Горячее изостатическое прессование карбидосталей из стружковых отходов металлорежущего производства
DOI:
https://doi.org/10.22213/2413-1172-2020-3-38-45Ключевые слова:
стружковые отходы, холодное прессование в капсуле, спекание, горячее изостатическое прессование, осадка, компактирование, карбиды, микроструктураАннотация
Представлены результаты исследований процесса изготовления карбидосталей. При исследовании использован порошок, полученный из стружковых отходов стали Р6М5, порошок карбида титана фракции 5/3 мкм и технический углерод. Рассмотрены три состава карбидосталей.
Принята следующая схема изготовления карбидосталей: отмывка и размол стружковых отходов – смешивание и пластификация шихты – холодное формование шихты – прессование в капсуле – спекание и изотермический отжиг в вакууме – заварка, дегазация и герметизация капсул – горячее изостатическое прессование – осадка полученных заготовок.
Для исследуемой порошковой шихты определялись показатели прессуемости в интервале давлений 200...700 МПа. Установлено, что увеличение доли карбидов в шихте снижает прессуемость. Для формования брикетов рассматриваемых порошковых смесей рекомендовано использовать большое давление, что обеспечит бόльшую относительную плотность после спекания.
Была выбрана оптимальная температура спекания брикетов и листов – 1150 °С, которая обеспечивает получение после спекания максимальной относительной плотности и исключает оплавления прессовок в процессе спекания. После спекания и изотермического отжига микроструктура прессовок состоит из равномерно распределенных карбидов в матрице из сорбита и пор.
Горячее изостатическое прессование выполнено при температуре 1150 °С, давлении 200 МПа, в среде аргона, выдержке при заданной температуре и давлении 120 мин, охлаждении со скоростью 180 °С/ч до 400 °С, далее – охлаждение на воздухе. При исходной относительной плотности спеченных заготовок порядка 65…75 % цикл ГИП гарантирует их компактирование.
Горячая осадка компактных газостатированных заготовок при различной степени обжатия проводилась для придания им приближенной к диску формы для последующего изготовления опытных дисковых фрез. Показано, что степень обжатия при горячей осадке способствуют дроблению карбидной фазы, формируют благоприятную микроструктуру. Карбидная неоднородность во всех полученных материалах не хуже 1 балла (шкала 2) по ГОСТ 19265–73.
Из полученных материалов были изготовлены дисковые фрезы, которые прошли стандартную термическую обработку для стали Р6М5 и показали более высокую стойкость по сравнению с инструментами, изготовленными из аналогичной стали по обычной металлургической технологии.Библиографические ссылки
Тюкпиеков В. Н., Никитина О. В. Напряженное состояние в зоне резания при механической обработке синтеграна лезвийным режущим инструментом // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2018. Т. 21, № 1. С. 3–6. DOI: 10.22213/2413-1172-2018-1-3-6.
Исследование адгезионно-активных поверхностных структур в быстрорежущей стали Р6М5 / В. А. Ким, Ч. Ф. Якубов, Е. Б. Щелкунов, Е. В. Самар // Диагностика материалов. 2018. № 84 (12). С. 40–44. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2018-84-12-40-44.
Структура и свойства крупнозернистых твердых сплавов WC-Co с особо однородной микроструктурой / Е. Н. Авдеенко, Е. И. Замулаева, А. А. Зайцев, И. Ю. Коняшин, Е. А. Левашов // Известия вузов. Цветная металлургия. 2019. № 4. С. 70–78. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2019-4-70-78.
Ружицкая Е. В., Арестов О. В., Хачатрян С. А. Физические и технологические свойства порошков карбидосталей системы TiC−Р6М5, полученных механохимическим синтезом // Вестник инженерной школы ДВФУ. 2016. № 1 (26). С. 65–77.
Оглезнева С. А., Князев А. А., Гревнов Л. М. Исследование влияния дисперсности порошка никеля на свойства алмазного инструмента // Фундаментальные исследования. 2017. № 10-3. С. 497–501.
Оглезнева С. А., Мазеин А. В., Саенков К. Л. Исследования фазовых превращений в карбидосталях на основе нанодисперсных порошков при трении // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 2-2.
Структура и свойства спеченных хромистых карбидосталей на основе системы Fe – Cr – C / В. А. Маслюк, Р. В. Яковенко, А. Н. Грипачевский, Г. А. Баглюк // Вопросы материаловедения. 2015. № 2 (82). С. 17–22.
Металлопорошковые композиции жаропрочного сплава ЭП648 производства ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ в технологиях селективного лазерного сплавления, лазерной газопорошковой наплавки и высокоточного литья полимеров, наполненных металлическими порошками / Е. Н. Каблов, А. Г. Евгенов, О. Г. Оспенникова, Б. И. Семенов [и др.] // Известия вузов. Серия «Машиностроение». 2016. № 9 (678). С. 62–80.
Amosov A. P., Samboruk A. R., Yatsenko I. V. TiC - Fe Powders by Coupled SHS Reactions: An Overview. Int. J. Self-Propag. High-Temp. Synth., 2019, 28, 10-17. https://doi.org/10.3103/S1061386219010023.
Дорофеев В. Ю., Свиридова А. Н., Свистун Л. И. Влияние микролегирования натрием на контактную выносливость и механические свойства горячедеформированных порошковых сталей // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2019. № 4. С. 4–13. https://doi.org/10.17073/
-308X-2019-4-4-13.
Агеев С. В., Гиршов В. Л. Горячее изостатическое прессование в порошковой металлургии // Металлообработка. 2015. № 4 (88). С. 56–60.
Yatsenko I. V., Yatsenko V. V., Amosov A. P., Samboruk A. R. Fe reduction by carbon during self-propagating high-temperature synthesis of Fe - TiC composite. Key Eng. Mater., 2016, vol. 685, pp. 768-771. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.685.768.
Оглезнева С. А., Саенков К. Л., Князев А. А. Исследование влияния дисперсности и гомогенности структуры на свойства порошковых метастабильных аустенитных карбидосталей и алмазного инструмента // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2019. № 1. С. 52–60. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2019-1-52-60.
Саенков К. Л., Оглезнева С. А., Князев А. А. Исследование структуры и свойств порошковых карбидосталей и алмазно-абразивного инструмента системы Fe – Ni – TiC // Конструкции из композиционных материалов. 2018. № 4 (152). С. 22–25.
Krioni N. K., Migranov M. S., Fox-Rabinovich G. S. Study of the Tribotechnical Properties of a Cutting Tool Made of Sintered Powder Tool Materials. J. Frict. Wear, 2019, 39, 12-18. https://doi.org/10.3103/
S1068366618010099.
