SU884859A1 - Способ изготовлени изделий из быстрорежущих сталей - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЖЙ ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩИХ

СТАЛЕЙ

1

Изобретение относитс  к порошковой металлургии, в частности к производству металлокерамических издеЛИЙ из быстрорежущих сталей.

Известен способ изготовлени  порошковых изделий, предусматривающий использование титанового геттера дл  дегазации порошковой массы П.

Недостатком этого способа  вл етс  то, что он не обеспечивает достижени  стабильных результатов, поскольку не регламентирует соотношение массы геттера и порошка с учетом содержани  в порошке кислорода и не учитывает возможные изменени  сорбционных свойств геттера, завис щие от величины и частоты его реакционной поверхности.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ изготовлени  металлокерамических изделий, в котором порошок быстрорежущей стали , полученный распылением, загружают в металлическую капсулу, после чего капсулу вакуумируют и герметизируют путем заварки. ГерметизированнуК ) капсулу с порошком нагревают до 1050-1150 С и подвергают экструдированию со степенью деформации 7090% С2 .

Недостатками известного способа  вл ютс  высокое содержание остаточного кислорода в деформированном металле и низкие механические свойства .

Цель, изобретени  - снижение содержани  остаточного кислорода и повышение механических свойств.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в способе изготовлени  изделий из быстрорежущих сталей, включак дем загрузку порошка в капсулу, холодное вакуумирование капсулы с порошком, ее герметизацию, нагрев с вьщержкой при 1050-1150 С и деформацию, при загрузке порошка в капсулу на дно и под крышку ее помещают губку тита3 на в количестве 0,004-0,006% от массы порошка, а выдержку при нагреву под деформацию производ т из расчета 0,6-0,8 мин на 1 см поперечного сечени  капсулы. Способ осуществл ют следующим образом. Экспериментально определ ют количество кислорода, вьщелившегос  из порошка в зависимости от наличи  и характеристик геттера. В качестве ис следуемого объекта служит порошок быстрорежущей стали 10Р6М5, содержащий 0,03% кислорода.Навеску порошка массой 5 г помещают в герметичный объем, подвергающийс  вакуумированию . Порошок нагревают до температуры деформации 1 О С и выдел ющиес  из порошка газы собирают в мер ный, объем, после чего анализируют химический состав газов. В качестве образцов геттера, разл чающихс  по шероховатости поверхност примен ют фольгу титана (коэффициент шероховатости 5) и губку титана (коэффициент шероховатости 20). Результаты экспериментов сведены в табл. Эффективность поглощени  СО титановым геттером зависит как от количества геттера, так и от шероховатос ти, т.е. величины его поверхности. Титанова  губка обладает лучшими сорбционными свойствами по сравнению с титановой фольгой. Из опытов 7 и 8 следует, что увеличение соотношени  масс геттера и порошка сверх 0,004 (20/5000J) не при водит к дальнейшему снижению содерж ни  СО. Таким образом, в качестве нижнего предела этого соотношени  прин то значение 0,004. На практике содержание кислорода после длительного хранени  порошка может возрасти до 0,04-0,05% за счет поступлени  атмосферного воздуха через отдельные неплотности тары или капсулы. Расчеты показывают, что при содержании кислорода в порошке до 0,05% соотношение масс геттера и порошка должно быть 0,006. Соотношение масс геттера и порошка 0,004 рекомендуетс  дл  порошков быстрорежущих сталей, содержащих менее 0,03% кислорода, соотношение 0,006 - соответственно дл  порошков с содержанием кислорода более 0,03% Титанова  губка укладываетс  на дно и под крышку капсулы в непосред9 ственной близости от сварных швов. Этим предотвращаетс  возможность случайного насьпцени  порошка кислородом . Временной интервал выдержки капсулы с порошком при нагреве включает в себ  врем , необходимое дл  прогрева.капсулы до температуры деформации 1100-1150°С (t) , и врем , необходимое дл  дегазации порошка (t) ((-t,j). Интервал времени Ц линейно зависит от квадрата диаметра капсулы или площади ее поперечного сечени . Значение определ ют экспериментально, измер   температуру порошковой массы в центре капсулы ф 00 мм, а дл  капсул другого размера рассчитывают по известным уравнени м теплопередачи. Интервал времени t практически , мало зависит от размера капсулы и определ етс  скоростью реакции поглощени  газов.геттером. По экспериментальным данным масс-спектрометрического анализа установлено, что через 20 мин после прогрева капсулы наступает термодинамическое равновесие реакции между геттером и газовой фазой, о чем свидетельствует посто нный объем остаточного газа в капсуле. Таким образом, значение интервала времени прин то равным 20 мин. Подтверждение правильности выбора граничных значений временных интервалов вьщержки при нагреве иллюстрируетс  следующим примером. Капсулу с порошком диаметром 100 мм (поперечное сечение 78 см) загружают в нагревательную печь с температурой . По показани м термопары, расположенной в центре капсулы, ее прогрев до происходит через 43 мин. Капсулу выдерживают еще 20 мин дл  завершени  .реакции поглощени  газа геттером. После охлаждени  капсулы определ ют содержание кислорода в порошке. Оно снизилось с 0,03 до 0,01%. Суммарное врем  выдержки 63 мин или 63/78 0,81 м на 1 см поперечного сечени  капсулы. Расчет времени выдержки дл  капсул максимального раз-. мера выполн ют по общеизвестному критериальному уравнению Фурье аГ Fo -ltгде а. температуропроводность, Я- врем , ч. R - радиус цилиндра, м. Анализ результатов эксперимента с капсулой 100 мм показывает, что дл  порошковой массы ,02 м/ч при Рд«5,75. Максимальный диаметр капсулы , котора  может быть проэкструдирована на отечественном оборудовании , составл ет 365 мм. Тогда врем  прогрева такой капсулы до сос aR .AZ(rr).тавит ,л ,;С Со e-zc( 9, мин. С учетом выдержки 20 мин дл  дегазации t 600MHH. Поперечное сечение кап сулы fi 365 мм составит 1040 см . Сле довательно врем  выдержки капсулы мм 0,58 мин на см сечени . После округлени  результато граничные значени  интервалов вьщерж ки 0,6-0,8 мин на I см сечени  капс лы. Пример 1. В капсулы диаметро 100 мм и высотой 160 мм засьтают порошок быстрорежущей стали 10Р6М5 в количестве 7 кг. На дно и под крышку капсул укладывают предварительно отожженную в водороде титановую губк в количестве 35 г (0,005%). Капсулы порошком вакуумируют до остаточного давлени  10 мм.рт.ст.после чего заваривают оставшиес  отверсти . Кап сулы нагревают в электрической печи при в течение 1 ч, после чего экструдируют через очко матрицы со степенью деформации 85% на прутки диаметром 40 мм. П р и м е р 2. При тех же техноло гических параметрах подготовки капсул нагреве и деформации экструдируют би металлические капсулы с сердечником на контрукционной стали и внешним слоем из порошковой быстрорежущей стали.

