Способ изготовления металлокерамических изделий на основе быстрорежущих сталей

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСК 4179 СПУБЛИ 3/2 59 ОПИСАН ЕТ ЕТЕЛЬСТВ ТОРСКОМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(53) 621. 762. 5: 621. 762.8 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР Р 633930, кл. С 23 С 9/00, 1978.Авторское свидетельство СССР У 818749, кл. В 22 Р 3/12, 1976.(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛО- КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ БЫСТРОРЕЖУЩИХ СТАЛЕЙ(57) Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к изготовлению режущего инструмента. Целью является повышение качества изделий. В способе изготовления металлокерамических изделий на основе быстроре жущих сталеи вводят в шихту активатор в количестве 0,5-1,5 мас.Е и насыщающие реагенты в количестве 10,021,0 мас.7., размещают шихту в алюминиевую оболочку, на внутреннюю поверхность которой наносят слой пасты,содержащей 30-507 карбамида, остальное - декстрин, прессуют, спеканиепроводят одновременно с химико-термической обработкой. В качестве насыщающих реагентов используют ком- -.плексную присадку, содержащую, мас.7.:сажа 1,5-3,0; карбамид 0,5-3,0; мо-либден 5,0-10,0; ванадий 3,0-5,0;стеарат цинка 0,2-0,6. 1 з.п. ф-лы,3 табл.Изобретение относится к порошко - вой металлургии и может быть использовано для изготовления режущего инструмента отличающегося повышен 15 ными физико-механическими, технологическими и эксплуатационными свойствами .Цель изобретения - повышение качества иэделий. 1 ОСогласно способу изготовления ме" таллокерамических изделий на основе быстрорежущих сталей, включающему введение в шихту, помещенную вместе с иэделиями в алюминиевую оболочку, активатора, последующее прессование и дальнейшую химико-термическую обработку, предварительно на внутреннюю поверхность алюминиевой оболочки наносят слой пасты, содержащей 30- 20 50 мас.7. карбамида, остальное - декстрин, затем наряду с активатором в шихту вводят насьпцающие металлические и неметаллические реагенты и одновременно с химико-термичесКой обра боткой производят спекание, При этом активатор вводят в количестве 0,5- 1,5 мас.%, а насьпцающие реагенты - в количестве 10,0-21,0 мас.7. от массы изделия, в качестве активатора ис пользуют, например, хлористый аммоний, а в качестве насьпцающнх реагентов - комплексную присадку, содержащую, мас.7:СажаКарбамидМолибденВанадийСтеарат цинка 1,5-3,00,5 3,0 355-103-50,2-0,6 40 Укаэанный состав является сбалансированным по химическому составу в части образования твердого раствора, карбидных, нитридных и интерметаллид,ных фаз. Сажа является активным поставщиком углерода, который введен из расчета 0,057. на 17. молибдена, 0,17. на 17 ванадия, которые образуют соответственно карбиды МбС (с использованием железа, входящего в твердый раствор быстрорежущей стали) и МС. Введение сажи предусматривает, главным образом, формирование карбидов типа М 6 С (в т.ч. эа счет науглероживания мат рицы быстрорежущей стали). Избыток неизрасходованного на образование карбидной фазы углерода дополнительно насьпцаст твердый раствор и идет на образование легированного цементита.Карбамид, разлагаясь, с легирующими элементами быстрорежущей стали и, в первую очередь, с ванадием, вольфрамом и молибденом обеспечивает об- разование нитридной, карбонитридной фаз.Быстрорежущая сталь является одновременно наполнителем и связкой.Избыток неизрасходованного на об" разование карбидной и нитридной фаэ молибдена и ванадия дополнительно легирует твердый раствор.Активатор, например хлористый аммоний, является одновременно восстановителем смеси, создающим газовую среду, через которую происходит протекание в порошковой шихте всех реакций (диффузионных процессов) образования указанных выше фаэ.Стеарат цинка, являющийся пластификатором, введен в состав шихты для облегчения выполнения операций прессо. вания и перемешивания.Состав предлагаемого металлокерамического материала способен упрочняться в результате высокотемпературной закалки с высокотемпературным отпуском за счет карбонитридных, интерметаллидных и аустенито-мартенсит ного превращений. Материал характеризуется высокой дисперсностью и равномерным распределением упрочняющих фаэ, мелким аустенитным зерном, бесструктурным баллом мартенсита, что обеспечивает достижение высокого комплекса основных свойств.Преимуществом способа является то, что одновременно со спеканием происходит не поверхностная, а объемная химико-термическая оработка. П р и м е р. Берут трубчатую электропроводящую алюминиевую оболочку диаметром 20 мм и длиной 250 мм с толщиной стенки 0,5 мм. На внутреннюю поверхность оболочки наносят слой пасты толщиной около 0,5 мм, содержащий карбамид и декстрин при сле" дующем соотношении ингредиентов, мас.