Микрожидкофазное спекание быстрорежущей стали Р6М5-МП

спекание стали

Известны различные способы и методы получения порошковых быстрорежущих сталей. Нами предложен и апробирован способ получения порошковой быстрорежущей стали Р6М5-МП методом микрожидкофазного спекания, определены оптимальные режимы спекания и влияние параметров спекания на свойства стали Р6М5-МП.

В качестве исходного материала использовалась смесь порошков, которая по своему химическому составу соответствовала стали Р6М5 с добавлением пластификатора и связующего компонента.

Спекание проводили в форме, изготовленной из диэлектрического материала, в которую устанавливалась предварительно спрессованная заготовка из порошковой смеси, аналогичная по своему химическому составу стали Р6М5.

Нагрев до температуры спекания осуществлялся за счет прохождения электрического тока через заготовку, которая в процессе нагрева, подвергалась  односторонней допрессовке электродами установки для микрожидкофазного спекания.

Нагрев до температуры спекания в сочетании с дополнительным прессованием в процессе спекания позволил получать практически беспористую порошковую быстрорежущую сталь Р6М5-МП.

При проведении исследования использовался метод математического планирования эксперимента, который позволяет при минимальном числе опытов и варьировании одновременно несколькими факторами, определить область оптимальных значений параметра и построить ее математическую модель, выявить влияние на параметр оптимизации не только каждого фактора в отдельности, но их взаимное влияние.

Спекание проводили при различных значениях величины тока спекания и усилия предварительного прессования.

Интервалы варьирования и значения факторов приведены в таблице 1.

Результаты экспериментов, полученные при реализации плана, приведены в таблице 2.

План многофакторного эксперимента

Интервалы и уровни

варьирования

Ток спекания, кА

Давление, МПа

Нулевой уровень Хi =0

13,75

3,50

Интервал варьирования δi

0,25

1,50

Нижний уровень Хi = -1

13,50

2,00

Верхний уровень Хi =+1

14,00

5,00

 

Результаты реализации плана эксперимента

Ток спекания, кА

Давление, МПа

Θ, %

Твердость, НRC

14,0

5,0

100,0

61,0

13,5

5,0

96,9

54,0

14,0

2,0

99,0

58,0

13,5

2,0

96,9

53,0

Длительность спекания составляла 4 с, давление на электродах — 0,51 МПа.

Анализ коэффициентов независимых переменных свидетельствует о более сильном влиянии силы тока спекания на плотность и твердость спеченных образцов по сравнению с влиянием усилий предварительного прессования. После декодирования и исключения статистически незначимых коэффициентов были получены следующие уравнения регрессии:

Θ = 26,7 + 5,2I (S²y=0,5; S²а=0,125; Δаi = 0,7; F = 3,7 < Fτ)

HRC = — 105,5 + 12,5i (S²y=4,5; S²а=0,56; Δаi = 2,085;  F = 1,42 < Fτ),

Где:

S²y и S²а –дисперсии воспроизводимости и адекватности эксперимента и модели, соответственно;

Δаi – доверительный интервал;

F – значение критерия Фишера.

Полученные уравнения регрессии не содержат второй переменной, что указывает на отсутствие влияния предварительного прессования на относительную плотность и твердость спеченного материал. В процессе микрожидкофазного спекания определяющими факторами являются величина давления электродов на компактируемый материал и сила  тока спекания.

С увеличением силы тока спекания увеличивается относительная плотность стали Р6М5-МП. Однако рост силы тока спекания ограничен температурой плавления самого легкоплавкого компонента компактируемого материала. При увеличении силы тока более 14 кА, наблюдается появления макрожидкой фазы и ее выплеск под давлением электродов.

Позитивный результата однократного микрожидкофазного спекания способствовал проведению многоимпульсного спекания.

Применение многоимпульсного спекания вместо однократного позволило  не только уменьшить силу сварочного тока, но и получить спеченную порошковую сталь с высоким комплексом свойств и практически беспористой структурой.

Варьирование значениями силы  тока спекания , длительности импульса спекания и общего времени спекания позволило определить оптимальные режимы МЖФС порошковой быстрорежущей стали Р6М5-МП. Твердость  стали Р6М5-МП составляла 59…64 HRC при 100 % относительной плотности, спеченной  при силе  тока спекания  7кА,  длительности импульса спекания 1 с, времени спекания 6 сек и 6 циклов спекания. 

к.т.н. Колягин Е.Ю.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.