крупку путем и ротирания через проволочное сито с расстояниями между проволоками 2 мм. Готовая крупка подсушивается на поддоне при толщине насыпного слоя 20 мм в камерной электрической печи в течение 15-20 мин при

200 С, затем просеивается через сито (сито

25 отв/см ) и прокаливается при 375 С в г течение 3 ч. Готовый флюс хранится и транспортируется в условиях, исключающих его увлажнение и истирание.

Из отработанного инструмента из стали

5ХНМ и отходов инструментального производства из стали 5ХНМ готовят расходуемый электрод диаметром 120 мм. После зачистки от окалины расходуемый электрод переплавляют в печи электрошлакового переплава ЭШП-0,25 ВГЛ-И1 в водоохлаждаемом медном кристаллизаторе с внутренним диаметром 220 мм. Переплавку электрода производят при твердом старте, по режиму: ток 4,5 кА, напряжение 41 В, т.е. по известной технологии электрошлакового переплава с флюсом с соответствующим содержанием ингредиентов. Выплавленные слитки диаметром 220 мм, высотой 250 мм отжигают при 750 С с выдержкой 2,5 ч и перековывают в интервале температур

1180-850 С свободной ковкой по схеме: осадка на 1/2 высоты вытяжка до начальных размеров. осадка на 1/3 высоты. вытяжка до начальных размеров (через квадрат-круг), осадка до размеров H

После отжига при 790 С в течение 2,5 ч заготовку обтачивают на металлорежущем станке до диаметра 200 мм, высотой 270 мм с припуском под шлифовку. Затем обточенная заготовка штампа диаметром 200 мм и высотой 270 мм с припуском под шлифовку проходит закалку (закалка от температуры аустенитизации 860 С. время выдержки при

860 С, 2,5 ч, охлаждение в масле) и отпуск (отпуск при 500 С в течение 5 ч, охлаждение на воздухе).

Химический состав флюса приведен в табл, 1 и 2.

Состав флюса 1 (табл. 1) не обеспечивает переплавленному с последующей перековкой металлу высокой твердости, равной

40,3 ед. HRC. Твердость замерялась на приборе Роквелла типа ТК-2 на образцах размером 15х15х15 мм, вырезанных электроэрозионным способом с наружной поверхности заготовок диаметром 200 мм и высотой 270 мм, прошедшие закалку от температуры аустенитизации 860 С с выдерж1749246

5

20

30

40

04 (Ь Iо) 1

55 мм, кой 2,5 ч и охлаждения в масле с последующим отпуском при 500 С продолжительностью 5 ч, охлаждение на воздухе, Твердость определяют на шлифованных с параметром шероховатости Ra=0,32 мкм, температура испытания 500 С, Указанный состав флюса не обеспечивает переплавленному с последующей перековкой металлу высокой ударной вязкости, равной 672 кДж/м, Ударную

2 вязкость определяют на шлифованных до параметра шероховатости Ra=0,32 мкм образцах 11 типа при V-виде концентратора (R=0,25 мм). Образцы для определения ударной вязкости вырезались электроэрозионным способом с поверхности заготовок диаметром 200 мм и высотой 270 мм, прошедшие закалку от температуры аустенитизации 860 С с выдержкой 2,5 ч и охлаждения в масле с последующим отпуском при 500 С продолжительностью 5 ч охлаждение на воздухе. Испытания проводят на копре с запасом работы маятника 147

Дж при 500 С, Указанный состав флюса не обеспечивает переплавленному с последующей перековкой металлу высокого уровня линейного размера критического раскрытия трещины, который равен 0,224 мм, Линейные размеры критического раскрытия трещины (д ) определяют при 20ОC на шлифованных до параметра шероховатости

В =0,32 мкм образцах малого размера

12х12х65 мм, вырезанных электроэрозионным способом с поверхности заготовок диаметром 200 мм, высотой 270 мм, прошедшие закалку от температуры аустенитизации 860 С с выдержкой при 860 С 2,5 ч и охлаждения в масле с последующим отпуском при 500 С продолжительностью 5 ч, охлаждение на воздухе. Образцы имеют треугольный надрез с углом 45 и наведенную усталостную трещину. Испытания проводят на машине ИМ-4А со скоростью деформирования 1,2 мм/мин: расстояние между опорами 40 мм, приложение нагрузки-сосредоточенное нэ 1/21 образца с записью диаграммы, по которой определяют время протекания пластической деформации (т„,) до момента разрушения образца.

