СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОРОШКОВОЙ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ Российский патент 1996 года по МПК B22F3/18 

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано при изготовлении горячекатаных листов из порошковой безвольфрамовой быстрорежущей стали.

Известен способ прокатки листа из быстрорежущих сталей умеренной теплостойкости, включающий нагрев заготовки (сутунки) до температуры 1050 - 1100^o (прокатку в лист, завершающуюся при температуре 900 870^oС с максимальным обжатием заготовки на первых проходах (степень деформации 30 40).

Недостатком известного способа являются неудовлетворительные механические свойства инструмента, изготовленного из полученного данным способом листового материала.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления изделий из порошковой безвольфрамовой быстрорежущей стали, включающий заполнение капсул порошком, герметизацию, нагрев, горячее газостатическое прессование, горячую ковку [2]
Недостатком известного способа являются низкие значения ударной вязкости и прочности при изгибе, вызванные недостаточной плотностью получаемого листа.

Цель изобретения повышение механических свойств листа.

Цель достигается тем, что в способе получения горячекатаного листа из порошковой безвольфрамовой быстрорежущей cтали, включающем выплавку стали в индукционной печи, распыление азотом, заполнение капсул порошком с вакуумированием и продувкой азотом, гидростатическое прессование, нагрев и горячее газостатическое прессование капсул с порошком, горячую ковку прессовок и горячую прокатку при промежуточном отжиге после каждой горячей деформации, прокатку осуществляют при нагреве заготовки до 950 1000^oС, первые проходы проводят со степенью деформации ε = 20-22%, а завершают прокатку в температурном интервале сверхпластичности стали 780 800^oС со степенью деформации не менее 50 что обеспечивает динамическую рекристаллизацию феррита, которая позволяет получить мелкое аустенитное зерно после окончательной термической обработки.

Достижение цели изобретения иллюстрируется таблицей.

Пример. Порошок стали для реализации способа был изготовлен на заводе "Днепроспецсталь" газодинамическим распылением шихтового материала азотом. Годный порошок засыпался в капсулы ⊘500 мм и высотой 1720 мм, которые виброуплотнялись, подвергались вакуумированию с последующей продувкой азотом и герметизировались. Капсулы с порошком подвергались гидростатическому прессованию давлением 290 МПа и передавались на загостат, где после предварительного нагрева подвергались горячему газостатическому прессованию давлением 100 МПа. Прессованная заготовка ⊘450 и длиной 1500 мм подвергалась отжигу, нагреву в камерных печах и ковке на прессах усилием 60 МН, 12,5 МН, 6,3 МН с последующим отжигом и обработкой готовых поковок.

Горячая прокатка поковок в лист толщиной 10 мм проводилась на стане "960" завода "Серп и молот" при начальной температуре 950^oС и степени деформации на первых проходах 20 а на завершающем этапе при 800^oС и степени деформации 50% Прочность на изгиб, полученного при таком режиме горячекатаного листа с поперечном направлении составляет 4700 МПа, в продольном направлении 4800 МПа, ударная вязкость в поперечном направлении 90 Дж/см² и в продольном направлении 100 Дж/см².

Как видно из таблицы, прочность на изгиб в продольном направлении по предлагаемому способу находится в пределах 4800 5200 МПа, прочность на изгиб в поперечном направлении 4700 5100 МПа, ударная вязкость в продольном направлении по предлагаемому способу находится в пределах 4800 5200 МПа, прочность на изгиб в поперечном направлении 4700 5100 МПа, ударная вязкость в продольном направлении в пределах 100 120 Дж/см², ударная вязкость в поперечном направлении в пределах 90 110 Дж/см².

Следовательно, предлагаемый способ обеспечивает значительное повышение механических свойств листа.

При нагреве заготовки до температуры, превышающей 1000^oС, образуется крупное аустенитное зерно, что приводит к значительному снижению механических свойств получаемых изделий. Нагрев под прокатку до температуры ниже 950^oС не дает пластичности, требуемой при прокатке заготовки в лист.

Установлено, что процесс рекристаллизации феррита проходит активно именно в температурной области сверхпластичности (А_с+10^o).

Объяснить происходящее можно следующим образом.

На начальном этапе деформации накапливаются несовершенства кристаллического строения, стимулирующее рекристаллизацию феррита, которая характеризуется появлением мелких (1,0 3,0 мкм) равноосных зерен. Это становится возможным при степени деформации ε не менее 50 и температуре деформации не ниже 780^oС и не выше 700^oС. Происходящая рекристаллизация феррита приводит к такому измельчению зерна, при котором становится возможной микрозеренная сверхпластичность стали.

Сущность изобретения: прокатку листа осуществляют при нагреве заготовки до 950 - 1000^oС, первые проходы проводят со степенью деформации 20 - 22 %, а завершают прокатку в температурном интервале сверхпластичности стали 780 - 800^oС со степенью деформации не менее 50 %. 1 табл.

Способ получения изделий из порошковой безвольфрамовой быстрорежущей стали, включающий выплавку стали в индукционной печи, распыление азотом, заполнение капсул порошком, вакуумирование и продувку азотом, гидростатическое прессование, нагрев, горячее газостатическое прессование капсул с порошком и горячую ковку с промежуточными отжигами, отличающийся тем, что после горячей ковки осуществляют прокатку при нагреве до 950 1000^oC, первые проходы проводят со степенью деформации 20 22% а завершают прокатку в температурном интервале сверхпластичности стали при 780 800^oC со степенью деформации не менее 50% с последующим отжигом.