Изготовление изделий из карбидостали с использованием метода гидропрессования
Проведено исследование влияния гранулометрического состава быстрорежущей стали на плотность прессовок. Изучены микроструктура и свойства изделий после жидкофазного спекания и последующей термообработки. Методом порошковой металлургии в сочетании с гидропрессованием получены малопористые изделия из к...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Физика и техника высоких давлений |
|---|---|
| Дата: | 2005 |
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2005
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70121 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Изготовление изделий из карбидостали с использованием метода гидропрессования / В.П. Алексеев, Ю.А. Дарда, А.С. Домарева, Г.П. Михайленко, Т.В. Рябинина, В.Н. Прядко // Физика и техника высоких давлений. — 2005. — Т. 15, № 1. — С. 121-125. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859586593824702464 |
|---|---|
| author | Алексеев, В.П. Дарда, Ю.А. Домарева, А.С. Михайленко, Г.П. Рябинина, Т.В. Прядко, В.Н. |
| author_facet | Алексеев, В.П. Дарда, Ю.А. Домарева, А.С. Михайленко, Г.П. Рябинина, Т.В. Прядко, В.Н. |
| citation_txt | Изготовление изделий из карбидостали с использованием метода гидропрессования / В.П. Алексеев, Ю.А. Дарда, А.С. Домарева, Г.П. Михайленко, Т.В. Рябинина, В.Н. Прядко // Физика и техника высоких давлений. — 2005. — Т. 15, № 1. — С. 121-125. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физика и техника высоких давлений |
| description | Проведено исследование влияния гранулометрического состава быстрорежущей стали на плотность прессовок. Изучены микроструктура и свойства изделий после жидкофазного спекания и последующей термообработки. Методом порошковой металлургии в сочетании с гидропрессованием получены малопористые изделия из карбидостали, имеющие высокий уровень эксплуатационных свойств.
Influence of granulometric composition of high-speed steel on density of pressed products has been investigated. Microstructure and properties of products after the liquidphase sintering followed by thermal treatment have been studied. Low-porous carbidosteel products possessing high service properties have been manufactured by the powder metallurgy method combined with the hydrostatic pressing.
|
| first_indexed | 2025-11-27T11:14:36Z |
| format | Article |
| fulltext |
Физика и техника высоких давлений 2005, том 15, № 1
121
PACS: 81.20.Ev
В.П. Алексеев, Ю.А. Дарда, А.С. Домарева, Г.П. Михайленко,
Т.В. Рябинина, В.Н. Прядко
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КАРБИДОСТАЛИ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА ГИДРОПРЕССОВАНИЯ
Научно-производственное предприятие «Эталон»
ул. Р. Люксембург, 72, г. Донецк, 83114, Украина
Проведено исследование влияния гранулометрического состава быстрорежущей
стали на плотность прессовок. Изучены микроструктура и свойства изделий по-
сле жидкофазного спекания и последующей термообработки. Методом порошко-
вой металлургии в сочетании с гидропрессованием получены малопористые изде-
лия из карбидостали, имеющие высокий уровень эксплуатационных свойств.
Карбидостали – это новый класс инструментальных материалов, которые
интенсивно используются в настоящее время. Они представляют собой ком-
позиционные материалы, состоящие из зерен карбидов или карбонитридов
тугоплавких металлов, равномерно распределенных в матрице из легиро-
ванной стали. Получают их методами порошковой металлургии [1]. Карби-
достали служат для изготовления металлорежущего инструмента. Однако не
менее эффективно они могут использоваться для изготовления износостой-
ких изделий, работающих при высоких скоростях и тепловых знакопере-
менных нагрузках (например, роликов вводных коробок прокатных станов).
По служебным характеристикам они занимают промежуточное положение
между твердыми сплавами и легированными сталями, сочетая твердость и
износостойкость первых с прочностью и вязкостью последних [2].
В данной работе изучены условия получения плотных износостойких из-
делий из смеси порошков быстрорежущей стали Р6М5Ф3 и 20% карбида ти-
тана TiC (карбидостали) методом гидростатического прессования и после-
дующего спекания.
