автореферат диссертации по металлургии, 05.16.06, диссертация на тему:Получение износостойкой порошковой карбидостали на основе быстрорежущей стали и карбида титана методом горячей штамповки

На правах рукописи

003452Ь4{

ПЛОМОДЬЯЛО Роман Леонидович

ПОЛУЧЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОЙ ПОРОШКОВОЙ КАРБИДОСТАЛИ НА ОСНОВЕ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ И КАРБИДА ТИТАНА МЕТОДОМ ГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКИ

05.16.06-«Порошковая металлургия и композиционные материалы»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

" Л •

""-i

Новочеркасск - 2008

003452547

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кубанский государственный технологический университет»

Научный руководитель:

Кандидат технических наук, доцент Свистун Лев Иванович

Официальные оппоненты:

Ведущая организация

Заслуженный деятель науки Российской Федерации, доктор технических наук, профессор Пустовойт Виктор Николаевич

Кандидат технических наук, доцент Сергеенко Сергей Николаевич

ГОУ ВПО «Карачаево-Черкесская государственная технологическая академия»

Защита состоится 4 декабря 2008 года в Ю00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.304.09 при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «ЮжноРоссийский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)» в 107 ауд. главного корпуса по адресу:

346428, г. Новочеркасск Ростовской области, ул. Просвещения, 132.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)», с авторефератом - на сайте www.npi-tu.ru.

Автореферат разослан » октября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета, канд. техн. наук а^гл-^ге^»?/^ В.И. Устименко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертация посвящена получению износостойкого композиционного материала - карбидостали, составляющими которой являются быстрорежущая сталь и карбид титана, методом горячей штамповки, изучению особенностей его структуры и свойств. Для получения материала разработана технология горячей штамповки неспеченного порошка в пористой оболочке. Выбор для разработки технологии и исследования этой карбидостали обусловлен, в первую очередь, значительной потребностью машиностроения в такого рода износостойких материалах.

Актуальность темы. Машиностроительные области России нуждаются в большой номенклатуре конструкционных деталей из износостойких материалов, которые должны отвечать высоким требованиям надежности, долговечности, экономичности при отсутствии смазки, работе в вакууме, агрессивных газовых и жидких средах. К такому классу материалов относятся карбидостали, которые состоят из легированных сталей и карбидов с массовой долей до 50 %.

В США, Японии, Германии создано промышленное производство карбидосталей на основе технологии жидкофазного спекания. В СССР для получения карбидосталей промышленным способом использовали технологию горячего изостатического прессования (ГИП) с последующей обработкой давлением путем экструзии нагретых заготовок. По этой технологии выпускали порядка десяти разных марок карбидосталей, в том числе карбидостали типа быстрорежущая сталь - карбид титана (20 мае. %). Все указанные технологии многооперационные, а технология ГИП/экструзия обеспечивает получение лишь длинномерных прутковых заготовок. С точки зрения повышения экономичности определенной альтернативой применяемым технологиям может стать технология горячей штамповки, исключающая операции длительной термической обработки (спекание, ГИП) и

обеспечивающая получение заготовок с размерами, близкими к готовому изделию, заданными плотностью и характеристиками прочности.

Таким образом, комплексное исследование фазового состава, структуры и свойств горячештампованной карбидостали «быстрорежущая сталь - карбид титана» для производства высокоизносостойких материалов и изделий, которые после штамповки не нуждаются или нуждаются лишь в незначительной механической обработке, а также создание научно-обоснованной технологии получения карбидосталей посредством подготовки порошкового сырья к переработке, холодного уплотнения и горячей штамповки порошковых заготовок, является актуальной научной и практической задачей в сфере порошковой металлургии и композиционных материалов.

Настоящая работа выполнялась в соответствии с госбюджетной темой кафедры систем управления и технологических комплексов Кубанского государственного технологического университета № 4.1.06-10 «Развитие высокоскоростных и прецизионных обрабатывающих систем на базе интеллектуальных обрабатывающих технологических комплексов и инструментов нового поколения» (2006 - 2010 гг.) и договором № 13-06/4-9 о взаимодействии, совместной научной и производственной деятельности между Государственным научно-техническим центром «Новейшие материалы и технологии» Института проблем материаловедения им. И. Н. Францевича HAH Украины, Кубанским государственным технологическим университетом и Производственным предприятием «Техосна-стка-Инструмент» (2004 - 2007 гг.).

Цель н задачи исследования. Целью настоящей работы является установление закономерностей влияния размола порошкового сырья и термомеханической обработки заготовок из него на свойства карбидостали «быстрорежущая сталь Р6М4ФЗК5Х4 - карбид титана» и разработка на этой основе технологии получения конструкционных износостойких изде-

лий из неспеченного порошка в пористой оболочке методом горячей штамповки.

Для достижения поставленной цели был поставлен ряд задач, решению которых и посвящена настоящая работа:

1. Установить закономерности механического диспергирования и приготовления смесей порошков карбидостали в аттриторе и определить физические, химические и технологические свойства размолотых порошков.

2. Методом компьютерного моделирования установить особенности горячего уплотнения порошка карбидостали в пористых металлических оболочках.

3. Установить технологические параметры горячей штамповки заготовок из порошков карбидостали.

4. Изучить особенности структурообразования и фазовый состав карбидостали в процессе ее получения методом горячей штамповки неспеченных заготовок.

5. Установить физико-механические свойства карбидостали, формирующиеся в результате обработки давлением и термической обработки порошковых заготовок.

6. Разработать и апробировать технологические схемы получения износостойких конструкционных изделий методом горячей штамповки из неспеченных порошков в пористых оболочках.

Научная новизна.

1. Методом компьютерного моделирования процесса укладки полидисперсных частиц порошковой карбидостали Р6М4ФЗК5Х4 - 20 % НС установлены соотношения их размеров, которые обеспечивают относительно равномерное распределение твердых включений в матричном материале. Рекомендуемое соотношение размеров частиц порошка основы к

твердым включениям составляет (2,5...5): 1. Результат, полученный на основе четырехпараметрической модели вместо моно- и двухпараметриче-ской, отличается от известных ранее тем, что устанавливает допустимые интервалы размеров частиц материала основы.

2. Установлены особенности горячего уплотнения порошка карбидо-стали в пористых оболочках методом компьютерного моделирования, отличающиеся от известных тем, что в отличие от горячего уплотнения порошка карбидостали с применением оболочек из компактных материалов при использовании пористых оболочек возможно регулирование распределения пористости в объеме изделия. Установлено, что направление течения уплотняемого материала и конечное распределение плотности определяется соотношением исходных плотностей оболочки и уплотняемого порошка Установлено, что полное уплотнение карбидостали обеспечивается при штамповке в оболочках с толщиной донышка, значительно превышающим толщину слоя карбидостали.

3. Впервые получена графическая экспоненциальная зависимость уплотняемости свободно засыпанного порошка карбидостали при горячей штамповке при температуре 1180 °С, в отличие от известных ранее результатов, описывающих горячую штамповку предварительно сформованных пористых заготовок.

