Способ получения спеченной инструментальной стали

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Рес ублик

<1>883186

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (51)М. Кл (22) Заявлено 23.0480 (21) 2914007/22-02 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

С 22 С 33/02

В 22 F 1/00

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 23.1181. Бюллетень ¹ 43 (53) УДК 621. 762.. 224 (088. 8) Дата опублийования описания 23.1181

Ю.В. Шахназаров, Ю.Л. Сапожников; Е.Д. Орлов, Ф.,Ц. НемеИИтк

В.Л. Гиршов и Ю.Н. Сигачев (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СПЕЧЕННОЙ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ

СТАЛИ

Изобретение относится к порошко- вой металлургии, в частности к получению спеченных инструментальных сталей.

Известен способ получения спеченной инструментальной стали, включающий выплавку и грануляцию сплавовполуфабрикатов, их смешение и термомеханическую обработку смеси.

Химические соединения, входящие в состав стали (карбиды, бориды, нитриды, окислы и т.д.) готовят индивидуально. Такие соединения в порошке имеют поверхность раздела, покрытую технологическими примесями, вносимыми при .синтезе, помоле .и других операциях. Сами частицы имеют величину

50-350 мкм, что затрудняет диффузионные процессы при спекании (1j.

К недостаткам известного способа относятся низкие механические свойства получаемой стали, нетехнологичность и высокая стоимость процесса, обусловленная высокой стоимостью входящих в состав стали компонентов (боридов, карбидов, нитридов и др. соединений):

Цель изобретения — повышение механических свойств стали, улучшение технологичности и снижение стоимости стали.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения спаенной инструментальной стали, включающему плавление сплавов-полуфабрикато на основе железа, распыление расплава, грануляцию полученных порошков, их смешение и термическую или термомеханическую обработку смеси, выплавляют два сплава на железной основе, один из которых содержит химически активные элементы IV V групп периодической системы элементов, а второй — углерод. и остальные элементы, соответствующие химическому составу стали.

Сплавы-полуфабрикаты представляют собой сплавы на -основе железа, которые выплавляют раздельно, при этом один сплав выплавляют с минимально возможным содержанием углерои в него вводят химически активные

d-элементы IV u V групп периодической системы элементов (титан, цирконий, гафний, ниобий). Остальные элементы, входящие в состав стали, в том числе остальное количество углерода, вводят в другой сплав-полуфабЗО рикат на железной основе.

883186

Полученные расплавы раздельно распыляют,гранулируют,смешивают и подвергают термической или термомеханической обработке.

Пример 1. Необходимо получить сплав следующего химического состава, вес.%:

Углерод 1,05

Кобальт 5,6

Молибден 5,2

Титан 3

Вольфрам 5,9

Ванадий 3,4

Никель 0,6

Хром 3>7

Железо Остальное

При проведении плавки традиционным способом весь углерод связывается титаном. При этом на долю остальных карбидообразующих элементов остается всего 0,25% углерода и сплав не имеет требуемых свойств (низкая твердость, незакаливаемость). Ставится задача получить сплав, где титан не связан с углеродом, а входит в состав твердого р створа железной матрицы. Для этой цели выплавляют два сплава-полуфабриката: один с пониженным содержанием углерода (менее

0,06 вес.%)> в котором растворяется титан, никель и кобальт, другой железосодержащий сплав выплавляют с повышенным содержанием углерода (около 1 вес.%), в котором растворяются остальные легирующие компоненты.

Высокоуглеродистые и низкоуглеродистые стали распыляют в порошок на установках газового распыления раздельно. После смешивания полученных порошков высокоуглеродистых и нйзкоуглеродистых полуфабрикатов порошков в различных пропорциях смесь помеща-. ют в стальной герметизированный цилиндр и подвергают горячей экструзии при 1150 С.

Пример 2. Необходимо получить сплав следующего химического состава, вес.%:

Углерод 0,95

Молибден 5,6

Вольфрам 6,2

Ванадий 2,96

Титан 2,3

Бор 1

Хром 3,2

Железо Остальное

В данном случае ставится задача связать титан с бором, а углерод с остальными карбидообразующими элементами. При выплавке по обычной технологии титан связывает углерод, не позволяя получить сплав с заданными свойствами. Чтобы этого избежать изготавливают два полуфабриката по способу, описанному в примере 1, — полуфабрикат> где расплавлены в железной основе бор и титан и второй полуфабрикат на железной основе, содержа 5 щий остальные элементы. Последняя переработка полуфабриката, аналогична примеру 1.

