Способ изготовления композиционных инструментальных материалов на основе стали

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН а атазюаезаЕЮт ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСН цьс.8)К.,пьзоинформ ью УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 0 ТНРЫТИ(56) 1. Кипарисов С. С., Нарва В,Деваем Л. И. Новые иэносостойкиетаппокерамичесхие материвпы с исловвнием кврбица титана. Цветметция, М., 1972, с. 12 14.2. Кипарисов С, С, и ар. Спечеинбыстрареасущаа стань с цобввквми квбицв титана." Порошковая метвппургия, 1977, % 1, с. 41-47.(1% ИИ ЯО А Зф С 2 С 1/04 ф С 22 С 29/00 В гг Рзг 14 54) (57) СПОСОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ИНСТРУМЕНТАЛЬ НЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ СТАЛИ, вкпючвющий иэмепьчение, смешивание ,порошков станк и тугопйавкого соецине . ния, соцержвщего титан и угпероц, прессование и спекание, о т и и ч в ю щ и й- с я тем, что, с цепью повышения меканических свойств и йэносостойкости, в качестве тугоцпввкого соецннения тита ив с угпероцом испопьэуют карбиц тита- на, смешивание порошков стана и карби ца титана провоцят в соотношении от 8,1:1 цо 1;1, в спекание провоцят поц 1 цавиением при 1060-1146 С. а Э1 1052Изобретение относится к порошковойметвпдургии, а именно к иэготовпениюкомпозиционных инструментвпьных материапов, соаержащих в качестве твердойсостввпяющей тугопдввкие соединения,в частности, карбид титана, а в качестве связующей матрицы испопьзуютсяинструментапьные стади.Известен способ попучения метаппокерамических износостойких материадов 10цпя режущего и штвмпового инструмента,включающий иэмепьчение порошка инструментапьной стапи и карбица титана, их, смешивание, прессование и спекание притемпературах, обеспечивающих попучение Бппотных заготовок зв счет жидкой фазы,образующейся при паввпении стапьной матрицы 11Нецоствтком известного способа явпяется активное взаимодействие кврбицатитана со стапьной мвтрицей, привоцящее к переходу вопьфрима,ванадия,хромамопибаенаиэ матрицы в карбиц титана. В резупьтатеэтого происходит обецнение матрицы пегирующими эпементами,снижаютсятвераость, 25крвсностойкость,износостойкость матрицыи материапа в цепом. Характерно,что перехоц,пегирующих эпементов усипивается с увепичением соаержания карбида титана и температуры спекания. 30Наибопее бпизким к прецпвгаемму по технической сущности и цостигаемому розупьтату явпяется способ изготовпения композиционных инструментапьныхмвтериапов на основе ствпи, вкпючающий35иэмепьчение, смешивание порошков стапии тугоппавкого соецинения содержащеготитан и угпероа, прессование и спекание,в соответствии с которым спекание про.изводится при бопее низких температурах в усповиях, не привоцящих к образованию жидкой фазы. В связи с тем, что спеканием при пониженных температурах не уаается подучить ппотный материап, согпасно этому способу спеченные за 45 готовки поцвергаются повторному нагре- ву с поспеаующей ковкой апя уппотнения ЯНедостатки известного способа - низ кие механические свойства и износостоВ- кость попучаемых материапов,связанные50 с тем, что температура спекания остается все еще достаточно высокой (1200- 1250 С), что пишь частично устраняет нежепатепьное взаимоцействие кар биав титана с мвтрицей. Опробованная бопее низкая температура спекания 1150 С привоцит к попучению спеченных заготовок с низкой ппотностью (не бо 555 2йее 92%), что не позвопяет лоцвергатьих ковке. Кроме того, ввецение тугоппавких частиц в стапь по этому способу возможно в весьма ограниченныхколичествах, С увепичением соцержвниятугоппввких аобавок ппастические свойства материапа ухуцшвются и принекотором их соцержании уппотнение ковкой становится невозможным, Кроме того, с увепичением содержания тугоппавких частиц апя попучения заготовок сотноситепьной ппотностью бопее. 92%(цпя. ковки), необхоцимо увепичиввтьтемпературу спекания, что активируетпроцесс взаимодействия. К этому такжеприводит и простое увеаичение копичества аобавок. Цепь изобретения - повышение механических свойств и иэносостойкости попучаемого материвпа.Поставпенная цепь цостигвется тем,что согпасно способу иэготовпения композиционных инструментапьных материапов на основе стапи, вкпючающему из -.