Свойства карбидостали зависят от состава, дисперсности и морфологии
частиц быстрорежущей стали и TiC, микроструктуры матрицы, наличия в
ней дефектов и др. Технология получения карбидостали заключается в сме-
шивании порошков тугоплавких карбидов со стальной связкой, измельчении
смеси, формовании прессовок и спекании их в вакуумных печах при темпе-
ратуре 1350−1400°C. Уплотнение прессовок происходит в результате жидко-
Физика и техника высоких давлений 2005, том 15, № 1
122
фазного спекания. Преимущество этой технологии – возможность получения
заготовок, максимально приближенных по форме к готовым изделиям.
C целью оптимизации режима изготовления изделий исследовано влия-
ние гранулометрического состава быстрорежущей стали на плотность прес-
совок (рис. 1,б). Характеристика порошка стали после измельчения в тече-
ние 8 h в вибрационной мельнице представлена в таблице.
2.4
2.8
3.2
3.6
0 200 400 600 800
Fractional composition of powder, µmB
ul
k
de
ns
ity
o
f p
ow
de
r,
g/
cm
3
60
70
80
0 200 400 600 800
Fractional composition of powder, µmR
el
at
iv
e
de
ns
ity
o
f b
ill
et
s,
%
а б
Рис. 1. Зависимость насыпной плотности порошка (а) и относительной плотности заго-
товок после гидростатической обработки (б) от фракционного состава порошка Р6М5Ф3
Таблица
Фракционный состав порошка быстрорежущей стали Р6М5Ф3
Размер частиц, µmПроцентное
содержание
фракции
< 800
≥ 500
< 500
≥ 250
< 250
≥ 160
< 160
≥ 90
< 90
≥ 63
< 63
≥ 40 < 40
< 800 5 34 27 14 6 14 3
< 250 − − 12 22 13 27 26
< 90 − − − − 8 48 44
< 40 − − − − − − 100
Использовали порошок быстрорежущей стали Р6М5Ф3 фракции
(< 40)−(< 250) µm, средний размер частиц карбида титана ≤ 10 µm. Смеше-
ние порошков быстрорежущей стали и карбида титана осуществляли в виб-
рационных мельницах, где одновременно происходит и измельчение частиц
порошка. Для более равномерного смешивания шихту дополнительно по-
мещали в смеситель. Формование смеси осуществляли в гидростате на гид-
равлическом прессе. Оптимальный уровень давления составлял 5−6 kbar, так
как при давлениях, меньших 5 kbar, прочность прессовки недостаточна для
дальнейшей работы с заготовкой. При давлениях выше 6 kbar плотность
практически не возрастает (кривая выходит на насыщение). Кроме того, при
относительной плотности заготовок более 75% в процессе спекания затруд-
нено выделение окиси углерода, образующейся при взаимодействии углеро-
да с поверхностными окисными пленками, что может привести к разбуха-
Физика и техника высоких давлений 2005, том 15, № 1
123
нию заготовок в процессе спекания [3]. Гидростатическое давление положи-
тельно влияет на равномерность усадки изделий при спекании и обеспечива-
ет однородную плотность изделий. Уже при обработке порошков давлением
(до спекания) сцепление между частицами и прочность прессовок увеличи-
ваются. Образовавшиеся при обработке давлением места соединения частиц
при последующем спекании являются областями интенсивных диффузион-
ных процессов. С увеличением размера частиц быстрорежущей стали плот-
ность изделий после гидростатической обработки повышается: для порошка
фракции < 40 µm плотность изделия составляет 65−67%, в то время как для
фракции < 800 − 83%. Это связано с разной насыпной плотностью порошка
различной фракции (рис. 1,а).
Спрессованные изделия подвергали жидкофазному спеканию − одной из
важнейших технологических операций, применяемых в порошковой метал-
лургии. Спекание приводит к усадке прессованного изделия и повышению
его механических свойств, прежде всего прочности, способствует снятию
остаточных напряжений после прессования, восстановлению окислов. Ос-
новными технологическими параметрами спекания являются температур-
ный режим и продолжительность процесса.
Спекание проводили в вакууме 10−1−10−3 mm Hg. Технологический цикл
спекания составлял 30 h. Нагрев заготовок в камере осуществляли ступенчато.