Применение предлагаемого способа изготовления стали улучшает техноло29 гичность стали, так как полученные этим способом материалы можно подвергать любой термомеханической обработке, а дополнительное упрочнение стали за счет образования новых мелкодисперсных высокотвердых фаз повы25 шает стойкость инструмента в 1,54 раза (сравнительно со сталью

Р6М5).

В таблице приведены сравнительные свойства спеченной инструментальной стали, полученной по известному и предлагаемому способу.

Предлагаемый способ является также более экономичным, так как не треЗЗ бует применения дорогостоящего сырья.

Например, при получении сплавов,содержащих карбид титана, вводят титан и графит — стоимостью 3 руб/кг и 0,02 руб/кг, соответственно.

4() При введении карбида титана согласно известному способу стоимость монокарбида титана составляет

90 руб/кг. СТоимость диборида титана — 290 руб/кг, против 10 руб/кг стоимости ферробора.

Таким образом, предлагаемый способ является более технологичным и не требует применения дорогостоящих ма" териалов.

883186 (с

0О с

CD ф

Х Х 0( а3 х н

2 2Ий

zoo

oem

CD м

Ю

tA

%-!

1

0 а с

I о н

1

М х ф ах

1 1 о

Г 1

1 (Ф

1 !

I

l

1 )

1

3:

1

I !

0О с м

1О

Ю! с о а м м

ГЧ

ГЧ (б (-( и о

I ! о

1 I

1 !

Г с а

I 1 (о

I

Г 1

I ! о

1О с

О1 о

ОЪ

Ю с

%-4

1 Э ц ф о и о

И и

I н ик

0I е 2

lll Z

1 н о их

0.O 0, х хд

1

1

Э 1

1 х

0(1

Х I е (1

Х I

С4 1

1 с и (о 1 х

0.х !

W и !

1 !

gj1

1! ф . ( (О сГ 1

4N 1

m 0 I

Х Х I с 1

А б(1

uou(О l

МХЕ(I

1 A ан еvo(0IO ( нцх!

lA cY с с о о о о со

М Гс(Г Г4 с

Г 1 М

Ю и О1 с с

М ГЧ

О\ ГЧ с а а м с

М ГЧ еи а с с а а а а о в с с тЧ Ю

1 I н ххи

<б Э

z u 0I

Н0(О и е(бх евое (00I Z

O 0I O о(:и

1 .1 ф о е

0.ие

-oo

&(((а х х хо

Гб 42

IL Э (цхцх

Гб Цф Э

K Е

5 Keå5

cQ z ця

l е

° Э ф Я с аиа о ц

О ф о х х х н 3 (б и хек (б X

Н 0(Э хох

НГ(Z!

I (б

Z I I

<б 1 ъ

I Ц х 1 4 н

1 (б I lD ц о х 1 а 1

3 l

1 м

1 Ю

1 (б1 Х

1 0(I Ц о

I (»

I х х

I

1 Е

I Ю

1 Гс(1 I

I CO

I т-

I

I Х

l 0(1 m

1 Э

1

I 0

1 и о

1 0 о

1 X и

1 (с

I ГЧ

I O -! °

1 «Е»

I Ch ох

1 с-((CO

I тЧ

I Г (Х

I Kl т1

1 CQ

l Х

l 2 R

1 Z Cd ! х н v и

1 б Х

1 (ф

l L

I Я

I е ф (2 03

1 и Гб о

"(D

Г0 е е х

1 0 ! ф ! 1 х

I z

1 Х Q

I Е

z D

1 ЭЕ» н

1 2 °

I ("

I К

l а

1 Хт»

1 (0 о б (-", z и х

l ьО

l ф

883186

Формула изобретения

Составитель Н. Тумин

Редактор Т.Киселева Техред T.Èàòî÷êà Корректор О. Билак ч

Эакаэ 10127/38 Тираж 684 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий, 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент",г. Ужгород, уд. Проектная, 4

I.Способ получения спеченной инструментальной стали, включакщий плавление сплавов-полуфабрикатов на основе железа, распыление расплава, грануляцию полученных порошков, их смешение и термическую или термомеханическую обработку смеси, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения механических свойств стали, улучшения технологичности и снижения стоимости, выплавляют два сплава на железной основе, один из которых содержит химически активные 4-элементы IV u V групп периодической системы элементов, а второй — углерод и остальные элементы, соответствующие химическому составу стали.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Дзиеладзе Ж.М. Порошковая металлургия сталей и сплавов. М., "Металлургия", 1978, с. 12 и 13.