Введение к работе
- Актуальность работы. Большое разнообразие существующих и появление новых материалов требует создания соответствующих материалов для нх обработки - инструментальных, которые в конечнгм счете обеспечивают высокие экономические показатели. В условиях глубокого экономического кризиса в нашей стране инструментальное производство сталкивается с противоречивыми проблемами. С одной стороны, это:
- повышение стоимости процесса изготовления инструмента из кованой быстро
режущей стали и спеченных твердых сплавов;
" - дефицит и дороговизна основных легирующих элементов- вольфрама и кобальта для производства спеченных твердых сплавов на основе карбида вольфрама с кобальтовой связкой, литых твердых сплавов на основе кобальта, высоко вольфрамовых быстрорежущих сталей;
сокращение, остановка производственных мощностей в условиях повсеместного спада производства и высокий износ действующего оборудования;
острая нехватка квалифицированных кадров для проведения сложных технологических процессов;
дороговизна импортируемых инструментальных материалов и изделий из них.
С другой стороны- необходимость повышения производительности труда, качества продукции в условиях жесткой конкуренции, а следовательно, не снижающиеся требования к инструменту.
Эти условия подталкивают к необходимости создания инструмеїггальїшх материалов, которые отвечали бы следующим требованиям:
- относительная дешевизна и доступность элементов легирующего комплекса;
' - простота о изготовлении инструмента, то есть максимальное сокращение длительности и трудоемкости тех. процесса с уменьшением его дороговизны;
- сохранение н повышение характеристик инструмента по сравнению с традици
онным.
Вышеперечисленные проблемы можно пытаться решить, используя для инструмента композиционные материалы, среди которых особым классом стоят эвтектические композиции - сплавы, имеющие в литом состоянии композиционную структуру н обладающие высокой стабильностью этой структуры при нагревании до температур, близких к температуре плавления сплава. Исследования в области объемно-закристаллизовавшихся сплавов могут позволить получать экономичные инструментальные материалы с комплексом
свойств, не уступающим современным, улучшить технологию изготовления инструмента.
Цель работы. Основная цель диссертации - разработка экономнолегированных литейных твердых сплавов для режущего инструмента в составе которых отсутствовал бы кобальт, как основа сплавов и вольфрам, как основной легирующий компонент.
При этом решались следующие задачи:
Аргументация выбора базового легирующего комплекса сплавов, в качестве основы которых выступает железо.
Оптимизация химического состава сааавов применительно к инструменту, обладающему возможно более высоким комплексом механических свойств -твердостью и прочностью ь литом состоянии независимо от условий выплавки, и структурой, стабильной в условиях работы при высоких температурах ( до 0.8T.).
Исследование влияния технологических параметров на структуру и свойства сплавов, и разработка технологии выплавки сплавов, позволяющей получать высокую стабильность механических свойств,
Научная новизна.
- Обоснован выбор эвтектического сплава системы железо-бор-углерод-
молибден в качестве базового при создании сплавов с высокой твердостью и
структурной стабильностью.
- Установлена ведущая роль карбоборида М:э(С,В)4 в формировании
высокодисперсной многофазной эвтектики, являющейся основой структуры,
остающейся стабильной до температур 0.8Т,И.
Выявлены закономерности влияния хрома и ванадия на структуру, фазовый состав и механические свойства сплавов, определены интервалы рационального легирования. Показано, что ванадий является ведущим элементом в упрочнении сплавов.
Использована методика спиннингопання для получения составов сплавов, максимально приближенных к составам многокомпонентных эвтектик. Получены аморфные материалы с аномально высокими свойствами. Установлена корреляция межд> свойствами эвтектических сплавов в аморфном и кристаллическом состояниях
- Показана положительная роль кобальта в упрочнении, как элемента,
диспергирующего структуру, и повышающего температурную стабильность
фаз.
Установлена важиал роль определенных взаимных '"оотношсний элементов основного легирующего комплекса, углерода и бора в формировании свойств сппавов.
Показано эффективное влияние технологических приемов, обеспечивающих высокую скорость затвердевания, на свойства сплавов.
Практическая ценность. . - Разработаны сплавы на железной основе, не легированные вольфрамом и кобальтом, или частично легированные кобальтом, обладающие высокой твердостью, прочностью и температурной стабильностью- ( HRA-85-S-87.5, сгтг= 1800-5-1900 МПа). Это может позволить значительно снизить себестоимость инструмнета как за счет удешевления материалов, расходуемых на его изготовление, так и за счет упрощения технологии его производства.
Проведены стойкостиые испытания инструмента из разработанных сплавов, показавшие его преимущество над известными инструментальными материалами при обработке жаропрочных сплавов и вязких материалов.
Сформулированы рекомендации по технологии выплавки сплавов.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Влияние легирующих элементов - хрома, молибдена, ванадия, кобальта на структуру и свойства сплава эвтектического состава системы железо-бор-углерод.
-
Разработка базового легирующего комплекса для создания сплавов на основе железа, обладающих высокими механическими свойствами и структурной стабильностью.
3. Разработка литейных инструментальных сплавов на основе железа,
обладающих высокими характеристиками при обработке вязких и
труднообрабатываемых материалов.
4. Разработка технологических приемов, обеспечивающих стабильно высокие
свойства литого инструмента.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 статьи, получено авторское свидетельство. Материалы работы отражены также в 2 технических отчетах.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 5 глав основного текста, выводов, списка литературных источников и приложения, изложена на 155 страницах .содержит 19 таблиц, 43 рисунка.