Без геттера

То же

Фольга Т 5

То же 15

Губка Т 5

1,6

2,0

1,75

1,10

1,05 96 П р и м е р 3. При тех же технологических параметрах подготовки капсул и нагрева производ т прокатку и ковку капсул с порошком. Во всех случа х наблюдаетс  снижение содержани  кислорода в деформированном металле до значений 0,003-0,008% против 0,01- 0,02% при обычной технологии. В табл. 2 представлены результаты химического анализа на кислород и данные о механических свойствах дл  нескольких партий заготовок, изготовленных по предлагаемому способу и по известному. Как видно из табл, 2 предлагаемый способ по сравнению с известным позвол ет существенно снизить содержание кислорода в деформированном материале и соответственно, повысить уровень его механических- свойств. Предлагаемый способ позвол ет получать деформированные заготовки из распыленных порошков быстрорежущих сталей, инструмент из которых в 3-4 раза более стоек, чем аналогичный инструмент из стандартной стали Р6М5. Экономические преимущества заготовок из порошковой быстрорежущей стали выражаютс  в повьшении выхода годного (расходный коэффициент по шихте 1,4 против 1,9 по традиционной технологии) и сокращении потребного количества инструмента дл  эквивалбнт ного объема механической обработки. В зависимости от конструкции инструмента и заготовки (биметаллическа  или сплошна ), а также от коэффициента стойкости инструмента экономический эффект колеблетс  в пределах 2000-5000 руб. из расчета на 1 т, заготовок. Таблица 1

8848598

Продолжение табл. I

Таблица 2

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ изготовления изделий Из быстрорежущих сталей, включающий загрузку порошка в капсулу, холодное вакуумирование капсулы с порошком, ее герметизацию, нагрев . с выдержкой при 1050-1150*С и деформацию, отличающийся тем, что, с целью снижения содержания остаточного кислорода и повышения механических свойств, при загрузке порош ка в капсулу на дно и под крышку ее помещают губку титана в количестве 0,004-0,006% от массы порошка, а вы45 держку при нагреве производят из расчета 0,6-0,8 мин на 1 см^ поперечного сечения капсулы.