Павлиго Тетяна Михайлівна. Технологічні особливості одержання карбідосталей на основі швидкорізальної сталі з використанням гарячого штампування порошкових заготовок в пористих оболонках

Краткое описание

Павлиго Тетяна Михайлівна. Технологічні особливості одержання карбідосталей на основі швидкорізальної сталі з використанням гарячого штампування порошкових заготовок в пористих оболонках : Дис... канд. наук: 05.16.06 2007

Павлиго Т.М.Технологічні особливості одержання карбідосталей на основі швидкорізальної сталі з використанням гарячого штампування порошкових заготовок в пористих оболонках. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.16.06 - Порошкова металургія та композиційні матеріали. - Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, Київ, 2007.
Приведено нове рішення науково-технічної задачі встановлення закономірностей одержання карбідосталі Р6М5Ф3 20 % ТіС методом гарячого штампування неспечених порошків в оболонках і розробки технологічного процесу виготовлення з неї високозносостійких виробів конструкційного призначення.
Рекомендовано використовувати на практиці співвідношення розмірів дисперсних твердих включень і матричного матеріалу як 1:(2,5...5), при цьому верхній розмір часток ТіС не повинен перевищувати 3 мкм.
Встановлено особливості гарячого ущільнення заготовок із шарів порошку й оболонки. Від співвідношень значень щільностей та фізичних властивостей (твердості, міцності і пластичності) шарів залежить напрямок швидкості течії матеріалів і, як наслідок, кінцевий розподіл показників напружено-деформованого стану. Для цих умов вперше отримано графічну залежність пресованості порошку карбідосталі при гарячому штампуванні від температури 11800С.
Вивчено структуру карбідосталі, штампованої в оболонках від 11800С. Показано, що досягнута відносно рівномірна дисперсність матеріалу. Відсутня дифузійна розчинність легуючих елементів (W, Mo, V, Cr) швидкорізальної сталі в карбіді титану.
Штампована карбідосталь за своїми механічними властивостями (міцність на згин, ударна в’язкість) займає проміжне положення між спеченою у вакуумі і штампованою із спеченої заготовки. Показники трибологічних характеристик не нижче таких для карбідосталей, виготовлених іншими методами (штампуванням спечених заготовок і екструзією).
Розроблено нові технологічні схеми процесів розмелу шихт карбідосталей, виготовлення пресуванням заготовок (шихт в оболонках), гарячого ущільнення заготовок в оболонках.

1. У дисертації на основі результатів теоретичних і експериментальних досліджень приведено нове рішення науково-технічної задачі встановлення закономірностей одержання карбідосталі Р6М5Ф3 20 % ТіС методом гарячого штампування неспечених порошків в оболонках і розробки технологічного процесу виготовлення з неї високо зносостійких виробів конструкційного призначення. Розроблена технологія забезпечує можливість механо-термічної обробки порошкових шихт, які не формуються, вироблення виробів зі зносостійкими шарами, високу якість і економічність продукції, а також підвищення продуктивності промислового устаткування, яке використовується у відповідних промислових технологічних лініях.
2. Методом комп'ютерного моделювання процесу укладання часток полідисперсної шихти карбідосталі Р6М5Ф3 20 % ТіС встановлено співвідношення їх розмірів, яке забезпечує відносно рівномірний розподіл твердих включень у матричному матеріалі. Рекомендовано використовувати на практиці співвідношення розмірів дисперсних твердих включень і матричного матеріалу як 1:(2,5...5), при цьому верхній розмір часток ТіС не повинен перевищувати 3 мкм. Для цього
Рис. 7. Технологічна схема виготовлення деталі «опора»:
а виріб;
б креслення виробу;
в- схема
запропоновано технологічну схему, яка передбачає попередній розмел порошку ТіС і забезпечує заданий розмір твердих включень у кінцевому продукті.
3. Методом комп'ютерного моделювання встановлено особливості гарячого ущільнення заготовок із шарів порошку й оболонки, що виражаються в безперервній взаємозалежній зміні їхньої щільності, фізичних і деформаційних властивостей. Від співвідношень значень щільностей та фізичних властивостей (твердості, міцності і пластичності) шарів залежить напрямок швидкості течії матеріалів і, як наслідок, кінцевий розподіл показників напружено-деформованого стану. Для цих умов вперше отримано графічну залежність пресованості порошку карбідосталі при гарячому штампуванні від температури 11800С, що дозволяє при проектуванні технологічного процесу розраховувати необхідні тиски, зусилля і затрачувану енергію на ущільнення шихти.
4. Вивчено структуру карбідосталі, штампованої в оболонках від 11800С. Показано, що як і в карбідосталях іншого походження досягнута відносно рівномірна дисперсність. Формування мікроструктури гарячештампованої карбідосталі, як і в спечених сталях, визначається утворенням евтектики, яка складається, в основному, з карбідів легуючих елементів (W, Mo, V, Cr) швидкорізальної сталі, однак при цьому відсутня їх дифузійна розчинність в карбіді титану.
5. Метод гарячого штампування порошкових шихт в оболонках дозволяє забезпечити досить високий рівень пружно-пластичних характеристик і фізико-механічних властивостей карбідосталі, щоб використовувати її у виробництві зносостійких конструкційних виробів. Показано, що штампована карбідосталь з середньою відносною щільністю 95 %, по своїх механічних властивостях (міцність на згин, ударна в’язкість) займає проміжне положення між спеченою у вакуумі і штампованою із спеченої заготовки. Показники трибологічних характеристик не нижче таких для карбідосталей, виготовлених іншими методами (штампуванням спечених заготовок і екструзією).
6. Розроблено нові технологічні схеми процесів розмелу шихт карбідосталей, виготовлення пресуванням заготовок (шихт в оболонках), гарячого ущільнення заготовок в оболонках, що визначає практичне значення результатів проведених досліджень. На технологічну схему розмелу отримано два патенти (України і Росії).
7. Проведено дослідно-промислову перевірку розробленої технології на підприємстві порошкової металургії ТОВ Інтер-Контакт-Пріор”. З карбідосталі Р6М5Ф3 20 % ТіС виготовлено партію зносостійких деталей (2 тис. шт.) з заданими трибологічними властивостями. Доведено можливість і доцільність промислового використання розробленої технології.