Введение к работе
Актуальность темы. Среди известных технологических методов производства режущего инструмента порошковая металлургия занимает особое место, так как позволяет не только свести к минимуму, а во многих случаях и полностью исключить механическую обработісу, но и увеличить стойкость металлообрабатывающего инструмента. Порошковые инструментальные стали, в том числе быстрорежущие, имеют перед сталями обычной" металлургической технологии целый ряд преимуществ, глазница ль йэторых пеллетггї гснте?кная СКЛОННОСТЬ К ПОСТУ аустенитного верна, равномерное распределение и дисперсность карбидной фазы, хорошая шлифуемость, повышенный уровень механических и эксплуатационных характеристик., Работа выполнена в рамках Региональной научно-технической программ "Порошковые технологии инструментального производства", предусматривающей создание в г.Туле массового производства конкурентоспособного металлорежущего инструмента из порошковых сталей.
"Благодари исследованиям, проведенным в нашей стране и ва рубежом, накоплен большой лкспериментш!ьный и теоретический материал о структуре и свойствах порошковых быстрорежущих сталей. Рысо-кий уровень свойств инструмента, изготовленного с использованием горячего кзостатического прессования (ГйШ. последующих экструзии или горячей ковки, сконцентрировал внимание исследователей преимущественно на компактных материалах, полученных с помощью указанных процессов. Значительно менее изучено получение инструмента ив водо- и газораспыленных порошков, подвергнутых холодному прессованию и последующему спеканию, хотя этот способ является наиболее экономически эффективным, так как дает возможность изготавливать - режущий инструмент простой и сложной формы, обеспечивает высоки;'! КИМ. и может быть испольвован в массовом производстве. Не выработана единая точка ерения об оптимальной среде и режимах ра-финирующе-смягчающего отжига водораспыленного пооошка. Явно недостаточнее внимание исследователи и производственники уделяю-: проблеме изменения химического состава в приповерхностных слоях частиц перопкз ?> процессе высокотемпературного вакуумного отжига и его влі;;ш:;;ї но. сгрукгугу мз^-рн-чт. 'і.орм!'.ру;>.гл'К)Ся при последую-щем спекании.
Автор защищает;
- закономерности структурообразования порошковых быстрореку-
щих сталей на различных этапах передела;
- - выявленные, зависимости влияния различных видов предварительной обработки порошка на формирование структура в процессе спекания прессовок;
феноменологическую модель формирования феррито-карбвдногс каркаса в спеченных заготовках из порошковой быстрорежущей стали 10Р6М5, подвергнутых восстановительному отжигу в вакууме;
способ предварительной термической обработке порошка к предложенный на его основе режим рафинирующе-смягчающэй обработки в атмосфере остро осушенного вс~орода, а также экономичный способ осушки водорода с использованием отходов^ хрома, обеспечивающий восстановительный характер атмосферы во всем интервале температур процесса;
закономерности влияния температурно-временных параметров низкотемпературных стадий спекания на остаточное содержание кислорода, плотность и размер карбидной фазы в спеченных заготовках;
рекомендации по выбору технологических параметров спекания изделий из порошков быстрорежущей стали 10Р6М5 в промышленных условиях, а " также введению в смесь микродобавок бора с целью активирования процесса спекания и снижения остаточного содержания кислорода .
Цель работы; изучение закономерностей .структурообразования порошковых быстрорежущих сталей на различных этапах передела і! разработка на этой основе энергосберегающей технологии изготовления режущего инструмента. Научная новизна.
установлено, что каркас, образующийся в структуре заготовок из порошка, подвергнутого рафинирующе-смягчающем1, вакуумном> отжигу, представляет ' собой ферритную сетку с грубыми карбидкьш включениями цементитного типа. Предложена феноменологическая модель формирования феррито-карбидного каркаса, установлен ь*еханизк и причини его образования;
с использованием термодинамические расчетов показана і экспериментально .подтверждена бозмойнссть восстановления остаточ-
ного кислорода в порошке на начальних стадиях спекания в вакууме еа счет избыточного углерода, содержащегося в порошке;
предложен принципиально новый подход к выбору режимов ра-финирующе-смягчающей предварительной обработки водсраспылеиного порошка быстрорежущей стали, обеспечивающий низкое содержание остаточного кислорода и хорошую прессуемость порошка;
определено влияние температурно-временных параметров низкотемпературных стадий спекания в вакууме на остаточное содержание кислорода и плотность спеченных заготовок.
Практическая ценность. Р.бота ^иполкег.а в рамках Региональной научно-технической программы "Порошковые технологии инструментального производства" в период 1993-1996 гг.
Разработана технология и определены оптимальные параметры рафинирующе-смягчающей термической обработки водораспыленного порошка быстрорежущей стали 10Р6М5 в водороде, создана лабораторная установка для ее проведения, предложен экономичный способ осушки водорода с использованием отходов хрома.
Определены'оптимальные температурно-временные параметры процесса спекания заготовок металлорежущего инструмента из водорас-пшенных порошков, быстрорежущей стали, подвергнутых рафинируп-де-смягчающей обработке в атмосфере водорода, обеспечивающие получение плотности не ниже 98 % от теоретической, размер частиц избыточной фаза 3. ;.4 мкм и остаточное содержание' кислорода 0,03...0,04 Z.
Предложено разделение процесса спекания на два этапа: низко-
и высоковакуумный, проводимые на различном оборудовании, что поз
волит снизить натруеку не вксеїтаакуумнсе оборудование. Разрабо-,
ткни рекомендации по активизации спекания хслсднопрессованных за
готовок л& порошка с пониженной прессуемостью с "использованием
микродобавок бора. .
Результаты бали использованы АО "Паяема-Тулачермет" и ГНПП "~ш;аи!' при рагра^отко технологических "..орачетров производства порошка* быстрсрокурэй сг&Л'Л iOPOf'io и изделий ИЗ них, что позволило уменьшть 8й*>рго-'и трудозатраты гр>: рнфишфующе-смг,['чкос\е?4 г.одороднсм от.чйге и спекании, повысить качество порошка н спечен-
vox -заготовок. Продолжительность предварительной высокотемпературной обработки порошка снизилась с 44 до 6...8 ч.
Апробшщя. работы. Результаты работы обсуждены на следующих конференциях: Вторые Демидовские чтения (г. Тула, 1996 г.), V Международная конференция "Актуальные проблемы материаловедения в металлургии"(Новокузнецк, 1997 г.), Всероссийская молодежная научная конференция "XXIII Гагаринские чтения" (г.Москва, 1997 т.), Международная конференция "Взаимодействие дефектов и ' неупругие явления в твердых телах" (Тула, 199? г.), II региональная научно-практическая конференция "Повышение долговечности оборудования и восстановление деталей машин: опыт, проблемы, перспективы" (Новомосковск, 1997 г.).
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, четырех приложений и списка цитируемой литературы,.включающего 149 наименований. Работа изложена на 124 страницах машинописного текста к. содержи 23 рисунка и 6 таблиц.
