Способ получения композиционного материала на основе быстрорежущей стали

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 22 Р 1/00 С 22 СЗЗ/ ЮФ "1ь 1 1 ПРИ ГКНТ СССР АНИЕ И ЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМУ ИЯ КО А ОСН ОЗИЦИЕ БЫСТния: тверду ности 1 - 15 обавлением -5,0 мас,% Водят нэгр - 0,96 темтвердой цию. 1 табл аз мкм, петвердой , засыпав в тече- ературы ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ(71) Институт проблем материаловеденияАН УССР(56) Заявка Японии М 61 - 291946,кл, С 22 С 33/02, 1986,Влияние добавок МоЯ 2 на структуруи свойства скольжения порошковой быстро-.режущей стали, полученной методом горячего изостатического прессования, Егпгпег Я."Розг ргазК.гпет. ИЗРМ", 1987, (1988), М. 1,63 - 71; Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам изготовления заготовок из композиционного материала нэ основе быстрорежущей стали для режущего инструмента.Известен способ получения износостойкого порошкового сплава, включающий прессовэние и спекание порошка быстрорежущей стали до относительной плотности ,75 - 85%, закалку в масле и пропитку расплавом свинца под давлением,Данный способ предусматривает высокую пористость каркаса из порошка быстро- режущей стали, что позволяет вести пропитку расплавом свинца по всему объему. Однако из-за низкой температуры плавления свинца и его высокой пластичности материал, полученный известным способом, обладает неудовлетворительными механическими свойствами и непригоден для использования в качестве режущего инструмента,1747526 А 1 2 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕ ОННОГО МАТЕРИАЛА РОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ (57) Сущность изобрете измельчают до дисперс ремешивают шихту с д смазки в количестве 0,5 ют смесь в капсулу про ние 1-60 мин до 0,87 активного разложения пластическую деформа Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ получения композиционного материала, а именно порошковой быстрорежущей стали с добавками (0,5 - 5,0 мас.%) дисульфида молибдена, Известный способ включает смешивание компонентов и горячее изостатическое прессование.Недостатком известного способа является длительное суммарное время нагрева и выдержки при нагреве в процессе горячего изостатического прессования, что приводит к активному. разложению и окислению дисульфида молибдена и тем самым сказывается на повышении козффициента трения и ухудшении режущих свойств материала,Цель изобретения - снижение козффи-циента трения и повышение режущих свойств материала.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления композиционного материала на основе порошковой быстрорежущей стали, включающему приготовление шихты с добавкой твердой смазки в количестве 0,5 - 5,0 мас,%, перемешивание, засыпку смеси в капсулу, нарев и пластическую деформацию, перед перемешиванием производят размол твердой смазки до дисперсности 1-15 мкм, а нагрев ведут в течение 1-60 мин до температуры 0,87 - 0,96 тер 6 ературы активного разложения твердой смазки,Размол твердой смазки до дисперсно сти 1-15 мкм способствует повышению однородности структуры композиционного материала, что положительно сказывается на механических и режущих свойствах инструмента, изготовленного из этого материала. ".Сокращение времени нагрева при пластической деформации и "недоведение температуры нагрева до температуры активного разложения твердой смазки способствует уменьшению количества разложившейся твердой смазки, что увеличивает эффективность ее воздействия, уменьшает коэффициент трения и улучшает режущие свойства материала,Способ осуществляют следующим образом,Распыленный газом стандартный порошок быстрорежущей стали отжигают, твердую смазку в виде дисульфида молибдена в состоянии поставки дисперсностью 40 мкм размалывают на планетарной мельнице до дисперсности 1-15 мкм, Готовят шихту из 95-99,5 мас.% быстрорежущей стали и 0,5- 5,0 мас,% дисульфида молибдена, тщательно ее перемешивая. Гоговую смесь засыпают в тонкостенные капсулы, кладут под крышку титановую губку, уплотняют содеркимое капсулы холодным прессованием в стальной пресс-форме и заваривают крышку капсулы аргонно-дуговой сваркой по ее периметру. Далее капсулы с порошком нагревают в электрической печи или индукторе в течение 1 - 60 мин в зависимости от диаметра капсулы до температуры 0,87 - 0,96 температуры активного разложения твердой смазки и экструдируют на прутки,Из композиционного материала, полученного предлагаемым способом, изготавливают инструмент, у которого исследуют антифрикционные (коэффициент трения) и режущие свойства,П р и м е р, Порошок дисульфида молибдена в состоянии поставки размалывают на планетарной мельнице до дисперсности 5 мкм. Готовят смесь порошка отожженной быстрорежущей стали Р 6 М 5 К 5 с 2 мас,% размолотого порошка дисульфида молибдена, тщательно ее перемешивая, Приго 50 Та,р, наблюдается минимальное уменьшение веса твердой слфэзки (6%) при достаточно низком коэффициенте трения (,и =0,29), Однако при данной температуре в процессе пластической деформации диффузионное взаимодействие частиц быстрорежущейстали проходит, недостаточно полно и качественно, что приводит к снижению механических свойств композиционногоматериала, При нагреве капсулы до температуры, равной началу температуры активного разложения твердой смазки (1,0 Та.