[go: up one dir, main page]

RU2483123C1 - Method of making composite tool material - Google Patents

Method of making composite tool material Download PDF

Info

Publication number
RU2483123C1
RU2483123C1 RU2012109590/02A RU2012109590A RU2483123C1 RU 2483123 C1 RU2483123 C1 RU 2483123C1 RU 2012109590/02 A RU2012109590/02 A RU 2012109590/02A RU 2012109590 A RU2012109590 A RU 2012109590A RU 2483123 C1 RU2483123 C1 RU 2483123C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cast iron
temperature
steel
ingot
forging
Prior art date
Application number
RU2012109590/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Григорьевич Гуревич
Виктор Евгеньевич Овсянников
Елена Александровна Чудинова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет"
Priority to RU2012109590/02A priority Critical patent/RU2483123C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2483123C1 publication Critical patent/RU2483123C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Forging (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: proposed method comprises loading charge composed of the mix of steel and iron chips into alundum crucible, smelting in furnace at 1250-1300°C, holding at said temperature for 3-4 min, unloading from the furnace and tempering in water to produce a ledeburite form inhomogeneity composed of white pig iron. Then, obtained ingot is heated to 680-800°C, forged and tempered to obtain composite structure martensite-white pig iron.
EFFECT: simplified process, homogeneous properties.
1 tbl, 8 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к металлургии, а именно к способу получения износостойкого композиционного инструментального материала сталь - белый чугун и может быть использовано в машиностроении для производства дешевого инструмента (выглаживателей для деталей из цветных металлов).The invention relates to metallurgy, and in particular to a method for producing a wear-resistant composite tool material steel - white cast iron and can be used in mechanical engineering for the production of low-cost tools (smoothers for parts from non-ferrous metals).

В настоящее время все более широкое применение находят композиционные материалы - материалы, состоящие из двух или более компонентов, различающихся по своему химическому составу и разделенных выраженной границей. Такие материалы имеют свойства, отличающиеся от свойств составляющих их компонентов.Currently, composite materials are finding wider application - materials consisting of two or more components that differ in their chemical composition and are separated by a pronounced boundary. Such materials have properties that differ from those of their constituent components.

Лазерное упрочнение существенно повышает износостойкость поверхности чугунных деталей за счет оплавления поверхности, быстрого охлаждения и получения слоя белого чугуна. Дорожки лазерного упрочнения имеют грубую шероховатую поверхность и по внешнему виду напоминают сварные швы (Самсонов В.И., Шныбкин B.C., Бойцов П.Ю. Лазерная закалка чугунных деталей станков // МиТОМ, 1989. №11. С.6-9).Laser hardening significantly increases the wear resistance of the surface of cast iron parts due to surface melting, rapid cooling and obtaining a layer of white cast iron. Laser hardening tracks have a rough rough surface and resemble welds in appearance (Samsonov V.I., Shnybkin B.C., Boytsov P.Yu. Laser hardening of cast-iron machine parts // MiTOM, 1989. No. 11. P.6-9).

К основным недостаткам этого способа надо отнести сложность и высокую стоимость лазерных установок, низкую стойкость рабочих органов лазера, низкий КПД лазера, необходимость нанесения светопоглощающих покрытий, низкую производительность, недостаточную глубину износостойкого слоя, неравномерность его свойств, невозможность упрочнения низкоуглеродистых сталей.The main disadvantages of this method include the complexity and high cost of laser systems, low resistance of the laser working bodies, low laser efficiency, the need for light-absorbing coatings, low productivity, insufficient depth of the wear-resistant layer, the unevenness of its properties, the impossibility of hardening low-carbon steels.

Известен процесс получения инструментального композиционного материала сталь - белый чугун, который применяется для выглаживания деталей из цветных металлов (Гуревич Ю.Г., Марфицын В.В. Электроконтактная химико-термическая обработка инструментальной стали для выглаживателей // Технология машиностроения, 2009, №4. - с.23-25).The known process for producing instrumental composite material steel - white cast iron, which is used for ironing parts from non-ferrous metals (Gurevich Yu.G., Marfitsyn V.V. Electrocontact chemical-thermal treatment of tool steel for ironers // Engineering Technology, 2009, No. 4. - p.23-25).

Белый чугун имеет низкий коэффициент трения и высокую твердость (износостойкость), поэтому он, в отличие от металлокерамики, применяющейся для выглаживателей, не допускает задиров при выглаживании.White cast iron has a low coefficient of friction and high hardness (wear resistance), so it, unlike the cermets used for smoothers, does not allow scoring during ironing.