4. Новизна установленного факта отсутствия кольцевой зоны вокруг карбидного зерна состоит в том, что при использовании метода горячей штамповки порошка карбидостали в оболочке не успевает произойти значительного диффузионного взаимодействия легирующих элементов стали с карбидом титана, как это имеет место в спеченной карбидостали. В карбидном зерне сохраняется химический состав, что обеспечивает высокую твердость как карбидных включений, так и мате-

риала в целом. Это способствует увеличению износостойкости штампованного материала по сравнению со спеченным.

Практическая ценность и реализация полученных результатов.

Предложена новая технологическая схема размола, отличающаяся введением в технологический процесс операции предварительного размола порошка карбида титана до заданного размера частиц, что гарантирует получение в готовой шихте требуемого соотношения размеров частиц стали и карбида титана (патент на полезную модель № 49476 от 27.11.2005г.).

Разработана общая технологическая схема процесса горячей штамповки неспеченных порошков в оболочках, включающая все операции технологического процесса от подготовки исходной шихты к переработке до отделочных операций готового изделия.

Разработано устройство для изготовления заготовок из неформую-щегося порошка карбидостали в оболочке, на которое также получен патент на полезную модель № 67494 от 27.10.2007г.

Предложенная технология получения изделий из карбидостапей методом горячей штамповки апробирована в опытно-промышленных условиях на производственном предприятии «Техоснастка - Инструмент».

Личный вклад автора. Автором (совместно с научным руководителем) определена цель и поставлены задачи исследований. Проведена обработка и обсуждение результатов исследований, сформулированы основные положения, выводы и рекомендации по диссертационной работе.

Проведено компыотерно-иммитационное моделирование укладки частиц быстрорежущей стали и карбида титана в размолотой шихте1 и экспериментально исследован процесс размола шихты карбидостали в аттри-торе, установлены значения рабочих параметров размола. Сформулирована идея предварительного размола карбида титана до заданного размера

1 Метод разработан в Луцком государственном техническом университете (ЛГТУ).

частиц. Эта идея стала основой запатентованной технологической схемы приготовления шихты для получения карбидостали.

Сформулирована идея изготовления заготовок в специальном устройстве, обеспечивающем получение оболочек и заготовок в одной матрице. Эта идея также стала основой запатентованного устройства для изготовления заготовок из неформующегося порошка карбидостали в оболочке.

Проведено компьютерное моделирование горячего уплотнения не-спечениых шихт карбидостали, заключенных в оболочки2. Рекомендованы конструкции оболочек для различных изделий из карбидосталей. По разработанной экспериментально-расчетной методике построена кривая уп-лотняемости свободно засыпанного порошка карбидостали при его горячей штамповке.

Изучены особенности структурообразования и фазовый состав карбидостали в процессе ее получения методом горячей штамповки неспе-ченных заготовок. Установлено отсутствие кольцевой зоны вокруг карбидного зерна, как это имеет место в спеченной карбидостали.

Разработана технологическая схема процесса получения карбидостали, методом горячей штамповки пористых заготовок с оболочкой, в соответствии с которой реализована опытно-промышленная технология. Автор лично участвовал в проектировании оснастки, выборе оборудования и отработке технологического процесса.

Апробация результатов диссертации. Работа выполнялась в Кубанском государственном технологическом университете на кафедре систем управления и технологических комплексов. Основные научные положения диссертации представлялись на всероссийских и международных конференциях: VII Всероссийской с международным участием научно-технической конференции «Механики - XXI веку», Братск, 18-20 марта 2008 г.; VI международной научно-технической конференции «Материалы

2 Метод разработан в Институте проблем материаловедения (ИПМ) HAH Украины.

и технологии XXI века», Пенза, март 2008 г.; 7-ой международной научно-технической конференции "Новые материалы и технологии: порошковая металлургия, композиционные материалы, защитные покрытия", Минск, Беларусь, 16-17 мая 2006 г.; международной конференции «EURO РМ 2005. Congress & Exhibition Proceedings», октябрь 2005 г., Прага, Чешская республика; международной конференции «Proceeding of the International Conference DF PM 2005. Deformation and Fracture in Structural PM Materials», 27-30 сентября 2005 г., Словакия; международной конференции «Современное материаловедение: достижения и проблемы», Киев, Украина, 26-30 сентября 2005 г.; III международной конференции «Материалы и покрытия в экстремальных условиях: исследование, применение, экологически чистые технологии производства и утилизации изделий», 13-17 сентября 2004 г., Кацивели, АР Крым, Украина; международной конференции «Новейшие технологии в порошковой металлургии и керамике», 8-12 сентября 2003 г., Киев, Украина; международной конференции «Science for Materials in the Frontier of Centuries: Advantages and challenges», 4-8 ноября 2002 г., Киев, Украина.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 работ (две статьи в ведущих рецензируемых научных журналах, включенных в Перечень ВАК РФ), в том числе получено два патента на полезную модель.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы (126 наименований) и приложений. Общий объем диссертации составляет 203 страницы машинописного текста и содержит 71 рисунок, 15 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснован выбор темы диссертации, показаны ее актуальность, новизна и практическое значение, указана связь диссертации с научной тематикой, сформулирована цель и определены задачи исследований.

В первой главе рассмотрено современное состояние исследований и производства карбидосталей. Началом работ над карбидосталями можно считать 50-е годы прошлого столетия: в 1953 году в США начато производство безвольфрамового твердого сплава под торговой маркой Регго-ТгС. В СССР разработка и исследование карбидосталей были начаты в 60-х годах (С. С. Кипарисов, Г. А. Меерсон, Я. П. Кюбарсепп, Ю. Г. Гуре-вич). Для производства карбидосталей, в том числе полученных на основе быстрорежущих сталей типа Р6М5, Р6М5К5, Р6М5ФЗ, используются технологии, основанные на методах жидкофазного спекания, горячего изоста-тического прессования, горячей экструзии.

Более экономичной является технология горячей штамповки, позволяющая получать заготовки карбидосталей, по форме и размерам близким к готовому изделию. В 60 - 70 гг. в работах С. С. Кипарисова и Г. А. Ме-ерсона была показана возможность горячей ковки заготовок из карбидосталей.

С энергетической точки зрения, целесообразнее штамповать заготовки, которые имеют минимально возможную плотность (в идеальном случае - свободно насыпанный порошок). Это возможно осуществить, если порошок поместить в оболочку. Поэтому в диссертационной работе выбран для исследования и последующей реализации метод горячей штамповки неспеченных порошков в оболочках.

В конце главы сформулированы цель и задачи исследований.

Вторая глава посвящена описанию экспериментального оборудования и методик исследования физико-механических и технологических свойств порошков и изделий из карбидостали (гранулометрический состав, удельная поверхность, текучесть, прессуемость, пористость). Для размола исходных порошков до заданных размеров был использован аттритор с рабочим объемом 500 см3 со скоростями вращения мешалки 600, 900, 1200 мин'1.

Размеры и форму частиц после размола исследовали на оптическом микроскопе с анализатором изображений SIAMS-600, который позволяет получить как визуальную картину, так и гистограммы распределения частиц по размерам.