Величину критического раскрытия трещины (д,) вычисляют по формуле

f =тпл Чдеф. где Ь вЂ” длина в поперечном сечении образца, мм;

l0 — длина трещины, включая надрез, f — прогиб образца к моменту разрушения, мм;

L — половина расстояния между опорами образца, мм; глл — время протекания пластической деформации до момента разрушения образца, мм;

Чдеф — скорость перемещения захватов установки, мм/мин, Указанный состав флюса не обеспечивает переплавленному с последующей перековкой металлу высокого уровня сопротивления смятию равного 0,691 мм.

Сопротивление смятию (Л1, мм) определяют на шлифованных до параметра шероховатости Ra=0,32 мкм образцах диаметром 5 мм и длиной 8 мм, вырезанных электроэрозионным способом с поверхности заготовок диаметром 200 мм, высотой 270 мм, прошедшие закалку от температуры аустенитизации 860 С с выдержкой при 860 С 2,5 ч и охлаждении в масле с последующим отпуском при 500 С продолжительностью 5 ч, охлаждение на воздухе. Для определения сопротивления смятию образец диаметром

5 мм и длиной 8 мм помещают вертикально между верхней и нижней водоохлаждаемыми плитами размером каждой 140х125 мм и высотой 170 мм. Затем водоохлаждаемые плиты с образцом помещают во внутрь прямоугольной жесткой рамы, на основании которой внутри смонтирован гидравлический домкрат с манометром.

Водоохлаждаемые плиты с образцом устанавливают внутри прямоугольной рамы так, чтобы нижняя поверхность водоохлаждаемой плиты находилась на площадке гидравлического домкрата, а верхняя поверхность верхней плиты упиралась в верхнюю перекладину рамы, Между нижней поверхностью перекладины рамы и верхней поверхностью верхней плиты, а также между нижней поверхностью нижней плиты и верхней поверхностью площадки гидравлического домкрата устанавливают прокладки из электроэрозионного материала. Водоохлаждаемые плиты имеют клеммы для подвода электрического тока. В начале испытания образец предварительно сжимают гидравлическим домкратом до нормального напряжения 50 кгс/мм, а затем от г электросварочной установки модели ВС600 М УЗ через клеммы плит, плиты, образец пропускают электрический ток. Образец нагревается и расширяется, в результате чего напряжение сжатия дополнительно увеличивается до нормального напряжения 60 кгс/мм, Затем после нагрева элект2 рический ток отключают и образец

1749246

5

55 охлаждают за счет стока тепла к водоохлаждаемым плитам. Температуру нагрева измеряют приваренной к поверхности образца

0,2 мм платина — платинородиевой термопарой. Цикл температурно-силового воздействия (ЦТСВ) включает электронагрев со скоростью 500 град/с до 500 С без выдержки, охлаждение до 500 С без выдержки, охлаждение до 350 С со скоростью 50 град/с.

При достижении температуры 500 С в образце напряжение сжатия составляет

60 кгс/мм . Усилие домкрата, а также.усилие, возникающее на образце в результате температурно-силового воздействия, замеряют манометром. После проведения 2500 циклов температурно-силового воздействия

ЦТСВ образец вынимают и определяют уменьшение длины (ЬI) по формуле: Лl=lo I, где Л! — уменьшение длины, мм; 1р и !— длина образца соответственно до и после температурно-силового воздействия, мм.

