способ изготовления спеченного металлообрабатывающего инструмента на железной основе

Формула изобретения

Способ изготовления спеченного металлообрабатывающего инструмента на железной основе, включающий приготовление смеси порошков графита, хрома, вольфрама, молибдена, ванадия, титана и железа, прессование, спекание в защитной атмосфере, отличающийся тем, что в смесь порошков дополнительно вводят медь, никель и стеарат цинка, после спекания осуществляют горячее изостатическое прессование или пластическую деформацию в холодном или нагретом состоянии, а затем проводят химико-термическую обработку и последующую закалку в соляной ванне при 950-1000°С с отпуском при 180-220°С в течение 1 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано во многих отраслях промышленности.

В настоящее время для изготовления металлообрабатывающего инструмента используются экономнолегированные стали, получаемые литьем с последующей обработкой давлением и химико-термической обработкой [1, 2].

Однако при изготовлении таких сталей определенная часть остродефицитных легирующих элементов переходят в шлак при плавке.

Решать эту проблему следует изготовлением спеченного металлообрабатывающего инструмента на железной основе с рациональным легированием.

Для достижения этой цели в данном изобретении приводится способ получения спеченных материалов на основе железа.

Для получения высокоплотных износостойких деталей необходимо перед формованием все компоненты мелких размеров тщательно перемешивать в смесителях, с добавкой небольшого количества стеарата цинка и др.

Расчет усилия прессования производят по формуле:

Р=qFn, H

где q - удельное усилие прессования; МПа;

F - площадь прессования, мм²;

n - количество гнезд в пресс-форме, шт.

Процесс спекания проводится в вакууме или в защитном газе при температурах 1030-1050°С для растворения меди и достижения определенного уровня требуемых свойств, формирующихся в процессе нагрева исходного порошкового тела.

С целью повышения плотности изделий после спекания осуществляют горячее изостатическое прессование или пластическую деформацию в холодном или нагретом состоянии. После такой обработки заготовки подвергают механической обработке или отделочным операциям. Затем полученные детали упрочняют химико-термической обработкой (цементация, борирование, бороцементация и др.) с последующей закалкой при температурах 950-1000°С и отпуском при 180-200°С.

Возможно сочетание химико-термической и термической операций.

Сущностью изобретения является способ получения экономнолегированных порошковых материалов, способных заменить остродефицитные традиционные (быстрорежущие) стали, обладающие хорошей технологичностью до окончательного поверхностного упрочнения, так как процентное содержание углерода небольшое (0,2-0,3% по массе). Поверхность упрочняется и становится износостойкой после насыщения диффундирующим элементом (углеродом, бором и, т.е.) и термической обработки. При этом силы, действующие во время работы инструмента извне, "гасятся" вязкой подзакаленной сердцевиной и поверхность не имеет микротрещин во время эксплуатации.

Сущность изобретения подтверждается следующими примерами.

Пример 1. Для изготовления затыловочных фрез смесь с необходимыми компонентами тщательно смешивают, прессуют на прессе К-8130 с расчетным усилием 111,6 МПа. Для повышения плотности прессовки подвергают горячему изостатическому прессованию с дополнительным усилием 80 МПа после спекания. Спекание проводят в эндотермическом газе при 1050°С в течение 1 часа. Полученные таким образом прессовки обрабатывают резанием и получают готовые фрезы. Затем фрезы упрочняют карбидизацией. Карбидизацию проводят при температурах 950-1000°С в течение 6-8 часов, закаливают в соляной ванне при температурах 950-1000°С, отпускают при 180-200°С, проводят доводочные операции.

Пример 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Процесс спекания проводят в вакууме. Вакуум в печи поддерживают в 10^-3 Па в течение двух часов при температурах 1030-1050°С.

Производственные испытания показали положительные результаты и перспективность исследования в этом направлении.

В качестве наиболее близкого аналога выбран способ изготовления спеченного металлообрабатывающего инструмента на железной основе, включающий приготовление смеси порошков графита, хрома, вольфрама, молибдена, ванадия, титана и железа, прессование и спекание в защитной атмосфере (патент RU 2137860 С1, МПК С 22 С 38/52, 38/56, 33/02, от 20.09, 1999. - 2 с.).

Отличительными признаками являются:

- введение в смесь порошков меди, никеля и стеарата цинка;

- осуществление горячего изостатического прессования или пластической деформации в холодном или нагретом состоянии;

- проведение химико-термической обработки;

- проведение закалки в соляной ванне при 950-1000°С;

- проведение отпуска при 180-200°С в течение 1 ч.

Литература

1. Авторское свидетельство СССР №1175174, С 22 С 38/28, 1985. "Штамповая сталь", Ворошнин Л.Г., Ахмедпашаев М.У. и др.

2. Авторское свидетельство РФ №93010137/02, С 22 С 33/02, 1996. "Способ изготовления спеченных изделий на железной основе", Куимов С.Д. и др.