Укладку дисперсных частиц исследовали разработанным в ЛГТУ методом компьютерно-имитационного моделирования случайной упаковки полидисперсных частиц.

Процесс уплотнения при штамповке порошковых заготовок в оболочках исследовали методом компьютерного моделирования, разработанным в ИПМ HAH Украины на основе метода конечных элементов. Эта интегрированная система позволяет решать краевые задачи по определению плотностей, гидростатического давления, напряжений, накопленных пластических деформаций и скоростей деформирования.

Структуру штампованных материалов изучали па электронном микроскопе «Supra 40».

Для исследования механических свойств штампованной карбидоста-ли, таких как поперечный изгиб и ударная вязкость, применены стандартные методики; для определения упруго-пластических свойств (твердость по Мейеру, модуль Юнга, характеристика пластичности) использован метод локального нагружения жестким индентором.

В третьей главе рассмотрены закономерности размола порошков карбидостали и их смесей в аттриторе. Было проведено исследование условий, при которых обеспечивается равномерное распределение частиц карбида титана (с размером частиц 1...3 мкм) между частицами порошка быстрорежущей стали.

Компьютерное моделирование процесса укладки полидисперсных частиц порошка быстрорежущей стали и карбида титана проводилось для четырехфракционной смеси из порошка металла (три фракции) и одномерной самой мелкой фракции карбида титана. Установлено, что образование

цепочек и небольших скоплений наиболее мелких частиц (ПС) избежать невозможно. Для минимизации скоплений частиц размером 1...3мкм рекомендовано осуществлять размол смеси таким образом, чтобы частицы порошка быстрорежущей стали имели средний размер 2,5...7,5 мкм, ограничив при этом верхнее значение размера частиц величинами до 10... 15 мкм.

Эффективность размола в аттриторе оценивалась суммарным объемным содержанием в готовой шихте фракций размолотого порошка с некоторым заданным размером. В качестве заданного принимается верхнее

значение размеров частиц 10 мкм, и эффективность процесса размола оце-

10

нивается суммой объемов фракций / У\0= (%).

Переменными факторами, которые могут влиять на процесс размола в аттриторе, являются: (1) диаметр шаров с!ш; (2) объем, занимаемый шарами и порошком У3; (3) объем шаров Уш; (4) объем размалываемого порошкового материала V,,; (5) скорость вращения мешалки пм, мин"1. Для оценки влияния перечисленных факторов на процесс размола, кроме абсолютных величин пм и выбраны: отношение У3/Уа, где Уа - рабочий объем камеры аттритора, который характеризует влияние загружаемого объема; отношение У,,/1/,,,, которое характеризует влияние объемного количества размалываемого порошка. Исследовались зависимости эффективности размола от: (1) числа оборотов мешалки, т.е. Ую = Г(пм); (2) отношения Уп/Уш, т.е. У|0 = ¡"(Уп/Уш); (3) диаметра шаров с!ш и отношения У3/Уа, т.е. У|0= Г((1Ш) У3/Уа). Во всех случаях время размола составляло 1,5 часа. Размол проводили в изопропиловом спирте стальными шарами. В качестве шихты использовали смесь порошков карбидостали Р6М4ФЗК5Х4 (80 %) -ТЮ (20 %). После размола фракционный состав исследовался на анализаторе 81АМ8-600.

Наиболее эффективный размол в используемом аттриторе обеспечивают: 1) частота вращения мешалки аттритора 900 мин"1; (2) отношение объема размалываемого порошка к объему размольных шаров

Уп/Уш = 0,17; (3) отношение объема загрузки, занимаемого шарами совместно с размалываемым порошком, к объему рабочей камеры аттритора V3/Va = 2/3; (4) диаметр шаров d ш = 8 мм.

Обработка полученных гистограмм показала, что порошок TiC размалывается до минимального размера 0,3 мкм, быстрорежущей стали - до 1,2 мкм, смесь этих порошков - до 1,2 мкм. Средний размер частиц соответственно составлял: 1,5 мкм, 8,8 мкм и 4,5 мкм.

Что касается формы размолотых частиц, то мелкие частицы карбида титана с размером порядка 1 мкм имеют сглаженную форму. Форма крупных стальных частиц с размером до 15 мкм - несимметричная, также в основном сглаженная. Округлость формы размолотых частиц является причиной отсутствия у порошков формуемости, а мелкодисперсность - текучести. При выбранных режимах размола получены следующие химические и технологические свойства порошка карбидостали: содержит 0,64 % 02, насыпная плотность - 1,76 г/см3, прессусмость - 4,92 г/см3, порошок не формуется и не течет.

Для приготовления шихты карбидостали применяли две технологии: (1) совместный размол исходных порошков быстрорежущей стали и карбида титана; (2) предварительный размол TiC до заданного размера 1...3 мкм, затем совместный размол стали и карбида титана. Вторая технология (рисунок 1) обеспечивает возможность контроля верхнего размера частиц TiC и рекомендуется для промышленного использования. На эту технологию получен патент РФ на полезную модель.

Порошок Р6М4ФЗК5Х4, ИорошокИС,

фракция <315 мкм (! ■ 4,5 мкм

- } .

Размол НС <1ср= 1-3 мкм

I

Сушка Т«С

5....../"

Контроль размера частиц

_______ . ______<______

Дозирование шихты :

I-

Ра1 мол/смеши ванне в «ттриторе

.........I......

Сушка шихты

I -------Контроль частично верхнему размеру

5 Отжиг

Рисунок 1 - Схема (2) технологического процесса приготовления шихты карбидостали

Четвертая глава посвящена исследованию закономерностей процесса горячего уплотнения заготовок из порошка карбидостали в оболочках. Рассмотрена возможность использования трех типов пористых оболочек из железного порошка, представленных на рисунке 2: (1) со сквозным отверстием и незначительной толщиной стенки (на практике 1,5-2 мм); (2) с донышком, толщина которого равна толщине стенок; (3) с донышком, толщина которого значительно превышает толщину стенки.

1...2 мм

Рисунок 2 - Типы заготовок из порошка карбидостали в оболочке, спрессованной из порошка Ре: а - оболочка имеет сквозное отверстие; б - оболочка имеет донышко;

в - высота оболочки Н значительно выше высоты полости И (Н » И)

Первый тип оболочки можно применять при сравнительно небольшом отверстии (порядка 10 мм); в этом случае дисперсный порошок карбидостали не высыпается из оболочки, даже если он имеет лишь плотность засыпки. При больших диаметрах отверстия в оболочке порошок высыпается, и тогда применяется оболочка второго типа. Третий тип оболочки выбран для получения двухслойного изделия.

В оболочки типа (1) и (2) шихта карбидостали засыпается в отверстие и уплотняется. Оболочка (3) имеет полость, в которой находится неуплотненная шихта карбидостали. В варианте (3) фактически рассматривается заготовка для цилиндрической детали с тонким износостойким слоем из

карбидостали. Предполагается, что после штамповки с заготовок (1) и (2) оболочки удаляют механической обработкой.

Проведено компьютерное моделирование распределения пористости по объему, накопленной деформации твердой фазы, скорости деформации, вертикальных, радиальных, касательных напряжений, интенсивности напряжений, гидростатического давления.