По изменению Л I оценивают сопротивление смятию. Линейное измерение образцов производят микрометром типа MK 25-1; Указанный состав флюса не обеспечивает переплавленному с последующей перековкой металлу термической усталости, равной

6905 циклов. Термическую усталость определяют на шлифованных до параметра шероховатости Ra = 0,32 мкм образцах диаметром 20 мм и длиной 55 мм, вырезанных электроэрозионным способом с поверхности заготовок диаметром 200 мм, высотой 270 мм, прошедшие закалку от температуры аустенитизации 860 С с выдержкой при 860 С 2;5 ч и охлаждлении в масле с последующим отпуском при 500 С продолжительностью 5 ч, охлаждение на воздухе. Для определения термической усталости образцы нагревают токами высокой частоты на установке ЛПЗ-67В при частоте тока 60 — 74 кГц на глубину 1;2 — 1,5 мм. Термический цикл включает: нагрев образцов до 500 С в течение 6 с и охлаждение в масле до 20 С. Через каждые 10 термических циклов образцы зачищают и исследуют на наличие трещин, Термическую усталость определяют по числу термических циклов до образования первой трещины. Указанный состав флюса не. обеспечивает переплавленному с последующей перековкой металлу высокой окислительной стойкости, которая равна 0,50 гlм ч. Окислительную стойкость определяют на шлифованных до параметра шероховатости Ra=0,32 мкм образцах диаметром 5 мм и длиной 100 мм, вырезанных электроэрозионным способом с поверхности заготовок диаметром 200 мм, высотой 270 мм, прошедшие закалку от температуры аустенитизации 860 С с выдержкой при 860 С 2,5 ч и охлаждением в масле с последующим отпуском при 500 С продолжительностью 5 ч, охлаждение на воздухе.

Для определения окислительной стойкости образцы укладывают в алундовые тигли с мелкой окалиной малоуглеродистой стали марки 09Г2С и засыпают этой же окалиной сверху. Тигли с образцами нагревают в электрической печи до 500 С в течение 27 ч и охлаждают тигли с образцами и окалиной на воздухе. Образцы до нагрева и после нагрева взвешивают на аналитических весах

ВЛА-200 и измеряют поверхность. Окислительную стойкость определяют по привесу образцов по формуле

g (г/м . ч1, Р2 Р1 2

Sz г Sz где Р> и Pz — вес образцов соответственно до нагрева и после нагрева, ч;

S> и Sz — площадь образцов соответственно до и после нагрева, м; т- время нагрева, равное 27 ч.

Состав флюса 2 при рассмотренных методах испытаний, режимах термической обработки обеспечивает переплавленному с последующей перековкой металлу высокие уровни при температуре испытания 500 С твердости (42,9 ед. HRC), сопротивления смятию (0,576 мм), термической усталости (7217 циклов), окислительной стойкости (0 41 г/м ч), ударной вязкости (802 кДж/м ), а также линейного размера критического раскрытия трещины (0,32 мм).

Состав флюса 3 при рассмотренных методах испытаний режимах термической обработки обеспечивает переплавленному с последующей перековкой металлу высокие уровни при температуре испытания 500 С твердости (43,8 ед. HRC), сопротивления смятию (0,494 мм), термической усталости (7105 циклов), окислительной стойкости (0,34 г/м ч), ударной вязкости (746 кДж/м ), а также линейного размера критического раскрытия трещины (0,275 мм).

Состав флюса 4 при рассмотренных методах испытаний, режимах термической обработки обеспечивает переплавленному с последующей перековкой металлу высокие уровни при температуре испытания 500 С твердости (44,6 ед. HRC), сопротивления смятию (0,407 мм), термической усталости (7009 циклов), окислительной стойкости (0,26 гlм ч), ударной вязкости (702 кДж/м ), а также линейного размера критиг ческого раскрытия трещины (0,231 мм).

