RU2483123C1 - Method of making composite tool material - Google Patents
Method of making composite tool material Download PDFInfo
- 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
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Forging (AREA)
Abstract
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).
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)
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)
| 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) |
-
2012
- 2012-03-13 RU RU2012109590/02A patent/RU2483123C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| 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 |