Для всех конструкций заготовок присущи одинаковые особенности механизма уплотнения. Эти особенности заключаются в следующем. Направление течения материалов зависит от их пористости и физических свойств (прочность, твердость) материалов. Течение направлено в сторону наиболее пористого слоя. Если значение пористости порошка карбидостали и железной оболочки равны, то течение материалов происходит в сторону менее твердого материала (железа).

На границе порошка карбидостали с донышком возникают напряжения, которые приводят к немного большему уплотнению сердцевины по сравнению с первым вариантом оболочки (без донышка).

Характер течения материалов и свойства зависят от соотношения размеров износостойкого слоя и донышка. Повышение высоты слоя карбидостали в заготовке (3) способствует более равномерному распределению плотности.

В заготовках по вариантам (1) и (2) порошок карбидостали можно уплотнить до практически компактного состояния только при условии равенства значений осевой деформации оболочки и сердцевины. Это означает, что порошок в оболочке необходимо предварительно уплотнять.

Значительная толщина донышка за счет сравнительно большого хода его уплотнения позволяет уплотнить тонкий износостойкий слой до любой достаточно высокой плотности. Поэтому в варианте конструкции оболочки (3) удается проводить штамповку при неуплотненном слое карбидостали.

Построена графическая зависимость прессуемости свободно засыпанного порошка карби-достали при температуре 1180 °С (рисунок 3). Зависимость имеет вид экспоненты и описывается зависимостью у = 2,54 + 0,24р°А>. Коэффициенть1 определены по экспериментальным данным. Эта зависимость использована при моделировании процесса горячей штамповки.

Пятая глава посвящена исследованию особенностей структурообра-зования и свойств, формирующихся в результате обработки давлением и термической обработки порошковых заготовок.

По сравнению со спеканием средний размер зерна металла основы уменьшается более чем в 2 раза и составляет 3,9 мкм. Крупных карбидных включений размером порядка 10 мкм немного, и они представляют собой агломераты мелких частиц. Имеют место цепочки карбидных зерен, что согласуется с результатами моделирования упаковки частиц полидисперсной смеси.

На границах зерен (рисунок 4) при большом увеличении видны отдельные тонкие прослойки. Эти прослойки представляют собой закристаллизованную жидкую фазу. Данные, полученные с помощью микроанализатора "Supra 40", показывают, что в состав прослоек входят вольфрам, молибден, хром, железо. Это позволяет сделать вывод о природе появляющейся при нагреве под штамповку жидкой фазы: это сочетание оксикарби-дов железа, хрома, вольфрама, молибдена переменного состава.

Рисунок 3 - Кривая прессуемости свободно засыпанного порошка кар-бидостали при штамповке от 1180°С

Рисунок 4 - Участок микроструктуры с прослойками на границах зерен штампованной карбидостали Обработка видеоизображений микроструктуры на анализаторе 81АМ8-600 по специальной программе позволила получить данные об объемной доле трех фаз - 65,8% стали, 23,3% карбида титана и 6,4% пор, при погрешности определения - 2,3% для стали, 3,1% для карбида титана и 1,2% для пор.

При объемной доле Т!С 23,3 % значение массовой доли составляет 18,2 %. Полученное значение отличается от заданного на 1,8 %. С учетом погрешностей определения фазовых долей на анализаторе это отклонение является допустимым.

На рисунке 5 видно, что жидкая фаза проникает в капилляры между зернами карбида титана, образовавшими конгломерат. Спектр 11 представляет содержание элементов прослойки. Обращает внимание большое содержание кислорода, в результате чего можно сделать вывод, что прослойка представляет собой твердый раствор на основе оксикарбидов.

Спектральный анализ разных включений из легирующих элементов показал во всех случаях без исключения повышенное содержание железа и вольфрама (спектр 1), что косвенно подтверждает образование карбидов типа (Ре, V, Мо, Сг) С.

Спектр 5 показывает, что в металле-основе сохраняется углерод, что позволит проводить термическую обработку карбидостали.

Спектр 1 9мкт Спектр 5 ' Электронное изображение 1 Спектр 6 Спектр 11

Элемент Весовой Лтом- Элемент Весовой Атом- Элеменг Весовой Атом- Элеменг Весовой Аггом-

% НЫЙ% Го ный% % ный% % ный%

СК 8.13 33.01 С К 4Л5 18.76 С К 1849 47.88 СК 9.19 22.45

ОК. 259 7.90 ОК 123 9.19 "ПК 7Ш 49.88 ОК 2059 37.76

Т1К Ш 125 Т|'К 248 236 УК «.12 0.08 ПК 47.62 29.17

УК Ш 0.97 УК а74 0.66 СгК 0.16 0.09 УК 1.61 0.93

СгК 161 3.38 СгК 227 1.99 Ре К 285 1.58 СгК 1.09 0.62

МпК ай7 0.06 Ре К 7246 59.02 СоК 031 0.17 Ре К Ш7 7.29

Ре К 4464 38.96 СоК &16 6.30 МоЬ 0.74 0.24 СоК 1.65 0.82

Со К 437 3.53 МоЬ 1.40 0.65 \УМ 050 0.09 МоЬ Ш 0.55

МоЬ 7.45 3.79 \УМ 430 1.05 \УМ 256 0.41

\ViVf 27Л0 7.16

Итога 100100 Июга юаоо Игоги шхоо Итоги 100.00

Рисунок 5 - Спектры элементов структуры горячештампованной

карбидостапи

Особенностью структурного строения горячештампованной, предварительно неспеченной карбидостапи, является отсутствие переходной кольцевой зоны на границе между карбидом титана и сталью, в то время как в спеченном материале (в присутствии жидкой фазы) это имеет место. Кольцевая структура вокруг зерен 'ПС образуется при значительном диффузионном взаимодействии частиц карбида титана и стали, в результате чего происходит обезуглероживание частиц карбида титана, что снижает твердость включения. Твердая и хрупкая кольцевая зона является наиболее вероятным местом зарождения трещин в процессе эксплуатации износо-

стойких изделий из карбидостали. Поэтому можно считать, что ее отсутствие в штампованной карбидостали является положительным фактором.

Согласно спектру 6 в частице НС сохранился углерод, что доказывает отсутствие значительного диффузионного взаимодействия на границе карбида титана и металла-основы.

Определены упруго-пластические характеристики: при плотности 6,98 г/см3 и 35...37 НЯСЭ твердость по Мейеру составляет 15,5ГПа, модуль упругости - 348,4 ГПа, показатель пластичности (отношение составляющей энергии упругой деформации к общей энергии деформации) - 0,656.

Физико-механические свойства штампованной закаленной карбидостали (таблица 1) превышают свойства спеченных и экструдированных карбидосталей. Данные о свойствах спеченных и эктрудированных карби-досталей приведены по литературным данным.