Изотермическая выдержка при жидкофазном спекании приводит к более рав-
номерному распределению жидкой фазы по объему. Температура спекания
составляла Т = 1370−1390°C, выдержка 2 h. Ступенчатое охлаждение прово-
дили с выдержками при температурах фазового превращения. Описанный ре-
жим позволяет получать изделия с относительной плотностью ρ = 95−97%.
Основными показателями оптимальной микроструктуры карбидостали
являются распределение карбидов титана в стальной матрице, плотность
материала и фазовый состав матрицы. Микроструктура стали после отжи-
га представлена на рис. 2. После отжига карбидосталь имеет твердость
38−45 HRC, что позволяет ее механически обрабатывать. После закалки
микроструктура состоит из смеси высоколегированного бесструктурного
мартенсита, нерастворенных карбидов и остаточного аустенита. Величина
зерна после закалки сталей от оптимальных температур соответствует 9-му
балу шкалы ГОСТ 5939−82. Отпуск быстрорежущей стали заключается в
выделении дисперсных карбидов из мартенсита и превращении остаточно-
го аустенита в мартенсит. Это сопровождается увеличением твердости
(вторичная твердость) и получением необходимой износостойкости и
прочности. Максимально возможное превращение остаточного аустенита в
мартенсит можно осуществить лишь после нескольких циклов нагрева и
охлаждения. После третьего отпуска количество остаточного аустенита
минимально и практически весь мартенсит отпущен. После закалки и трех-
кратного отпуска карбидосталь, полученная жидкофазным спеканием, име-
ет высокую (64−67 HRC) твердость.
Физика и техника высоких давлений 2005, том 15, № 1
124
а б
в
Таким образом, методом порошковой металлургии в сочетании с гидро-
статическим прессованием удается получать малопористые изделия из не-
сплавляющихся компонентов с равномерным распределением мелкозерни-
стых фаз (без применения пластификатора). Для изготовления режущего ин-
струмента рекомендуется использовать порошок мелкой (< 40 µm) фракции,
а для изделий, работающих на износ, − фракции < 250 µm.
Проведенные производственные испытания показали, что износостой-
кость полученных изделий находится на уровне аналогичных зарубежных
изделий.
1. Т.А. Пумпянская, В.Я. Буланов, В.Г. Зырянов, Атлас структур порошковых ма-
териалов на основе железа, Наука, Москва (1986).
2. Л.А. Позняк, Инструментальные стали, Наукова думка, Киев (1996).
3. С.С. Кипарисов, Г.А. Меерсон, В.С. Панов и др., в сб.: Спеченные износостойкие
материалы. Научные труды МИСиС, Металлургия, Москва (1977).
Рис. 2. Микроструктура карбидоста-
ли после отжига, × 125. Фракция по-
рошка быстрорежущей стали, µm:
а – < 40; б − < 90; в − < 250
Физика и техника высоких давлений 2005, том 15, № 1
125
V.P. Alexeyev, Yu.A. Darda, A.S. Domareva, G.P. Mikhailenko, T.V. Ryabinina, V.N. Pryadko
MANUFACTURE OF PRODUCTS FROM CARBIDOSTEEL
BY HYDROSTATIC PRESSING
Influence of granulometric composition of high-speed steel on density of pressed prod-
ucts has been investigated. Microstructure and properties of products after the liquid-
phase sintering followed by thermal treatment have been studied. Low-porous carbi-
dosteel products possessing high service properties have been manufactured by the pow-
der metallurgy method combined with the hydrostatic pressing.