Процесс получения слоя белого чугуна на стали основан на эвтектическом (контактном) плавлении железа и графита. Для того чтобы процесс был управляемым, использовался локальный нагрев за счет электроконтактного выделения тепла.The process of obtaining a layer of white cast iron on steel is based on eutectic (contact) melting of iron and graphite. In order for the process to be controlled, local heating was used due to electrical contact heat generation.

Установка для электромеханической обработки (ЭМО) состоит из привода вращения детали, источника питания постоянного или переменного тока и устройства для подвода тока к ролику-электроду (Фиг.1). Через место ее контакта с поверхностью детали пропускают ток, который вследствие большого контактного сопротивления вызывает сильный нагрев поверхности детали до 1250-1350°С. В качестве ролика-электрода применяли графит. В результате поверхностный слой стальной детали, толщиной до 1,00 мм, превращался в каплю жидкого чугуна, которая после охлаждения с большой скоростью отбеливалась (Фиг.2).Installation for electromechanical processing (EMO) consists of a rotation drive part, a DC or AC power source and a device for supplying current to the roller electrode (Figure 1). A current is passed through the place of its contact with the surface of the part, which, due to the large contact resistance, causes a strong heating of the surface of the part to 1250-1350 ° C. Graphite was used as a roller electrode. As a result, the surface layer of the steel part, up to 1.00 mm thick, turned into a drop of molten iron, which bleached at high speed after cooling (Figure 2).

Белый чугун получался в виде дорожек, напоминающих сварочные швы. После шлифовки на поверхности детали получали износостойкий композиционный материал сталь - белый чугун (Фиг.3). Пористые детали из порошковой стали ПК60 с покрытием ≥20% показали износостойкость при абразивном износе соизмеримую с хромистым чугуном.White cast iron was obtained in the form of tracks resembling welding seams. After grinding on the surface of the part, a wear-resistant composite material steel - white cast iron was obtained (Figure 3). Porous parts made of PK60 powder steel with a coating of ≥20% showed abrasion resistance comparable with chrome cast iron.

Описанный способ получения износостойкого композиционного материала сталь - белый чугун трудоемкий, так как требует изготовления специальной установки и пригоден только для плоских поверхностей детали.The described method of obtaining a wear-resistant composite material steel - white cast iron is laborious, as it requires the manufacture of a special installation and is suitable only for flat surfaces of the part.

Технический результат - значительное упрощение и удешевление производства технологии получения инструментального композиционного материала сталь - белый чугун.The technical result is a significant simplification and cheapening of the production of technology for producing instrumental composite material steel - white cast iron.

Технический результат достигается тем, что способ изготовления композиционного инструментального материала включает шихтовку, выплавку в печи, охлаждение и ковку слитка, при этом шихту составляют в виде смеси стальной и чугунной стружки, загружают в алундовый тигель, выплавку производят при температуре 1250-1300°С, выдерживают при этой температуре 3-4 мин, вынимают из печи и закаливают в воде, ковку слитка осуществляют при температуре 680-800°С, а затем подвергают закалке для обеспечения композиционной структуры мартенсит - белый чугун.The technical result is achieved by the fact that the method of manufacturing a composite tool material includes batching, smelting in an oven, cooling and forging an ingot, the mixture being made in the form of a mixture of steel and cast iron shavings, loaded into an alundum crucible, smelted at a temperature of 1250-1300 ° C, maintained at this temperature for 3-4 minutes, removed from the oven and quenched in water, the forging of the ingot is carried out at a temperature of 680-800 ° C, and then subjected to hardening to ensure the composition of martensite - white cast iron.

В печь, обеспечивающую температуру 1250-1300°С, помещается алундовый тигель, в который загружается стальная стружка, перемешанная со стружкой серого чугуна. Количество чугунной стружки должно обеспечивать общее содержание углерода в сплаве 1,6-1,7%. Тигель с шихтой помещают в печь, нагревают до температуры выше температуры плавления чугуна, выдерживают при этой температуре 3-4 минуты и быстро охлаждают в воде. Полученный слиток подвергают ковке и последующей закалке.An alundum crucible is placed in a furnace providing a temperature of 1250–1300 ° C, into which steel shavings mixed with shavings of gray cast iron are loaded. The amount of cast iron shavings should provide a total carbon content of 1.6-1.7% in the alloy. The crucible with the charge is placed in an oven, heated to a temperature above the melting point of cast iron, maintained at this temperature for 3-4 minutes and quickly cooled in water. The resulting ingot is subjected to forging and subsequent hardening.