Таблица 1 - Физико-механические свойства карбидосталей с содержанием 20 % TiC

Технология изготовления Плотность, г/см3 Твердость Прочность на изгиб, МПа Ударная вязкость, кДж/м2

Горячая штамповка (Тщт= 1180 °С) 6,98 68...70 HRC3 1740.. .1760 43...45,5

Жидкофазное спекание (Тс„ = 1280 °С) 7,12 68...70 HRC3 1650... 1670 23,2...26,8

ГИП / горячая экструзия (Т—1150 °С) 7,15 88...89HRA 1400... 1700 30...40

Для исследования износостойкости карбидосталей была использована универсальная машина трения, которая позволяет провести испытания материалов по схеме контакта по цилиндрической поверхности. Испытания проводили при сухом трении, скорости скольжения 1,0 м/с и при давлениях до 4 МПа. В качестве контртела использовали закаленную сталь Р18 с твердостью 60 HRCq.

Из анализа данных таблицы 2, видно, что износостойкость карбидостали, полученной штамповкой из неспеченной заготовки, на 21±3% выше,

чем у карбидостапи, полученной спеканием. Это можно объяснить большей прочностью закрепления карбидных включений в стальной матрице. Таблица 2 - Сравнительные характеристики износостойкости

Материал Нагрузка Удельная Весовой износ Линейный износ

Р, кг нагрузка мг/км образца

р, МПа образец контртело мкм/км

Горяче- 5 1 0,29 4,2 0,7

штампованная 10 2 0,41 6,0 1,0

карбидосталь, 15 3 0,52 7,0 1,2

Г = 6,98 г/см3 20 4 0,85 9,3 2,0

63-66 НЛСэ

после закалки

Спеченная 5 1 0,33 4,0 0,8

карбидосталь 10 2 0,50 6,1 1,2

у = 7,03 г/см3 15 3 0,63 7,5 1,5

62-65 ШСЭ 20 4 1,05 10,0 2,5

после закалки

В шестой главе изложены аспекты практического использования результатов исследований. Для промышленного варианта горячей штамповки изделия разработана технологическая схема изготовления детали «опора» для бурового инструмента. Технологический процесс включает следующие операции: предварительный размол TiC до размера частиц 1 - 3 мкм; совместный размол порошков стали Р6М4ФЗК5Х4 и TiC; прессование каркаса из железного порошка до плотности 5,4 г/см3; изготовление составной заготовки (засыпка в полость каркаса шихты карбидостали); нагрев заготовки (1180 °С); штамповка изделия с плотностью слоя карбидостали 6,98г/см3; закалка от температуры 1200 °С; отпуск до твердости карбидостапи 63 - 66 HRC3.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 1. На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований получено новое решение научно-технической задачи - разработаны научные и технологические основы получения карбидостали Р6М4ФЗК5Х4 - 20 % TiC методом горячей штамповки неспеченных порошков в оболочках. Разработана технология изготовления из нее высоко-

износостойких изделий конструкционного назначения, обеспечивающая экономичность продукции за счет исключения энергозатратных операций спекания, применяющихся в промышленных процессах изготовления изделий из карбидосталей.

2. Проведено исследование процесса размола порошков карбида титана и быстрорежущей стали в аттриторах. Методом компьютерного моделирования процесса укладки частиц полидисперсной шихты карбидо-стали Р6М4ФЗК5Х4-20 % TiC установлены соотношения их размеров, которые обеспечивают относительно равномерное распределение твердых включений в матричном материале. Рекомендовано использовать на практике соотношения размеров дисперсных твердых включений и матричного материала 1: (2,5...5), при этом верхний размер частиц TiC не должен превышать 3 мкм. Для этого предложена технологическая схема, которая предусматривает предварительный размол порошка TiC и обеспечивает заданный размер твердых включений в конечном продукте.

3. Методом компьютерного моделирования установлены особенности горячего уплотнения заготовок из слоев порошка и оболочки, которые выражаются в непрерывном изменении их плотности, физических и деформационных свойств. От соотношений значений плотностей и физических свойств (твердости, прочности и пластичности) слоев зависит направление скорости течения материалов и, как следствие, конечное распределение показателей напряженно-деформированного состояния. Для этих условий впервые получена графическая зависимость уплотняемости свободно засыпанного порошка карбидостали при горячей штамповке от температуры 1180° С, что позволяет при проектировании технологического процесса рассчитывать необходимые давления, усилие и затрачиваемую энергию на уплотнение шихты.

4. Изучена структура карбидостали, штампованной в оболочках при температуре 1180° С. Показано, что как и в карбидостапях, полученных другими методами, достигнута относительно равномерная дисперсность. Формирование микроструктуры горячештампованной карбидостали,

как и в спеченных сталях, определяется образованием жидкой фазы, которая состоит, в основном, из оксикарбидов легирующих элементов (W, Мо, V, Сг) быстрорежущей стали, однако при этом отсутствует их диффузионная растворимость в карбиде титана.

5. Установлено, что горячештампованная сталь обладает текстурой зерен металла-основы в направлении, перпендикулярном усилию штамповки. Особенностью структуры горячештампованной стали является отсутствие кольцевой зоны вокруг карбидного зерна, как это имеет место в спеченной карбидостали в результате диффузионного взаимодействия легирующих элементов с карбидом титана. В карбидном зерне сохраняется химический состав, что обеспечивает высокую твердость как карбидных включений, так и материала в целом. Это способствует увеличению износостойкости штампованного материала по сравнению со спеченным.

6. Метод горячей штамповки порошковых шихт в оболочках позволяет обеспечить довольно высокий уровень упруго-пластических характеристик и физико-механических свойств карбидостали для использования ее в производстве износостойких конструкционных изделий. Показано, что штампованная карбидосталь имеет механические свойства (прочность на изгиб, ударная вязкость) более высокие, чем спеченная и экстру-дированная карбидостали. Сравнительные испытания карбидосталей показали более высокую износостойкость штампованной карбидостали по сравнению со спеченной.

7. Практическая значимость работы определяется разработкой новых технологических схем процессов размола шихт карбидосталей и изготовления прессованием заготовок (шихт в оболочках). На технологическую схему размола и конструкцию устройства для изготовления заготовок получены патенты РФ на полезную модель.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. Serdyuk G., Sakhnenko A., Pavligo Т., Svistun L., Plomodyalo R., Plomodyalo L. Wear Resistant Composite Materials and Parts, Manufactured by Hot Pressure Treatment // Science for Materials in the Froutier of Centuries:

Advantages and Challenges: Proceedings of International Conference 4-8 November, 2002. - Kiev, Ukraine, 2002. - P. 391 - 392.

Сердюк Г. Г., Сахненко А.В., Павлыго Т. М., Свистун JI. И., Пломодьяло Р. Л., Пломодьяло Л. Г. Износостойкие композиционные материалы и изделия, изготовляемые методами горячей обработки давлением// Материаловедение на рубеже веков: достижения и проблемы: Тез. докл. межд. конф. 4-8 ноября 2002. - Киев, Украина, 2002. - С. 391 - 392.

2. Павлыго Т. М., Сердюк Г. Г., Свистун Л. И., Пломодьяло Р. Л., Пломодьяло Л. Г. Технология горячей штамповки порошковых износостойких конструкционных материалов с дисперсными включениями // Новейшие технологии в порошковой металлургии и керамике: Тез. докл. межд. конф. 8-12 сентября 2003 г. - Киев, Украина, 2003. - С. 167 - 168.

