Способ получения заготовок из порошковой быстрорежущей стали
Владельцы патента RU 2563609:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) (RU)
Изобретение относится к порошковой металлургии. Заготовки из порошковой быстрорежущей стали, полученной электроэрозионным диспергированием отходов быстрорежущей стали марки Р6М5 в дистиллированной воде, получают путем горячего прессования порошка с пропусканием высокоамперного тока в вакууме в течение 2,9…3,1 минут при температуре 895…905°С. Обеспечивается снижение пористости и повышение микротвердости заготовок из порошковой быстрорежущей стали. 3 ил., 1 пр.
Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к получению заготовок из быстрорежущих сталей.
Известны способы получения заготовок быстрорежущей стали, которые основываются на химико-металлургических процессах. В настоящее время наиболее распостраненным является способ холодного изостатического формования быстрорежущей стали в закрытых пресс-формах. При этом площадь формуемого материала остается постоянной в течение всего времени формования, а давление возрастает до определенной заданной величины. Затем спекание в высокотемпературной печи в вакууме в течение нескольких часов [Металлические порошки и порошковые материалы: справочник [Текст] /Б.Н. Бабич, Е.В. Вершинина, В.А. Глебов и др. - М.: ЭКОМЕТ, 2005. - 520 с.].
Недостатком указанных способов является энергоемкость и длительность процесса.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа является способ получения заготовок наиболее выгодной технологической формы и необходимой массы для изготовления инструмента различного типа. Решаемой задачей является изготовление компактных заготовок необходимой формы и размеров непосредственно из порошка, исключая процесс компактирования порошка в контейнерах для получения промежуточных заготовок массой до 2 т, перерабатываемых в катаную или экструдированную полосу (профиль), из которой затем ковкой, штамповкой изготавливают штучные заготовки с потерями, присущими традиционным способам. Сущность изобретения: на спеченные пористые заготовки необходимой формы напыляют газопроницаемый слой железа, в холодной или горячей вакуумной камере удаляют воздух, затем заполняют азотом пустоты спеченной заготовки через газопроницаемый слой и горячей обработкой давлением придают окончательные форму, плотность, текстуру заготовке [Патент RU на изобретение №92012948].
Недостатками применения способа является следующее.
1. Энергоемкость.
2. Высокая пористость заготовок.
3. Низкая микротвердость.
4. Сложность процесса.
Задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы снизить энергоемкость процесса, получать заготовки менее пористыми, повысить их микротвердость и облегчить процесс создания заготовок. Поставленная задача решается с помощью метода горячего прессования с пропусканием высокоамперного тока в вакууме в течение 2,9…3,1 минут при температуре 895…905°С из порошка, полученного электроэрозионным диспергированием отходов быстрорежущей стали марки Р6М5 в дистиллированной воде. В основе процесса лежит модифицированный метод горячего прессования, при котором электрический ток пропускается непосредственно через пресс-форму и прессуемую заготовку, а не через внешний нагреватель.
На фиг. 1 - пористость заготовок из быстрорежущей стали (Р6М5).
На фиг. 2 - элементный состав заготовок из быстрорежущей стали (Р6М5).
На фиг. 3 - таблица среднего интегрального значения микротвердости заготовок (HV) из порошковой быстрорежущей стали (Р6М5).
С помощью импульсного электротока и так называемого «эффекта плазмы искрового разряда» («spark plasma effect») достигается очень быстрый нагрев и исключительно малая продолжительность рабочего цикла. Это позволяет подавить рост зерна и получить равновесное состояние, а также снизить пористость, будет известен элементный состав заготовок, а также повысится микротвердость заготовок. Все это открывает возможности для создания новых материалов с ранее недоступными композициями и свойствами, материалов с субмикронным или наноразмерным зерном, а также композитных материалов с уникальными или необычными композициями.
Возможно изготовление заготовок цилиндрических электродов для упрочнения режущего инструмента электроискровым легированием (ЭИЛ) из порошковой быстрорежущей стали, полученной из отходов Р6М5 методом электроэрозионного диспергирования в воде.
Пример
Получение заготовок порошковой быстрорежущей стали проводили на экспериментальной установке горячего прессования в соответствии с патентом Украины на полезную модель №72841 с пропусканием высокоамперного тока в вакууме в течение 2,9…3,1 минут при температуре 895…905ºС.
При этом достигли следующий технический результат: исследование микроструктуры и элементного состава образцов проведено методами растровой электронной микроскопии с использованием растрового электронного микроскопа Quanta 200 3D, которые представлены на фиг.1 и 2.
Данным способом возможно получение заготовок из порошков быстрорежущей стали, полученных методом электроэрозионного диспергирования в водной среде, на экспериментальной установке в соответствии с патентом RU на изобретение №2449859 для получения нанодисперсных порошков из токопроводящих материалов, которые практически не имеют пористости. Элементный состав заготовок из порошковой быстрорежущей стали содержит: C=3,83%, O=13,84%, Mo=4,18%, V=6,72%, Cr=20,98%, Fe=47,91%, W=2,54%.
Испытания твердости покрытий по микрошлифу проводили с помощью автоматической системы анализа микротвердости DM-8 по методу микро-Виккерса при нагрузке на индентор 300 г в соответствии с ГОСТом 9450-76 (Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников). Данные по среднему интегральному значению микротвердости заготовок представлены в таблице 1. Установлено, что среднее интегральное значение микротвердости заготовок, полученных на экспериментальной установке горячего прессования с пропусканием высокоамперного тока в вакууме в течение 2,9…3,1 минут при температуре 895…905ºС, составляет 477 HV.
Способ получения заготовки из порошковой быстрорежущей стали, отличающийся тем, что порошок быстрорежущей стали получают электроэрозионным диспергированием отходов быстрорежущей стали марки Р6М5 в дистиллированной воде и подвергают горячему прессованию с пропусканием высокоамперного тока в вакууме в течение 2,9…3,1 мин при температуре 895…905°С.