мепьчение, смешивание порошков стапии тугоппавкого соецинения, соцержащеготитан и угп оа, нрессование и спеканиев качестве тугоппавкого соединения титана с угпероцом испопьзуют карбиц, титана, смешивание порошков ствпи и карбида титана провоцят в соотношении от8,1:1 цо 1:1, а спекание повоцят поцаавпением при 1060-1140 С,Смешивание порошков стапьной матрицы и тугоппавких соецинений произвоцятв соотношении. (по объему) от 8,1:1цо 1;1 (что соответствует соцержаниютугоппввких частиц в стади от 11 цо50 об %),Увепичение температуры спекания выше верхнего предела увепичивает перехоц пегирующих эпементов иэ матрицыв тугоппавкое соединение, что привоцитк снижению красностойкости и износостойкости мвтериапа. Нижний прецепобусповпен там, что при бопее низкихтемпературах эначитепьно увепичиваетсясопротивпение цеформации и материаппри спекании не удается уппотнить цобеспористого состояния, что снижает еготверцость и износостойкость.Зв счет провеаения операций измепьчения, смешивания, пре-сования, и т, и.стоимость изготовпения инструментацьных материапов с цобавками тугоппавкихсоецинений возрастает, поэтому смешивание стапи с тугоппвэким соецинением всоотношении меньшем 8,1:1 не всегцаПре мый 0 18,0 6 6 0 00 2 50 0 0 14:1 11 0 2 7 110 3 1082 может быть цепесообразным, так квк затраты могут превысить получаемый экономический эффект. Увеличение соотношения более 1:1 привоаит к получению материапв с низкой прочностью, 5Преимушествами известного способа являются значительное преаотвращение циффузии легирующих элементов иэ мат рицы к Т С,воэможность получения матерна повс бопьшими количествами цоавокв 1 о , сталь операции спекания,повторного нагрева ковки совмещаются в оану - прессоввние%поц цавпением, а также использование более широкой номенкратуры твераых, тугоппавких частиц и сталей апя их связывания.П р и м е р 1. Дпя получения компот эиционного материала используют распыленный порошок быстрорежушей стали ,10 Р 6 М 8 К 8 и карбиа титана. Порошок стали измельчают в струйной мельнице, карбиц титана - в вибрационной. Измельченный порошок стали смешивают в вап-. ковом смесителе с кврбицом титана в соотношении (по обьему) 8,1:1; 2,14:1 и 1:1 в течение 8 ч, Смеси загружают в капсулы аиаметром 109 мм и цпиной 450 мм, После вакуумироввния капсулы герметизируют и спеквют поа аавпением 157 МПа при различных температурах смесь с соотношением сталь: Т 1 С, равном 2,14:1 - при 1060, 1100 и 1140 С, остальные - при 1100 С. ВыОрцержка при спекании 1 ч. Иэ этих же исхоцных материапов получают заготовки по известному способу - прессованием35 и спеканием при 1250 эС с поспеаующей 555 4ковкой. Иэ-за низкой пластичности заго- товки с соцержанием Т 1 С более 10 об,% изготовить не уцается (они разливаются при ковке).Свойства полученных материалов привецены в табл. 1.П р и м е ч а н и е. Условия испытаний на стойкость при точении: обраба тываемый материал - сталь ХНЗ 5 ВТЮ; скорость резания 8,8 м мин, глубина резания - 2,0 мм; поцача - 0,7 ммlоб.П р и м е р 2,Дпя получения комль.зиционного материала используют распы пенный порошок штамповой стали6 Х 6 В ЗМфС и карбиц титана. Порошок стали измельчают в стуйной мельнице, карбиа титана в вибрационной. Измельченный порошок стали смешивают с карбицом титана в соотнм шенин (по объему) 2,34:1. Смесь загружают в капсулу циаметром 160 мм цыной 480 мм. После вакуумирования квпсупу герметизируют и спеквют при 1140 С и цавпении 157 МПа в тече 0ние 1,8 ч.Свойства полученного материала привецены в табл. 2. Квк вицно иэ результатов испытаний материапа цпя режущего инструмента (табл. 1), полученного по прецпагаемому способу, его износостойкость значитепьно превосхоцит износостойкость материала, полученного по известному способу, принятому за базовый объект, Экономический эффект от применения этого материала в зависимости от сложности инструмента 7 - 14 тыс. руб. на тонну.6Т абпица 12 14: 1 1060 2,14:1 1100 70 1650 34,2 100 690 100,70 2,14:1 1140 1780 34,8 Известный 100 67 3150 10,2 9:1 Т а блина 2 Прочность при изгибе Твераость МПа ность, % 700 190 7 аак Сост Техр итепь А, АОтноситепь ь ная ппот 20 Тираж 627ИПИ Госуаарственного комитета СССпо аепам изобретений и открытий035, Москва, Ж, Раушская иаб 670 1420 25,3 Корректор Г. РешПоависиое