3. Pavligo Т.М., Plomodyalo L.G., Plomodyalo R.L., Svistun L.I. Milling of Carbide-Steel Powder Components And Their Mixtures in an Attrition Mill// Powder Metallurgy And Metal Ceramics.—№ 5/6, May-June.-2004.-P.223-229.

Павлыго T.M., Пломодьяло Л.Г., Пломодьяло Р.Л., Свистун Л.И. Размол порошковых компонентов карбидостали и их смеси в аттриторе // Порошковая металлургия и металлокерамика - № 5/6, Май-Июнь,- 2004.-С. 223 - 229.

4. Павлыго Т.М., Свистун Л.И., Пломодьяло Р.Л., Пломодьяло Л.Г. Оптимальные параметры процесса размола карбидостали в аттриторе // Материалы и покрытия в экстремальных условиях: исследование, применение, экологически чистые технологии производства и утилизации изделий: Тез. докл. 3-ей межд. конф. 13 - 17 сентября 2004 г. - Кацивели, АР Крым, Украина, 2004. - С. 148 - 149.

5. Pavligo Т.М., Serdyuk G.G., Svistun L.I., Plomodyalo R.L., Plomodyalo L.G. Hot Pressing Technology to Produce Wear-Resistant PM Structural Materials with Dispersed Solid Inclusions // Powder Metallurgy And Metal Ceramics. - № 7/8, July-August. - 2005.-P. 341-347.

Павлыго Т. M., Сердюк Г. Г., Свистун Л. И., Пломодьяло Р. Л., Пломодьяло Л. Г. Применение технологии горячей штамповки для получения порошковых износостойких конструкционных материалов с дисперсными твердыми включениями // Порошковая металлургия и металлокерамика. - № 7/8, Июль-Август. - 2005. - С. 341 - 347.

6. Павлыго Т. М., Сердюк Г. Г., Свистун Л. И., Пломодьяло Р. Л., Пломодьяло Л. Г. Особенности технологии горячей штамповки карбидо-сталей с мелкодисперсными включениями // Современное материаловедение: достижения и проблемы: Тез. докл. межд. конф. 26-30 сентября 2005г.- Киев, Украина, 2005. - С. 211.

7. Mikhailov О., Pavligo Т., Serdyuk G., Svistun L., Plomodyalo R. Computer Modeling of Two-Layer Age-Hardened Powder Bodies by Pressing and Punching // Deformation and Fracture in Structural PM Materials: Collected reports of Proceeding of the International Conference 27-30 September 2005. -Kosice, Slovakia, 2005. - P. 254 - 259.

Михайлов О. В., Павлыго Т. М., Сердюк Г. Г. Свистун Л. И., Пломодьяло Р. Л. . Компьютерное моделирование процессов прессования и уплотнения двухслойных дисперсноупрочненных порошковых изделий//

Деформация и разрушение в конструкционных порошковых материалах: Сб. докл. межд. конф. 27-30 сентября 2005г. - Кошице, Словакия, 2005. -С. 254 - 259.

8. Патент на полезную модель № 49476 РФ. Технологическая линия для производства шихты из дисперсных порошков для карбидосталей / Свистун Л.И., Пломодьяло Л.Г., Пломодьяло Р.Л., Сердюк Г.Г., Павлыго Т.М.-Бюл. № 33, 2005. - 2 с.

9. Mikhailov О., Pavligo T., Serdyuk G., Svistun L., Plomodyalo R. Modeling of Two-Layer Age-Hardened Powder Bodies Processing by Pressing and Forging // EURO PM 2005. Collected reports of Congress & Exhibition Proceedings 2-5 October 2005.- Prague, Czech Republic, 2005,- P. 433- 438.

Михайлов О. В., Павлыго T. M., Сердюк Г. Г. Свистун Л. И., Пломодьяло Р. Л. . Компьютерное моделирование процессов прессования и горячей штамповки двухслойных дисперсноупрочненных порошковых изделий// EURO РМ 2005: Сб. докл., 2-5 октября 2005г. - Прага, Чехия,

2005.-С. 433-438.

10. Павлыго Т. М., Сердюк Г. Г., Мартюхин И. Д., Селиванов В. Г., Пломодьяло Р. Л., Свистун Л. И. Особенности технологии горячей штамповки карбидосталей с дисперсным карбидом // Техника машиностроения,- М: НТП "Вираж-Центр",- 2006.- № 2 (58).- С. 46 - 51.

11. Павлыго Т. М., Сердюк Г. Г., Баглюк Г. А., Пломодьяло Р. Л., Свистун Л. И.. Технология горячей штамповки карбидостапи «быстрорежущая сталь - карбид титана» // Новые материалы и технологии: порошковая металлургия, композиционные материалы, защитные покрытия: Сб. трудов 7-й Межд. науч.-техн. конф. 16-17 мая 2006 г. - Минск, Беларусь,

2006.-С.119-120.

12. Патент на полезную модель № 67494 РФ. Устройство для изготовления заготовок из неформующихся порошков карбидостапи в оболочках / Свистун Л.И., Пломодьяло Р.Л., Дмитренко Д.В., Сердюк Г.Г., Павлыго Т. М. - Бюл. № 30,2007. - 2с.

13. Пломодьяло Р. Л. Горячая штамповка конструкционных износостойких порошковых деталей // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. - 2008. - № 2. - С. 68-71.

14. Пломодьяло Р. Л. Особенности структуры горячештамноъан-ной карбидостапи «быстрорежущая сталь - карбид титана» И Материалы и технологии XXI века: VI Межд. науч.-техн. конф. Сб. статей - Пенза, 2008,- С. 5- 8.

15. Пломодьяло Р.Л. Свойства горячештампованного композита «Быстрорежущая сталь - карбид титана»//Механики - XXI веку: Сб. докл. VII Всерос. Науч.-техн. конф. - Братск, 2008. - С. 170-172.

Подписано в печать 21.10.08. Печать трафаретная. Формат 60x84 1/16. Тираж 100 экз. Заказ №91. ООО «Издательский Дом-ЮГ» 350072, г. Краснодар, ул Московская 2, корп. «В», оф. В-120 тел. 8-918-41-50-571

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Спеченные износостойкие конструкционные материалы

1.2 Спеченные карбидостали

1.2.1 Состав и свойства

1.2.2 Структура

1.3 Способы и технология получения карбидосталей

1.3.1 Приготовление смесей порошков карбидосталей

1.3.2 Прессование и спекание порошковых карбидосталей

1.3.3 Изостатическое горячее прессование и горячая экструзия

1.3.4 Горячая штамповка карбидосталей

1.4 Выводы

2. МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

2Л Исследуемые материалы

2.2 Выбор оборудования

2.3 Исследование свойств порошков

2.4 Укладка частиц в размолотой смеси порошков

2.5 Компьютерное моделирование процесса горячей штамповки на основе метода конечных элементов

