Результат интеллектуальной деятельности: СПЕЧЕННЫЙ МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ, ИЗГОТОВЛЕННЫЙ ИЗ ПОРОШКОВОЙ КАРБИДОСТАЛИ

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для изготовления небольших износостойких деталей во многих отраслях промышленности.

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

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

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

Спеченный металлообрабатывающий инструмент изготовлен из порошковой карбидостали, содержащей углерод, титан, молибден, вольфрам, ванадий, хром, стеарат цинка и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,3-0,5, титан 1,0-2,0, молибден 3,0-5,0, вольфрам 2,5-4,0, ванадий 3,0-4,0, хром 8,0-10,0, стеарат цинка 0,1-0,3, железо остальное.

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

Расчет усилия прессования производят по формуле:

Р=qFn, Н

где q - удельное усилие прессования; МПа;

F - площадь прессования, мм ²;

n - количество гнезд в пресс-форме, шт.

Процесс спекания проводится в вакууме при температурах 1200-1250°С для достижения определенного уровня требуемых свойств, формирующихся в процессе нагрева исходного порошкового тела.

С целого повышения плотности изделий после спекания осуществляют горячее изостатическое прессование в нагретом состоянии. После такой обработки заготовки подвергают механической обработке или отделочным операциям. Затем полученные детали упрочняют карбидизацией (науглероживанием) с последующей закалкой при температурах 950-1000°С и отпуском при 180-200°С.

Возможно сочетание химико-термической и термической операций.

Сущностью изобретения является приведенный состав экономнолегированного порошкового материала на основе железа, способного, в некоторых условиях, заменить традиционные износостойкие стали, обладающего хорошей технологичностью до окончательного поверхностного упрочнения, так как процентное содержание углерода небольшое (0,3-0,5% по массе). Поверхность упрочняется и становится износостойкой после насыщения диффундирующим элементом (углеродом) и термической обработки. При этом силы, действующие во время работы детали извне, «гасятся» вязкой подзакаленной сердцевиной и поверхность не имеет микротрещин во время эксплуатации. Наиболее близким аналогом является спеченный металлообрабатывающий инструмент, изготовленный из порошковой карбидостали, содержащий углерод, титан, молибден, вольфрам, ванадий, хром, стеарата цинка и железо (RU 2354502 C1, С22С 33/02, 10.05.2009).

Сущность изобретения подтверждается следующими примерами.

Пример. Для изготовления фасонных фрез используют смесь с необходимыми компонентами (в % по массе): углерода 0,5; титана 1,5; молибдена 4,0; вольфрама 3,5; ванадия 3,5; хрома 9,0; стеарат цинка 0,2; остальное железо. Компоненты 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 проводится в вакууме при 1200-1250°С в течение 1-2 часов. Полученные таким образом прессовки обрабатывают резанием и получают готовые фрезы. Затем фрезы упрочняют химико-термической обработкой при температурах 950-1000°С в течение 6-8 часов, закаливают в соляной ванне с температурой 950-1000°С, отпускают при 180-200°С, далее проводят доводочные операции.

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

Литература

1. Авторское свидетельство СССР №1175174, С22С 38/28,1985. Штамповая сталь / Л.Г Ворошнин, М.У. Ахмедпашаев и др.

2. Сальников В.Г. Поверхностная карбидизация низколегированных сталей для самозатачивающихся ножей сельскохозяйственных машин: автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук / В.Г. Сальников. - Курск, 2002. - 20 с.