Закалка слитка в воде обеспечивает в стали ледебуритную неоднородность в виде белого чугуна. После нагрева стали до температуры 680-800°С, ковки и закалки получали поковку со структурной неоднородностью мартенсит - белый чугун.Quenching of the ingot in water provides the ledeburite heterogeneity in steel in the form of white cast iron. After heating the steel to a temperature of 680-800 ° C, forging and hardening obtained forgings with structural heterogeneity martensite - white cast iron.

Пример. Чугунную и стальную стружки измельчали до размеров частиц 3-5 мм, помещали в смеситель типа «пьяной бочки» и смешивали в течение 8 час. Полученную смесь загружали в алундовый тигель (диаметр - 25 мм, высота - 100 мм). Тигель устанавливали в печь, нагревали до температуры 1250-1300°С, выдерживали 3-4 минуты при этой температуре, после чего охлаждали в воде.Example. Cast iron and steel shavings were crushed to particle sizes of 3-5 mm, placed in a mixer of the "drunken barrel" type and mixed for 8 hours. The resulting mixture was loaded into an alundum crucible (diameter 25 mm, height 100 mm). The crucible was installed in an oven, heated to a temperature of 1250-1300 ° C, held for 3-4 minutes at this temperature, and then cooled in water.

Слиток ковали при температуре 800-680°С и получали поковку, представляющую собой композиционный материал эвтектоидная сталь - доэвтектический белый чугун (Фиг.4).The ingot was forged at a temperature of 800-680 ° C and a forging was obtained, which is a composite material of eutectoid steel - pre-eutectic white cast iron (Figure 4).

Эксперименты показали, что получение композиционного материала с необходимой микроструктурой зависит от температуры нагрева и времени выдержки при этой температуре (см. таблицу).The experiments showed that the preparation of a composite material with the necessary microstructure depends on the heating temperature and the exposure time at this temperature (see table).

ТаблицаTable Температура нагревания смеси, °СThe temperature of the mixture, ° C Выдержка, минExposure min Микроструктура слитка до ковкиMicrostructure of the ingot before forging Макроструктура слитка после ковкиThe macrostructure of the ingot after forging Микроструктура поковкиForgings microstructure 1250-13001250-1300 <3-4<3-4 Ледебуритная сетка, Фиг. 5Ledeburite mesh, FIG. 5 Не проковалсяNot forged -- >3-4> 3-4 Видманштеттова структура, Фиг.6Widmannstett structure, Fig.6 Не проковалсяNot forged -- =3-4= 3-4 Тонкие включения ледебурита в мартенсите, Фиг.7Thin inclusions of ledeburite in martensite, Fig. 7 Хорошо проковалсяWell forged Включения ледебурита раздробились и вытянулись в стрелочки, Фиг.8The inclusions of ledeburite crushed and extended into arrows, Fig. 8 <1250<1250 3-43-4 Чугун не расплавилсяCast iron has not melted -- -- >1300> 1300 3-43-4 Чугун полностью растворился в сталиCast iron completely dissolved in steel -- --

Предлагаемый способ изготовления инструментального композиционного материала плавлением шихты, состоящей из отходов производства чугуна и стали, проще и дешевле известных способов, так как не требует:The proposed method for the manufacture of instrumental composite material by melting a mixture consisting of waste iron and steel production is simpler and cheaper than the known methods, since it does not require:

- специальных установок для получения композиционного материала;- special installations for producing composite material;

- надежно обеспечивает необходимый химический состав композита;- reliably provides the necessary chemical composition of the composite;

- применения компактных сталей;- application of compact steels;

- больших затрат для его внедрения в производство.- high costs for its implementation in production.

Claims (1)

Способ изготовления композиционного инструментального материала, включающий шихтовку, выплавку в печи, охлаждение и ковку слитка, отличающийся тем, что шихту составляют в виде смеси стальной и чугунной стружки, загружают в алундовый тигель, при этом выплавку производят при температуре 1250-1300°С, выдерживают при этой температуре 3-4 мин, вынимают из печи и закаливают в воде, ковку слитка осуществляют при температуре 680-800°С, а затем подвергают закалке для обеспечения композиционной структуры мартенсит - белый чугун. A method of manufacturing a composite tool material, including blending, smelting in an oven, cooling and forging an ingot, characterized in that the mixture is in the form of a mixture of steel and cast iron shavings, loaded into an alundum crucible, and the smelting is carried out at a temperature of 1250-1300 ° C, is held at this temperature for 3-4 minutes, they are removed from the furnace and quenched in water, the forging of the ingot is carried out at a temperature of 680-800 ° C, and then it is quenched to ensure the composition of martensite - white cast iron.
RU2012109590/02A 2012-03-13 2012-03-13 Method of making composite tool material RU2483123C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012109590/02A RU2483123C1 (en) 2012-03-13 2012-03-13 Method of making composite tool material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012109590/02A RU2483123C1 (en) 2012-03-13 2012-03-13 Method of making composite tool material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2483123C1 true RU2483123C1 (en) 2013-05-27