2.6 Исследование механических свойств горячештампованного материала

2.7 Выводы

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ РАЗМОЛА ПОРОШКОВ КАРБИДОСТАЛИ В АТТРИТОРЕ

3.1 Особенности укладки частиц в полидисперсной смеси

3.2 Установление параметров процесса размола порошков карбидостали

3.3 Влияние размола на свойства размолотых порошков

3.4 Технология приготовления шихты из порошков карбидостали

3.5 Выводы 95 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРОЦЕССА

УПЛОТНЕНИЯ ЗАГОТОВОК ИЗ ПОРОШКА КАРБИДОСТАЛИ

И СВОЙСТВ ГОРЯЧЕШТАМПОВАННОГО МАТЕРИАЛА

4.1 Моделирование процесса горячей штамповки

4.1.1 Штамповка заготовки с оболочкой, имеющей сквозное отверстие

4.1.2 Штамповка заготовки с оболочкой, имеющей донышко

4.1.3 Штамповка заготовки с донышком, превышающим по толщине слой карбидостали

4.2 Закономерности и особенности горячей штамповки

4.2.1 Технология изготовления порошковых заготовок под штамповку

4.2.2 Уплотпяемость порошка карбидостали в оболочке

4.2.3 Распределение плотности в объеме штампованного изделия 137 5 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ И СВОЙСТВ ГОРЯЧЕШТАМПОВАННОГО МАТЕРИАЛА

5.1 Фазовый и элементный состав порошка быстрорежущей стали

5.2 Структурообразование при нагреве (спекании) порошковой заготовки карбидостали

5.3 Структурообразование при горячем деформировании карбидостали

5.4 Влияние режимов термообработки па структуру карбидостали

5.5 Упруго-пластические свойства карбидостали

5.6 Механические свойства карбидостали

5.7 Износостойкость карбидостали

5.8 Выводы , 172 6. ПРИМЕР ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ

ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КАРБИДОСТАЛИ

6.1 Технологическая схема изготовления изделия

6.1.1 Характеристика исходного порошкового сырья

6.1.2 Предварительная обработка порошка TiC

6.1.3 Приготовление шихты железо-графит

6.1.4 Совместный размол порошков стали Р6М4ФЗК5Х4 и TiC

6.1.5 Отжиг размолотой шихты

6.1.6 Изготовление заготовки под штамповку

6.1.7 Нагрев заготовок под штамповку

6.1.8 Горячая штамповка

6.1.9 Механическая обработка корпуса детали

6.1.10 Термическая обработка

6.1.11 Шлифование поверхностного слоя карбидостали 179 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 180 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 183 Приложение А. Патент на полезную модель №49476 196 Приложение Б. Патент на полезную модель №67494 199 Приложение С. Акт внедрения

Диссертация посвящена получению, исследованию структуры и свойств износостойкого композиционного материала - карбидостали, составляющими которой являются быстрорежущая сталь и карбид титана. Для получения материала разработана технологии горячей штамповки неспечен-ных заготовок из смеси порошков быстрорежущей стали и карбида титана. Выбор для разработки технологии и исследования этой карбидостали обусловлен, в первую очередь, значительной потребностью машиностроения в такого рода износостойких материалах. Естественно, что выбор темы диссертации и ее актуальность не обосновываются только потребностью в разрабатываемых материалах. Здесь должны быть учтены результаты уже имеющихся научных и практических разработок по этому вопросу, подтверждающие научную перспективность и практическую ценность разработки, наличие соответствующего сырья и оборудования. Выбранная тема исследования удовлетворяет этим требованиям.

Актуальность темы. Машиностроительные отрасли России нуждаются в большой номенклатуре конструкционных деталей из износостойких материалов, которые должны отвечать высоким требованиям надежности, долговечности, экономичности при работе в условиях отсутствия смазки, работе в вакууме, агрессивных газовых и жидких средах. К такому классу материалов относятся карбидостали, которые состоят из быстрорежущей стали и карбида титана с массовой долей до 50 %.

В США, Японии, Германии создано промышленное производство кар-бидосталей на основе технологии жидкофазного спекания. В СССР для получения карбидосталей промышленным способом использовали технологию горячего изостатического прессования (ГИП) с последующей обработкой давлением путем экструзии нагретых заготовок. По этой технологии выпускали порядка десяти разных марок карбидосталей, в том числе карбидостали типа быстрорежущая сталь - карбид титана (20 мае. %).

Данные зарубежных исследований свидетельствуют о перспективности использования порошковых инструментальных материалов с добавками тугоплавких соединений, преимущественно карбида титана. Карбидостали обладают уникальными свойствами, соединяя в себе технологичность сталей с твердостью и износостойкостью твердых сплавов. По своим служебным характеристикам занимают промежуточное положение между инструментальными сталями и твердыми сплавами. По сравнению с твердыми сплавами карбидостали при равноценной твердости (,87 - 89 HRA) отличаются большей прочностью (на 30 - 50 %) и более высокой ударной вязкостью (в 2 - 4 раза), пониженным коэффициентом трения (на 15-20 %), а также меньшей стоимостью (на 50 - 60%).

Вместе с тем все указанные технологии получения карбидосталей мно-гооперациониые, а технология ГИП/экструзия обеспечивает получение лишь длинномерных прутковых заготовок. С точки зрения повышения экономичности определенной альтернативой применяемым технологиям может стать технология горячей штамповки, исключающая операции длительной термической обработки (спекание, ГИП) и обеспечивающая получение заготовок с размерами, близкими к готовому изделию, заданными плотностью и характеристиками прочности.

Таким образом, комплексное исследование фазового состава, структуры и свойств горячештампованпой карбидостали «быстрорежущая сталь - карбид титана» для производства высокоизпосостойких материалов и изделий, которые после штамповки не нуждаются или нуждаются лишь в незначительной механической обработке, а также создание научно-обоснованной технологии получения карбидосталей посредством подготовки порошкового сырья к переработке, холодного уплотнения и горячей штамповки порошковых заготовок, является актуальной научной и практической задачей в сфере порошковой металлургии и композиционных материалов.

Настоящая работа выполнялась в соответствии с госбюджетной темой кафедры систем управления и технологических комплексов Кубанского государственного технологического университета № 4.1.06-10 «Развитие высокоскоростных и прецизионных обрабатывающих систем на базе интеллектуальных обрабатывающих технологических комплексов и инструментов нового поколения» (2006 - 2010 г.г.) и договором №13-06/4-9 о взаимодействии, совместной научной и производственной деятельности между Государственным научно-техническим центром «Новейшие материалы и технологии» Института проблем материаловедения им. И. Н. Фрапцевича НАН Украины, Кубанским государственным технологическим университетом и Производственным предприятием «Техосиастка-Инструмепт» (2004 - 2007 гг.).

Цель и задачи работы. Целыо настоящей работы является установление закономерностей влияния размола порошкового сырья и термомеханической обработки заготовок из него на свойства карбидостали «быстрорежущая сталь Р6М4ФЗК5Х4 - карбид титана» и разработка на этой основе технологии получения конструкционных износостойких изделий из пссиечеппого порошка в пористой оболочке методом горячей штамповки.

Для достижения поставленной цели был поставлен ряд задач, решению которых и посвящена настоящая работа:

1. Установить закономерности механического диспергирования и приготовления смесей порошков карбидостали в атгриторе и определить физические, химические и технологические свойства размолотых порошков.

