Вісник НАН України. 2016. № 12. С. 39-47
https://doi.org/10.15407/visn2016.12.039
ГОГАЄВ Казбек Олександрович –
член-кореспондент НАН України, завідувач відділу диспергування матеріалів та пластичної деформації прокатуванням Інституту проблем матеріалознавства ім. I.М. Францевича НАН України
НОВІ РІШЕННЯ В ТЕХНОЛОГІЯХ ПОРОШКОВОЇ МЕТАЛУРГІЇ – ШЛЯХ ДО ПІДВИЩЕННЯ ЯКОСТІ МЕТАЛОПРОДУКЦІЇ
За матеріалами наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 26 жовтня 2016 року
У доповіді на прикладі трьох розроблених технологій показано переваги методів порошкової металургії. Впровадження у виробництво різального інструменту, виготовленого з порошків швидкорізальних сталей, забезпечує значне підвищення стійкості порівняно з інструментом аналогічних марок, отриманим традиційним способом. При використанні методу асиметричного прокатування порошків забезпечується висока якість прокату і знижуються енерговитрати на його виготовлення, а використання порошкових модифікаторів у виробництві сільськогосподарських знарядь з високоміцного чавуну значно підвищує їх зносостійкість.
Ключові слова: порошкові швидкорізальні сталі, асиметричне прокатування, міцність, деформація, високоміцний чавун з кулястим графітом.
Нині в усьому світі відчувається нестача енергетичних і сировинних ресурсів, що вимагає раціонального підходу до оцінки економічної ефективності використовуваних технологічних процесів. У зв’язку з цим використання методів порошкової металургії при виготовленні деталей для різних галузей машино- і приладобудування, побутової і оргтехніки сприяє істотному скороченню енерго- і ресурсовитрат. Крім того, методи порошкової металургії дають можливість збільшити ресурс роботи матеріалів.
Порошкова металургія інструментальних сталей. У 70-х роках минулого століття в різні галузі промисловості почали широко впроваджувати високоміцні важкооброблювані сталі та сплави на основі нікелю і титану. Одним з найважливіших завдань того часу було підвищення стійкості різального інструменту для обробки цих матеріалів. Проте слід зазначити, що резерви підвищення якості швидкорізальних сталей (ШС) традиційного способу виробництва (плавка, розливання в зливки) дуже обмежені. Встановилася також марочна структура споживання ШС, що відповідала рівню розвинених країн. Найбільшого прогресу у підвищенні якості ШС було досягнуто при використанні технології порошкової металургії, коли за рахунок високої швидкості охолодження 103–106°С/с стримується зростання карбідної фази, внаслідок чого середній розмір карбідів становить 0,5–2 мкм. Є два методи отримання порошків ШС: розпилення розплаву металу газом або водою високого тиску. Порошок, розпилений газом, має сферичну форму частинок, високу твердість і погано формується; порошок, розпилений водою, має розгалужену форму і добре формується.
Світова практика використання порошків інструментальних сталей віддає перевагу порошкам газового розпилення. Це пов’язано з тим, що порошки водного розпилення мають високий вміст кисню (до 0,3%) і при спіканні заготовок з цих порошків для видалення кисню потрібно використовувати рідкофазне спікання, яке призводить до зростання карбідної фази і, як наслідок, до зниження механічних характеристик сталі. Основною промисловою технологією виготовлення ШС з порошків, отриманих розпиленням газом, є шведська технологія ASEA-STORA – процес, у якому отриманий порошок завантажують у капсули з маловуглецевої сталі діаметром Ø 450 мм. Далі капсули піддають гідро- та газостатичному пресуванню, куванню та прокатуванню.
В Інституті проблем матеріалознавства ім. I.М. Францевича НАН України було розроблено технологію отримання кінцевого різального інструменту з порошків ШС, розпилених газом.