Получение износостойкой порошковой карбидостали на основе быстрорежущей стали и карбида титана методом горячей штамповки

• Автор: Пломодьяло, Роман Леонидович
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 203 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Спеченные износостойкие конструкционные материалы

1.2 Спеченные карбидостали

1.2.1 Сое гав и свойства

1.2.2 Структура

1.3 Способы и технология получения карбидосталей

1.3.1 Приготовление смесей порошков карбидосталей

1.3.2 Прессование и спекание порошковых карбидосталей

1.3.3 Изостатическое горячее прессование и горячая экструзия

1.3.4 Горячая штамповка карбидосталей
1.4 Выводы
2. МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Исследуемые материалы
2.2 Выбор оборудования
2.3 Исследование свойств порошков
2.4 Укладка частиц в размолотой смеси порошков
2.5 Компьютерное моделирование процесса горячей штамповки на
основе метода конечных элементов
2.6 Исследование механических свойств горячештампованного материала
2.7 Выводы
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ РАЗМОЛА ПОРОШКОВ КАРБИДОСТАЛИ В АТТРИТОРЕ .
3.1 Особенности укладки частиц в полидисперсной смеси
3.2 Установление параметров процесса размола порошков карбидостали
3.3 Влияние размола на свойства размолотых порошков
3.4 Технология приготовления шихты из порошков карбидостали
3.5 Выводы
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРОЦЕССА
УПЛОТНЕНИЯ ЗАГОТОВОК ИЗ ПОРОШКА КАРБИДОСТАЛИ И СВОЙСТВ ГОРЯЧЕШТАМПОВАННОГО МАТЕРИАЛА
4.1 Моделирование процесса горячей штамповки
4.1.1 Штамповка заготовки с оболочкой, имеющей сквозное
отверстие
4.1.2 Штамповка заготовки с оболочкой, имеющей донышко
4.1.3 Штамповка заготовки с донышком, превышающим по
толщине слой карбидостали
4.2 Закономерности и особенности горячей штамповки
4.2.1 Технология изготовления порошковых заготовок под
штамповку
4.2.2 Уплотпяемость порошка карбидостали в оболочке
4.2.3 Распределение плотности в объеме штампованного изделия
5 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СТРУ1СГУРООБРАЗОВАНИЯ И СВОЙСТВ ГОРЯЧЕЙГГАМПОВАННОГО МАТЕРИАЛА
5.1 Фазовый и элементный состав порошка быстрорежущей стали
5.2 Структурообразование при нагреве спекании порошковой заготовки карбидостали
5.3 Структурообразование при горячем деформировании карбидостали
5.4 Влияние режимов термообработки па структуру карбидостали
5.5 Упругопласгическис свойства карбидостали
5.6 Механические свойства карбидостали
5.7 Износостойкость карбидостали
5.8 Выводы ,
6. ПРИМЕР ОПЫТНОПРОМЫШЛЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КАРБИДОСТАЛИ
6.1 Технологическая схема изготовления изделия
6.1.1 Характеристика исходного порошкового сырья
6.1.2 Предварительная обработка порошка ТС
6.1.3 Приготовление шихты железографит
6.1.4 Совместный размол порошков стали Р6М4ФЗК5Х4 и Т1С
6.1.5 Отжиг размолотой шихты
6.1.6 Изготовление заготовки под штамповку
6.1.7 Нагрев заготовок под штамповку
6.1.8 Горячая штамповка
6.1.9 Механическая обработка корпуса детали
6.1. Термическая обработка
6.1. Шлифование поверхностного слоя карбидостали
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Карбидостали применяются в качестве конструкционных износостойких материалов, режущего инструмента и инструмента для обработки материалов давлением. Уже накоплен большой научный материал по созданию и свойствам карбидосталсй разнообразного химического состава, разработ ке методов их получения, а также определенный опыт их промышленного применения [4, , , , , , , 3]. Этот научный и производственный опыт однозначно подтверждает перспективность карбидосталей и дает основания для постановки новых научных и прикладных исследований с целью расширения номенклатуры карбидосталей, изучению их структуры и свойств и созданию современных прогрессивных методов изготовления деталей из них. Карбидостали первоначально разрабатывались как сплавы, по своим свойствам промежуточные между инструментальными сталями и твердыми сплавами. Объемное содержание тугоплавкой фазы в карбидосталях было значительно больше, чем в инструментальных сталях, но меньше, чем в твердых сплавах. Это позволило после соответствующей термообработки подвергать их всем видам механической обработки. Такие сплавы содержат обычно до % объемных долей карбидов. Карбидостали указанною состава можно считать «традиционными» в отличие от тех, которые содержат больше тугоплавкой фазы. Сталь придает сплавам способность термически и механически обрабатываться, а карбидные зерна - износостойкость. Можно обеспечить такую твердость связки после термической обработки, что сплавы приобретают интегральную твердость, не уступающую твердости ряда вольфрамовых и без-вольфрамовых твердых сплавов. Однако, благодаря большему содержанию металлической фазы у них выше пластичность и вязкость. Проведены обширные исследования [, ] с целью использования в качестве твердой тугоплавкой фазы карбида вольфрама (\|ГС), карбида ти тана (ПС), карбида титана, легированного хромом, (П(С,Сг)), карбонигрида титана (П(С,М)), карбида хрома (Сг? С2) . Установлено, что карбидосталь с ПС уступает карбидостали с УС по некоторым свойствам: она обладает меньшей теплопроводностью и большим коэффициентом термического расширения (к. Вместе с тем, у карбидосталей с ПС более высокая жаростойкость, пониженный коэффициент зрения при скольжении по металлическим материалам; основное преимущество - более низкая стоимость [, , 6, 4]. TiC. Применение легированного TiC (азотом, хромом) имеет ряд преимуществ с 'точки зрения улучшения физико-механических и технологических свойств, но они нивелируются усложнением технологического процесса получения легированного карбидотитана и, как следствие, его более высокой стоимостью. В связи с указанными причинами карбидостали с TiC в промышленном производстве получили наибольшее распространение. Первоначально в качестве металлической составляющей в карбидоста-лях использовали углеродистые стали, которые в дальнейшем с целью повышения твердости материалов были заменены легированными марок ХМ, Х4Н2М8, ХН, ХМ2, Х6ВЗМ, 5Х6ВМ2, Р, Р9К5, Р6М5 и др. Большинство известных карбидосталей имеют стальные связки, содержащие значительное количество хрома, никеля, молибдена, углерода. Эти элементы в процессе изготовления карбидостали за счет хорошей смачиваемости карбидных зерен стальным расплавом обеспечивают высокие механические свойства изделий [, , , ]. Физико-механическис свойства некоторых карбидосталей различных химических составов приведены в таблице 1. Стали изготовляли методом жидкофазного спекания. Крупность порошка TiC составляла 23 лиси, крупность металлических компонентов - в среднем мкм. Известно, что прочность па изгиб и твердость карбидосталей зависит в основном от химического состава карбида, химического состава и количества связки, продолжи тельности спекания, а ударная вязкость - главным образом от количества связки. На многие механические характеристики влияет остаточная пористость. Поры являются концентраторами напряжения, они понижают прочность на сжатие и изгиб, ударную вязкость и твердость. Абразивный износ карбидосталей существенно зависит от размера зерен карбидной фазы и состава стальной связки. С уменьшением размеров зерен карбида титана стойкость карбидостали при абразивном износе повышается.