Fig. 1. Dependence of the bulk density of powder (a) and relative density of billets past
the hydrostatic processing (б) on fractional composition of powder P6M5Ф3
Fig. 2. Microstructure of as-annealed carbidosteel, × 125. Fraction of high-speed steel
powder, µm: а – < 40; б − < 90; в − < 250
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-70121 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0868-5924 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-27T11:14:36Z |
| publishDate | 2005 |
| publisher | Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Алексеев, В.П. Дарда, Ю.А. Домарева, А.С. Михайленко, Г.П. Рябинина, Т.В. Прядко, В.Н. 2014-10-28T20:03:53Z 2014-10-28T20:03:53Z 2005 Изготовление изделий из карбидостали с использованием метода гидропрессования / В.П. Алексеев, Ю.А. Дарда, А.С. Домарева, Г.П. Михайленко, Т.В. Рябинина, В.Н. Прядко // Физика и техника высоких давлений. — 2005. — Т. 15, № 1. — С. 121-125. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 81.20.Ev https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70121 Проведено исследование влияния гранулометрического состава быстрорежущей стали на плотность прессовок. Изучены микроструктура и свойства изделий после жидкофазного спекания и последующей термообработки. Методом порошковой металлургии в сочетании с гидропрессованием получены малопористые изделия из карбидостали, имеющие высокий уровень эксплуатационных свойств. Influence of granulometric composition of high-speed steel on density of pressed products has been investigated. Microstructure and properties of products after the liquidphase sintering followed by thermal treatment have been studied. Low-porous carbidosteel products possessing high service properties have been manufactured by the powder metallurgy method combined with the hydrostatic pressing. ru Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України Физика и техника высоких давлений Изготовление изделий из карбидостали с использованием метода гидропрессования Виготовлення виробів із карбідосталей з використанням методу гідропресування Manufacture of products from carbidosteel by hydrostatic pressing Article published earlier |
| spellingShingle | Изготовление изделий из карбидостали с использованием метода гидропрессования Алексеев, В.П. Дарда, Ю.А. Домарева, А.С. Михайленко, Г.П. Рябинина, Т.В. Прядко, В.Н. |
| title | Изготовление изделий из карбидостали с использованием метода гидропрессования |
| title_alt | Виготовлення виробів із карбідосталей з використанням методу гідропресування Manufacture of products from carbidosteel by hydrostatic pressing |
| title_full | Изготовление изделий из карбидостали с использованием метода гидропрессования |
| title_fullStr | Изготовление изделий из карбидостали с использованием метода гидропрессования |
| title_full_unstemmed | Изготовление изделий из карбидостали с использованием метода гидропрессования |
| title_short | Изготовление изделий из карбидостали с использованием метода гидропрессования |
| title_sort | изготовление изделий из карбидостали с использованием метода гидропрессования |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70121 |
| work_keys_str_mv | AT alekseevvp izgotovlenieizdeliiizkarbidostalisispolʹzovaniemmetodagidropressovaniâ AT dardaûa izgotovlenieizdeliiizkarbidostalisispolʹzovaniemmetodagidropressovaniâ AT domarevaas izgotovlenieizdeliiizkarbidostalisispolʹzovaniemmetodagidropressovaniâ AT mihailenkogp izgotovlenieizdeliiizkarbidostalisispolʹzovaniemmetodagidropressovaniâ AT râbininatv izgotovlenieizdeliiizkarbidostalisispolʹzovaniemmetodagidropressovaniâ AT prâdkovn izgotovlenieizdeliiizkarbidostalisispolʹzovaniemmetodagidropressovaniâ AT alekseevvp vigotovlennâvirobívízkarbídostaleizvikoristannâmmetodugídropresuvannâ AT dardaûa vigotovlennâvirobívízkarbídostaleizvikoristannâmmetodugídropresuvannâ AT domarevaas vigotovlennâvirobívízkarbídostaleizvikoristannâmmetodugídropresuvannâ AT mihailenkogp vigotovlennâvirobívízkarbídostaleizvikoristannâmmetodugídropresuvannâ AT râbininatv vigotovlennâvirobívízkarbídostaleizvikoristannâmmetodugídropresuvannâ AT prâdkovn vigotovlennâvirobívízkarbídostaleizvikoristannâmmetodugídropresuvannâ AT alekseevvp manufactureofproductsfromcarbidosteelbyhydrostaticpressing AT dardaûa manufactureofproductsfromcarbidosteelbyhydrostaticpressing AT domarevaas manufactureofproductsfromcarbidosteelbyhydrostaticpressing AT mihailenkogp manufactureofproductsfromcarbidosteelbyhydrostaticpressing AT râbininatv manufactureofproductsfromcarbidosteelbyhydrostaticpressing AT prâdkovn manufactureofproductsfromcarbidosteelbyhydrostaticpressing |