Порошковый инструментальный сплав на основе железа

 

Изобретение может быть использовано для изготовления металлорежущего инструмента, режущих элементов бурильных приспособлений и др. Порошковый инструментальный сплав на основе железа содержит углерод, хром, вольфрам, молибден, ванадий, кобальт, никель и титан при следующем соотношении компонентов, мас. %: углерод 1,0 - 2,0; хром 3,6 - 4,7; вольфрам 4,5-5,5; молибден 1,4-3,5; ванадий 4,0-5,3; кобальт 7,0-9,0; никель 1,5-2,1; титан 0,3-0,4; железо остальное. После спекания материал имеет структуру легированного феррита, карбидов Fe₃W₃C, (Fe, Cr)₂₃C₆, VC, TiC, интерметаллидов типа (Со, Fe)₇(W, Mo)₆. Технический результат - повышение износостойкости и физико-механических свойств. 1 табл.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к спеченным инструментальным сплавам на основе железа.

Известна спеченная инструментальная сталь состава, мас.%: Углерод - 1,5 - 2,2 Хром - 4,3 - 5,5 Вольфрам - 3,2 - 5,0 Молибден - 1,3 - 3,0 Ванадий - 4 - 6 Кобальт - 1,5 - 5,0 Кремний - 1,0 - 2,5 Марганец - 0,2 - 0,5 Железо - Остальное
А. с. N 924142 (Ю.И.Скрынченко, А.К.Петров и др. Украинский НИИ специальных сталей, сплавов и ферросплавов).

Однако данный материал обладает низкой износостойкостью.

Известны литые режущие сплавы, например стеллит-состава, мас.%:
Углерод - 0,5 - 2
Хром - 20 - 30
Кобальт - 35 - 55
Вольфрам - 9 - 15
Железо - 4 - 13
А.В.Мастрюков "Технология металлов". -М.: Машгиз, 1952,с. 134.

Известны быстрорежущие стали, получаемые методом порошковой металлургии, например Р6М5, состава, мас.%:
Углерод - 0,08 - 0,88
Хром - 3,8 - 4,4
Вольфрам - 5,5 - 6,5
Ванадий - 1,7 - 2,1
Молибден - 5,0 - 5,5
Железо - Остальное
Петров А. К., Скорняков Ю.Н. и др. Свойства заготовок из быстрорежущей стали, изготовленной методом горячей экструзии распыленного порошка. - Порошковая металлургия, 1980, N9, с.23-27.

Данный материал обладает хорошей износостойкостью, но имеет низкие физико-механические свойства в случае использования при ударной нагрузке.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является спеченная быстрорежущая сталь состава, мас.%:
Углерод - 1,25 - 2,25
Хром - 3,5 - 4,5
Вольфрам - 6 - 8
Молибден - 3 - 5
Кремний - 0,2 - 0,9
Марганец - 0,2 - 0,8
Ванадий - 4 - 6
Кобальт - 4 - 6
Железо - Остальное
A. C. N 829714 (Ю.М.Скрынченко, М.К.Батенева и др. Украинский НИИ специальных сталей, сплавов и ферросплавов).

Целью данного изобретения является повышение износостойкости и физико-механических свойств.

Поставленная цель достигается тем, что известный порошковый инструментальный сплав на основе железа, содержащий углерод, хром, вольфрам, молибден, ванадий и кобальт, с целью повышения износостойкости и физико-механических свойств, дополнительно содержит никель и титан при соотношении компонентов, мас.%:
углерод - 1,0 - 2,0
хром - 3,6 - 4,7
вольфрам - 4,5 - 5,5
молибден - 1,4 - 3,5
ванадий - 4,0 - 5,3
кобальт - 7,0 - 9,0
никель - 1,5 - 2,1
титан - 0,3 - 0,4
железо - остальное
Существенными признаками, отличающими заявляемое техническое решение от прототипа и обуславливающими новизну предлагаемого порошкового конструкционного износостойкого материала на основе железа является то, что он дополнительно содержит никель и титан.

Для получения предлагаемого материала составляют шихту по весу компонентов, смешивают в смесителе, затем получают детали методом динамического горячего прессования или горячей штамповки, спекают в среде водорода или эндогаза. В результате предлагаемый материал получает микроструктуру: легированный феррит, карбиды Fe₃W₃C, (Fe,Cr)₂₃C₆, VC, TiC, интерметаллиды типа (Co, Fe)₇(W,Mo)₆.

Интерметаллидные фазы, менее склонны к коагуляции при нагреве, чем карбиды, поэтому кобальтовые стали имеют более высокую красностойкость.

Порошковый инструментальный сплав предлагаемого состава может быть использован для изготовления металлорежущего инструмента, режущих элементов бурильных приспособлений и др.

Формула изобретения

Порошковый инструментальный сплав на основе железа, содержащий углерод, хром, вольфрам, молибден, ванадий и кобальт, отличающийся тем, что он дополнительно содержит никель и титан при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Углерод - 1,0 - 2,0
Хром - 3,6 - 4,7
Вольфрам - 4,5 - 5,5
Молибден - 1,4 - 3,5
Ванадий - 4,0 - 5,3
Кобальт - 7,0 - 9,0
Никель - 1,5 - 2,1
Титан - 0,3 - 0,4
Железо - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1