Е:Карбамид 30-50Декстрин ОстальноеОболочку с нанесенным слоем пастыоподсушивают при 100 С в течение 10 мин. В трубчатой оболочке по ее центру устанавливают изделие - медный стержень с толщиной покрытия40 мкм из стали ЗОХГСА в отожженном состоянии диаметром 15 мм,и длиной 250 мм. На один конец оболочки устанавливается стальная заглушка. Порошок предлагаемого состава на основе быстрорежущей стали Р 6 М 5, измельченный до Фракции 10 мкм и представляющий после смешивания гомогенную смесь, засыпают в трубчатую оболочку, в которой установлен стержень. Устанавливают на свободный конец оболочки стальную заглушку. Собранная оболочка с порошком уплотняется на вибростоле и ручном механическом прессе при давлении 0,9 г/см путем сближения заглушек. Затем собранная оболочка (со стержнем и порошком) помещает- ся в индуктор, на который подается импульсный разряд конденсаторной батареи, соответствующий напряженности магнитного поля 500 кЭ. В результате оболочка равномерно обжимается. Скорость обжатия 150 м/с.Затем выполняют спекание; первая ступень - температура 650 С, вьдержка 2 ч, бхлаждение со скоростью 30 град/ч до температуры 20 С, Спекание проводится в контейнере с засыпкой чугунной стружкой и нагревом в электропечи с окислительной атмосферой.После первого спекания точением срезается на токарном станке часть алюминиевой оболочки, Вторая ступень спекания проводится с нагревом в вакуумной печи при 1150 С, выдержка 2 ч. Охлаждение осуществляют со скоо ростью 30 град/ч до температуры 20 С. В процессе второго спекания оставшийся алюминиевый слой оболочки плавится, испаряется и диффундирует частично вглубь порошкового материала, при этом алюминий соединяется с легирующими элементами и образует с ними высокотвердые натриды, В наальный момент второго спекания жидкий алюминий, являясь шликером, позволяет получать изделия со 1007-ной плотностью.Используемый состав пасты, наносимый на внутреннюю поверхность алюминиевой оболочки, содержащий карбамид и декстрин, является оптимальным.Декстрин является в пасте связующим, а карбамид, диссоциируя при 650 С, с одной стороны, создает защитную среду, предохраняющую порошковый материал от окисления в процессе5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Формула изобретения 1. Способ изготовления металлокерамических изделий на основе быстро- режущих сталей, включающий введение в шихту активатора в количестве 0,5- 1,5 мас, Е, прессование, спекание 55 его спекания, с другой - поставляетатомарный азот и углерод, которыереагируют с материалоМ алюминиевойоболочки и материалом запрессовки,обеспечивают образование в запрес -совке по всему ее объему карбонитридной и нитридной упрочняющих фаз.Уменьшение содержания карбамида ниженижнего предела при одновременномувеличении содержания декстрина резко ухудшает связующие свойства пасты.Увеличение содержания карбамида вышеверхнего предела приводит к образованию избытка газообразных продуктовразложения карбамида, бурное выделение которых разрушает поверхностьзапрессовки, делая ее рыхлой.После окончательного спекания избиметаллической заготовки методомвышлифовки алмазным кругом изготавливается концевая фреза диаметром 18 ммс числом зубьев 6, общей длиной250 мм и рабочей длиной 100 мм.Фреза подвергается закалке с температуры 1200 С, выдержка 2 мин (нагревв соляной бариевой ванне), охлаждениеов масле, отпуск при 550 С 3 разапо 1 ч калдый. Затем выполняется шпифование, заточка и доводка режущейчасти Фрезы алмазным кругом с минимальной подачей при обильном охлаждении эмульсией (во избежание прижогов),В табл. 1 приведены опробованныесоставы порошковых материалов, втабл. 2 - составы исследованных пасти результаты их испыганий, в табл.3результаты испытаний металлокерамических фрез с крупным, зубом на основе быстрорежущих сталей, изготовленных по предлагаемому способу.Предлагаемый способ по сравнениюс известным обеспечивает снижениетрудоемкости изготовления на 40-602,воэможность выполнения объемной (а неповерхностной) химико-термическойобработки, увеличение режущей стойл.кости в 7,5-8 раз, сокращение расхода дефицитной дорогостоящей быстрорежущей стали в 5-6 раз.1404179 одновременно с химико-термическойобработкой, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения качества,в шихту вводят насыщающие реагентыв количестве 10,0-21,0 мас.й и размещают в алюминиевую оболочку, навнутреннюю поверхность которой наносят слой пасты, содержащей 30-507.карбамида, остальное - декстрин. 10,Та блица 1 Состав Содержание компонентов в порошковом материале, мас,й Хлористый Карбамид Молибден Ванадий Быстро- Стеаратаммоний режущая цинкасталь Сажа 3,0 0,5 5,0 0,75 1,0 3,5 2,0 4,0 1,0 8,0 3,0 10,0 5,0 Таблица 2 Состав пасты, мас.У. Состояние прессовки после спеканияМонолитность пастоЬбразно го покрытия Карбамид Декстрин Поверхностная рыхлота Окисление межз еренных гра- ниц 30 Осталь- Хорошая Отсутствует Отсутствует ное 40. 50 1 1;5 2 2,0 3 2,5 4 3,0 2, Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве насыщающихся реагентов используют комплексную присадку, содержащую, мас.%фСажа 1,5-3,0 Кар бамид 0,5-3,0 Молибден 5-10 Ванадий 3-5 Стеарат цинка 0,2-0,6 Остальное 0,2 Остальное 0,3 Остальное 0,4 Остальное 0,61404179 ТаЬлвц3 Ревущее стойкость, мян до переточхм (1,2,5,6,5-Ю) Вхоств Извес 72. 0 Вред дага 260 260 2 0 26 0 250 250 2 рйд Фрез 3 1 В, 25( 609, 15 В затуппват Ьо перетолки) - из езаюа Рф 5 В.м/ам, В д 0,05 мм/зу 5, 32 ВВС Ыфф 12, Вос по заднес мм, О,5.поверхвостк О,З зе.раьатмваемзФ матернале. ГеометВритердРахим Составитель С. БагроваТекред Л. Сердюкова Корр е Петра Максими Т Заказ 3022 П одписное тета ССС рытий наб, д. нного ком ний и о Раушска 5 130 л. Проектная,кое предприятие, г. Ужг игр иэводствен Тираж 740 Государст елам изобр осква, Ж2020 25 25