Hot Isostatic Pressing of Carbide Steels from Chip Waste of Metal Cutting Production

Abstract

Представлены результаты исследований процесса изготовления карбидосталей. При исследовании использован порошок, полученный из стружковых отходов стали Р6М5, порошок карбида титана фракции 5/3 мкм и технический углерод. Рассмотрены три состава карбидосталей.Принята следующая схема изготовления карбидосталей: отмывка и размол стружковых отходов – смешивание и пластификация шихты – холодное формование шихты – прессование в капсуле – спекание и изотермический отжиг в вакууме – заварка, дегазация и герметизация капсул – горячее изостатическое прессование – осадка полученных заготовок.Для исследуемой порошковой шихты определялись показатели прессуемости в интервале давлений 200...700 МПа. Установлено, что увеличение доли карбидов в шихте снижает прессуемость. Для формования брикетов рассматриваемых порошковых смесей рекомендовано использовать большое давление, что обеспечит бόльшую относительную плотность после спекания.Была выбрана оптимальная температура спекания брикетов и листов – 1150 °С, которая обеспечивает получение после спекания максимальной относительной плотности и исключает оплавления прессовок в процессе спекания. После спекания и изотермического отжига микроструктура прессовок состоит из равномерно распределенных карбидов в матрице из сорбита и пор.Горячее изостатическое прессование выполнено при температуре 1150 °С, давлении 200 МПа, в среде аргона, выдержке при заданной температуре и давлении 120 мин, охлаждении со скоростью 180 °С/ч до 400 °С, далее – охлаждение на воздухе. При исходной относительной плотности спеченных заготовок порядка 65…75 % цикл ГИП гарантирует их компактирование.Горячая осадка компактных газостатированных заготовок при различной степени обжатия проводилась для придания им приближенной к диску формы для последующего изготовления опытных дисковых фрез. Показано, что степень обжатия при горячей осадке способствуют дроблению карбидной фазы, формируют благоприятную микроструктуру. Карбидная неоднородность во всех полученных материалах не хуже 1 балла (шкала 2) по ГОСТ 19265–73.Из полученных материалов были изготовлены дисковые фрезы, которые прошли стандартную термическую обработку для стали Р6М5 и показали более высокую стойкость по сравнению с инструментами, изготовленными из аналогичной стали по обычной металлургической технологии.