р.),товленную смесь засыпают в стальные капсулы диаметром 28 мм и высотой 35 мм,укладывают геттер из титановой губки, накрывают крышками и производят холодное5 прессование при давлении 600 МПа, Послеэтого капсулы герметизируют аргонно-дуговой скваркой по периметру крышки, помещают в печь сопротивления, прогревают втечение 20 мин при 1050 С и экструдируют10 на прессе КВ 2132 со степенью деформации87% на прутки диаметром 10 мм. Коэффициент трения,и =0,3; износ задней кромки резца пз - -0,1,В таблице приведены свойства-порош 15 ковой быстрорежущей стали Р 6 М 5 К 5 с добавками 2 мас,о дисульфида молибдена,полученной предложенныл 1 способом и порежимам, выходящим за заявленные пределы,20 Коэффициент тренияр материала определяли на установке МТпо схеме тренияролик-вкладыш при скорости скольжения6 м/с в паре со сталью 45, прижимное усилие до 20 кгс/м,2 Для определения режущих свойств материала инструмент подвергался испытаниям при резании, характеристикой которогоявляется износ задней кромки резца йз.Как следует из таблицы, наиболее высо 30 кими механическими свойствами обладаютзаготовки, в исходную шихту которых вводили твердую смазку дисульфида молибдена сдисперсностью 1-.15 мкм, В процессе размола твердой смазки фракцию дисперсно 35 стью менее 1 мкм получить практически неудалось. При дисперсности смазки 15 мкмкрупные включения ее приводят к неоднородности структуры материала и снижениюмеханических свойств ниже приемлемого40 для инструмента уровня, в результате чеготакой материал не пригоден к эксплуатации,Анализ изменения температуры нагрева капсул перед экструзией в интервале 0,8 -1,0 от температуры активного разложения45 твердой смазки показывает, что оптимальным диапазоном является 0,87 - 0,96 Та.р.При нагреве капсулы до температуры 0,81747526 5 6происходит существенное уменьшение способом, износ задней кромки резца веса твердой смазки (37) и увеличение 60=0,1 мм при коэффициенте тренияр =-0,3, коэффициента трения (,и =0,46), что отрица- . в то времякак у инструмента, изготОвленнотельно сказывается на режущих свойствах го иэ материала известным способом, соот- инструмента из такого материала, 5 ветственно з =0,135 мм при и =0,55,На коэффициент трения и режущие Таким образом, введение размола тверсвойства материала также оказывает алия- ьдгойг смазки,и сокращение времени нагрева ние изменение времени нагрева капсулы передгорячей пластической деформацией перед экструзией, Минимальным временемдо температуры 0,87 - 0,96 температуры акнагрева, при котором можно получйть каче:- 10 тивного разложения твердой смазки споственный материал, принята 1 мин. За это собствуют повышению однородности время можно прогреть капсулу диаметром структуры композиционного материала и 10 мм, используя индукционный нагрев. сохранению фазового состава композиции,Верхней границей эксперименталь-что повышает еврежущие и антифрикционно установлено время нагрева 60 мин, 15.ные свойства соответственно на 35 и 8007(э. Увеличение времени нагрева капсулы пе-..,- ф о р мул а из о б р ете н и я ред экструзией свыше 60 мин приводит к . Способ получения композиционного существенному уменьшению веса твердой м 3 териала на основе быСтрорежущей стали, смазки, что отрицательно сказывается на включающий перемешивание шихты с до-коэффициейте трения и режущих свойСтвах 20 бавлением твердой смазки в количестве инструмента, - . : : 0,5-5,0 мас.%, засыпку смеси в капсулу, наИз материала, полученного предлагае-.:, грев и пластическую деформацию, о т л имым и йзвестным способами, изготовили ча ю щ и й с я тем, что, с целью снижения инструмент и подвергли испытэниям при коэффициента трения и повышения режу- резании, характеристикой которого яв щих свойств материала, перед перемешиваляется износ задней кромки резца. нием проводят размол твердой смазки до Сравнительные испытания инструмента, дисперсности 1 - 15 мкм, а нагрев проводят изготовленного из композиционного мате- в течение 1 - 60 мин до температуры 0,87 -риала, показали, что у инструмента, инго-: 0,96 температуры активного разложения товленного из материала предлагаемым 30 твердойсмазки.и ы ьъО.ИЗменяемыйпараиетр Ревнми технологиееского процесса умень- . КоэФфи"вение циент Неханические свойства материала Ревущиесвойстваматериала Степеньдерор"нации ремаагрева,мин Температуранагрева,оС ДнсперсностьИоЯ ,мкм Давлениеколейного прессова" ния,НПа веса трения,смазки, (циттПаСоставитель С.БагроваТехред М.Моргентал Корректор Т,Палий Редактор М.Бандура Заказ 2475 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательскийкомбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101