1749246

Состав флюса 5 при рассмотренных выше методах испытаний, режимах термической обработки не обеспечивает переплавленному с последующей перковкой металлу высокие уровни при температуре испытания 500 С твердости (41.0 ед. HRC). сопротивления смятию (0,609 мм), термической усталости (6890 циклов). окислительной стойкости (0,485 г/м ч), ударной

2, вязкости (614 кДж/м ), а также линейного

2 размера критического раскрытия трещины (0,192 мм), Состав флюса 6 при рассмотренных методах испытаний, режимах термической обработки не обеспечивает переплавленному с последующей перековкой металлу высокие уровни при температуре испытания

500"С твердости (34,2 ед. HRC), сопротивления смятию (0,96 мм), термической усталости (3910 ь иклов), окиглительной стойкости (0,75 г/м .ч), ударной вязкости (574 кДж/м ), а также линейного размера критиг ческого раскрытия трещины (0,14 мм), Состав флюса 7 при рассмотренных методах испытаний, режимах термической обработки не обеспечивает переплавленному с последующей перековкой металлу высокие уровни при температуре испытаний

500" С твердости (36,5 ед. HRC). сопротивления смятию (0.87 мм), термической усталости (3840 циклов). окислительной стойкости (0.68 г/м ч), а также линейного размера кри2, тического раскрытия трещины (0.096 мм).

Состав флюса 8 при рассмотренных методах испытаний, режимах термической обработки не обеспечивает переплавленному с последующей перековкой металлу высокие уровни при температуре испытания

500" С твердости (38,3 ед. HRC), сопротивлечия смятию (0.79 мм), термической усталости (3690 циклов), окислительной стойкости (0,60 гlм ч). ударной вязкости (482

2 кДж/м ), а также линейного размера крити

2 ческого раскрытия трещины (0,074 мм), Механико-технологические свойства переплавленного металла с предлагаемым флюсом с последующей перековкой представлены в табл. 3 в сопоставлении с пере5 плавленным металлом с известным флюсом с последующей перековкой.

Предлагаемый флюс для электрошлакового переплава отработанного инструмента и отходов инструментального производст10 ва, как видно из табл. 2, составов 2 — 4, повышает при температуре испытания 500 С твердость, сопротивление смятию, термическую усталость, окислительную стойкость, ударную вязко=ть, а также линейный размер

15 критического раскрытия трещинь;. Применение предлагаемого флюса для переплавки отработанного инструмента и отходов инструментального производства приводит к повышению стойкости инструмента.

20 Формула изобретения

Флюс для электрошлакового переплава стального отработанного инструмента и отходов инструментального производства, содержащий окись алюминия. двуокись

25 титана. фтористый кальций, о т л и ч а ю— шийся тем. чго, с целью говышения в переплавленном металле при температуре испытания 500" С твердости. сопротивления смятию, термической усталости. окисли30 тельной стойкости, ударной вязкости, а также повышения линейного размера критического раскрытия трещины. он дополнительно содержит гольмий фтористый, окись вольфрама. литий танталовокислый

35 мета, кальций железистосинеродистый при следующем соотношении компонентов. мас. %: окись алюминия 4,0-6,0; двуокись титана 5,0-9,0 гольмий фтористый 7,0 — 11,0: окись всльфрама 5.5-10.5; литий танталово40 кислый мета 9,5-13,5: кальций железистосинеродистый 6,5-10.0: фтористый кальций— остальное, при этом суммарное содержание окиси вольфрама. двуокиси титана, лития танталовокислого мета составляет 24,0-29,0

45 мас. %.

1749246

Таблица 1 !

Таблица 2

Таблица 3 инейный Ударная азмер кри- вязкость ического КС V 150/;,: вскрытия, 2/10. ) рещины,, кДж/ммм

0.224

0.32

0.275

0,231

0,192

0.14

0.96

0.074

672

802

746

702

614

574

521

482