Family

ID=48791907

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012109590/02A RU2483123C1 (en) 2012-03-13 2012-03-13 Method of making composite tool material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2483123C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU116334A1 (en) * 1955-02-18 1957-11-30 П.В. Васильев Method of making bullish steel ingots
SU1668423A1 (en) * 1989-01-30 1991-08-07 Курганский машиностроительный институт Method for manufacturing of damascene
RU2051184C1 (en) * 1992-05-26 1995-12-27 Юрий Григорьевич Гуревич Method of making damask steel
RU2051977C1 (en) * 1991-12-04 1996-01-10 Юрий Григорьевич Гуревич Damask steel obtaining method
RU2103380C1 (en) * 1996-08-05 1998-01-27 Алексей Евгеньевич Балуев Method for production of damascus steel
RU2166549C1 (en) * 2000-03-30 2001-05-10 Дорофеев Генрих Алексеевич Composite blend for melting of steel (variant)

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU116334A1 (en) * 1955-02-18 1957-11-30 П.В. Васильев Method of making bullish steel ingots
SU1668423A1 (en) * 1989-01-30 1991-08-07 Курганский машиностроительный институт Method for manufacturing of damascene
RU2051977C1 (en) * 1991-12-04 1996-01-10 Юрий Григорьевич Гуревич Damask steel obtaining method
RU2051184C1 (en) * 1992-05-26 1995-12-27 Юрий Григорьевич Гуревич Method of making damask steel
RU2103380C1 (en) * 1996-08-05 1998-01-27 Алексей Евгеньевич Балуев Method for production of damascus steel
RU2166549C1 (en) * 2000-03-30 2001-05-10 Дорофеев Генрих Алексеевич Composite blend for melting of steel (variant)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mousalou et al. Microstructural and mechanical properties of low-carbon ultra-fine bainitic steel produced by multi-step austempering process
Bataev et al. Surface hardening of steels with carbon by non-vacuum electron-beam processing
CN106191395B (en) A kind of high-current pulsed electron beam irradiates 20 steel surface method for alloying
CN103014289B (en) Manufacturing method of forged steel balls
CN104087867B (en) A kind of ball mill high abrasion antioxidant wear-resistant ball
Zang et al. Effects of substrate microstructure on biomimetic unit properties and wear resistance of H13 steel processed by laser remelting
CN103436810B (en) A kind of steel casting production technology of martensite wear resistant steel
CN103451393A (en) Heat treatment process of austempered ductile iron grinding balls
CN103131944A (en) Wear-resistant cast iron piece and preparation method thereof
Zellagui et al. Effect of heat treatments on the microstructure, mechanical, wear and corrosion resistance of casted hadfield steel
CN105331874B (en) A kind of spheroidal graphite cast-iron cast gear
CN113881894B (en) Preparation method of precipitate-enhanced bainite-martensite complex-phase wear-resistant lining plate
Romero et al. Sinter-hardening of chromium PM steels with concentrated solar energy
CN102699645A (en) Isothermal normalizing process for gear of wind driven generator
RU2483123C1 (en) Method of making composite tool material
CN105002436A (en) Preparation method of surface nanocrystallization low-alloy steel mold
CN105855516A (en) Preparation method of thermal power generation carburization wear-resisting ball
Xu et al. Studies on selective laser quenching by high repetition frequency lasers with scanning galvanometer
Sellamuthu et al. Effect of nickel content and austempering temperature on microstructure and mechanical properties of austempered ductile iron (ADI)
Wu et al. Local electropulse-induced gradient and hierarchical architecture of soft-hard phase in 35CrMo steel
CN118957412A (en) A high-strength steel hot rolling preparation process
CN106399814A (en) Heat treatment method for phosphor-copper-titanium abrasion-resistant cast iron
CN104651721B (en) Alloy steel for bucket teeth and preparation method of bucket teeth
Zhang et al. Influence of heat treatment process to advanced steel matrix composites of engineering machinery equipment
CN108588479A (en) Austenitation heat treatment lead bath metal containing Ca and Ru

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140314