Самойленко Л.С., Гиршов В.Л., Абрамов А.А.

ФГУП «ЦИИИМ», Санкт-Петербург, Россия

Опубликовано в сборнике тезисов-докладов "VII конференции молодых ученых и специалистов 26-27 июня 2008" Санкт-Петербург, 2008г.

Традиционная металлургическая технология, основанная на литье и горячей деформации слитков, исчерпала свои возможности в части повышения механических и функциональных свойств высоколегированных металлических сплавов, в том числе и быстрорежущих сталей. При затвердевании слитков в них возникают зоны химической макронеоднородности и другие дефекты структуры, снижающие технологичность литого металла и препятствующие достижению высоких механических свойств.
Проблема получения дисперсной однородной структуры решается на базе современной порошковой металлургии, включающей распыление металлического расплава и последующее компактирование распыленных порошков в плотные, беспористые заготовки. В ЦНИИМ в настоящее время исследуется технология производства порошковой быстрорежущей стали (ПБС) путем центробежного распыления стали 10Р6М5 с последующим ее компактированием методом горячей экструзии.
В процессе исследований дисперсной структуры и свойств ПБС был сделан вывод, что механические свойства порошковых сталей определяются не размером зерна и карбидов (эти элементы структуры достаточно дисперсны и стабильны), а размером специфичных дефектов-оксидных пленок, расположен¬ных на межчастичных границах.
Исследование химического состава различных партий экструдированных заготовок показало, что наиболее низкие свойства типичны для образцов с повышенным содержанием кислорода.
Для удаления оксидных пленок целесообразно применять термическую дегазацию порошка, т.к. при повышенных температурах свободный углерод, имеющийся в составе стали, восстанавливает окисные пленки. Газообразные продукты восстановления (СО и С02), нуждаются в постоянном удалении из объема, однако, постоянное откачивание газов из капсулы практически не применимо в промышленных условиях. Для этого был разработан новый способ горячей экструзии в герметичных капсулах с титановым геттером. При нагреве капсул с порошком геттер поглощает воздух, а так же продукты реакции восстановления окисных пленок, создавая в капсуле вакуум.
Для выбора оптимальной технологии компактирования порошков быстрорежущей стали и обеспечения высокого уровня механических и режущих свойств в компактном материале были проведены исследования процесса газовыделения из порошков при нагреве. Результаты этих опытов дали общее представление о кинетике выделении газов при нагреве и помогли подобрать оптимальные условия для последующих опытов с титановым геттером.
Согласно результатам проделанных экспериментов при использовании оптимального геттера содержание кислорода в деформированной заготовке может быть снижено в несколько раз по сравнению с исходным порошком.