2. Методом компьютерного моделирования установить особенности горячего уплотнения порошка карбидостали в пористых металлических оболочках.

3. Установить технологические параметры горячей штамповки заготовок из порошков карбидостали.

4. Изучить особенности структурообразовапия и фазовый состав ка-рбидостали в процессе ее получения методом горячей штамповки неспечен-ных заготовок.

5. Установить физико-механические свойства карбидостали, формирующиеся в результате обработки давлением и термической обработки порошковых заготовок.

6. Разработать и апробировать технологические схемы получения износостойких конструкционных изделий методом горячей штамповки из неспе-ченных порошков в пористых оболочках.

Объект исследования - карбидосталь «быстрорежущая сталь Р6М4ФЗК5Х4 - карбид титана», полученная методом горячей штамповки из неспечеппых порошков.

Предметы исследования — (1) особенности начального этапа формирования макроструктуры в процессе укладки частиц в смсси порошков быстрорежущей стали и карбида титана; (2) особенности уплотнения шихты карбидостали в оболочках при горячей штамповке; (3) структурообразование и фазовый состав карбидостали; (4) свойства горячештампованпой и термооб-работаиной карбидостали.

Методы исследования. Исследования микроструктуры материала и его элементного состава проводились на электронных микроскопах Supra 40 и «ZEISS EVO-50». Фазовый состав металла-основы исследовался на установке ДРОН-ЗМ в железном Ка-излучепии. В работе использовали оригинальные и стандартные методы исследования исходного сырья и штампованных материалов. Так, для исследования фракционных составов размолотых порошков использовали анализатор изображений SIAMS-600. Укладка дисперсных частиц быстрорежущей стали и карбида титана после размола исследовалась методом компыотерно-иммитациопного моделирования случайной упаковки частиц различного размера1. Процесс штамповки порошковых заготовок в оболочках исследовали методом компьютерного моделирования с использованием соотношений теории пластичности пористого тела; решение краевых задач проводилось па основе оригинальной версии метода конечных элементов2. Физико-мехапичсскис и технологические характеристики материалов определяли согласно стандартным методикам.

Научная новизна:

1. Методом компьютерного моделирования процесса укладки полидисперсных частиц порошковой карбидостали Р6М4ФЗК5Х4 - 20 % TiC установлены соотношения их размеров, которые обеспечивают относительно равномерное распределение твердых включений в матричном материале. Рекомендуемое соотношение размеров частиц порошка основы к твердым включениям составляет (2,5. .5) : 1. Результат, полученный на основе четырехпараметриче-ской модели вместо моно- и двухпараметрической, отличается от известных ранее тем, что устанавливает допустимые интервалы размеров твердых частиц карбида титана.

2. Установлены особенности горячего уплотнения порошка карбидостали в пористых оболочках методом компьютерного моделирования, отличающиеся от известных тем, что в отличие от горячего уплотнения порошка карбидостали с применением оболочек из компактных материалов при использовании пористых оболочек возможно регулирование распределения пористости в объеме изделия. Установлено, что направление течения уплотняемого материала и конечное распределение плотности определяется соотношением исходных плотностей оболочки и уплотняемого порошка. Установлено, что полное уплотнение карбидостали обеспечивается при штамповке в оболочках с толщиной донышка, значительно превышающим толщину слоя карбидостали.

1 Метод разработан в Луцком государственном техническом университете (ЛГТУ).

2 Метод разработан в Институте проблем материаловедения (ИПМ) НАН Украины.

3. Впервые получена графическая экспоненциальная зависимость уплот-няемости свободно засыпанного порошка карбидостали при горячей штамповке при температуре 1180 °С, в отличие от известных ранее результатов, описывающих горячую штамповку предварительно сформованных пористых заготовок.

4. Новизна установленного факта отсутствия кольцевой зоны вокруг карбидного зерна состоит в том, что при использовании метода горячей штамповки порошка карбидостали в оболочке не успевает произойти значительного диффузионного взаимодействия легирующих элементов стали с карбидом титана, как это имеет место в спеченной карбидостали. В карбидном зерне сохраняется химический состав, что обеспечивает высокую твердость как карбидных включений, так и материала в целом. Это способствует увеличению износостойкости штампованного материала но сравнению со спеченным.

Практическая значимость и реализация полученных результатов.

Предложена новая технологическая схема размола, отличающаяся введением в технологический процесс операции предварительного размола порошка карбида титана до заданного размера частиц, что гарантирует получение в готовой шихте соотношения размеров частиц стали и карбида титана, близкого к оптимальному (Патент на полезную модель №49476 от 27.11.2005г.).

Разрабо тана общая технологическая схема процесса горячей штамповки неспеченных порошков в оболочках, включающая все операции технологического процесса от подготовки исходной шихты к переработке до отделочных операций готового изделия.

Разработано устройство для изготовления заготовок из неформующего-ся порошка карбидостали в оболочке, на которое получен патент на полезную модель №67494 от 27.10.2007г.

Предложенная технология горячей штамповки изделий из карбидоста-лей апробирована в опытно-промышленных условиях на производственном предприятии «Техоснастка — инструмент».

Личный вклад автора. Автором (совместно с научным руководителем) определена цель и поставлены задачи исследований. Проведена обработка и обсуждение результатов исследований, сформулированы основные положения, выводы и рекомендации по диссертационной работе.

Исследованы закономерности структурообразовапия и фазовый состав карбидостали на этапах ее получения - после распыления порошка, его отжига, нагрева под штамповку, термической обработки.

Проведено компьютерное моделирование (по программе ЛГТУ) укладки частиц быстрорежущей стали и карбида титана в размолотой шихте и экспериментально исследован процесса размола шихты карбидостали в аттриторе, установлены значения рабочих параметров размола. Сформулирована идея предварительного размола карбида титана до заданного размера частиц. Эта идея стала основой запатентованной технологической схемы приготовления шихты для получения карбидостали.

Сформулирована идея изготовления заготовок в специальном устройстве, обеспечивающем получение оболочек и заготовок в одной матрице. Эта идея также стала основой запатентованного устройства для изготовления заготовок из неформутощегося порошка карбидостали в оболочке.

Проведено компьютерное моделирование (по программе ИГ1М) горячего уплотнения неспеченпых шихт карбидостали, заключенных в оболочки. Рекомендованы конструкции оболочек для различных изделий из карбидоста-лей. По разработанной экспериментально-расчетной методике построена кривая уплотняемости свободно засыпанного порошка карбидостали при ее горячей штамповке.

Изучены особенности структурообразования и фазовый состав карбидостали в процессе ее получения методом горячей штамповки неспеченных заготовок. Установлено отсутствие кольцевой зоны вокруг карбидного зерна, как это имеет место в спеченной карбидостали.

Разработана технологическая схема процесса получения карбидостали методом горячей штамповки пористых заготовок с оболочкой, в соответствии с которой реализована опытно-промышленная технология. Автор лично участвовал в проектировании оснастки, выборе оборудования и отработке технологического процесса.

Апробация результатов диссертации- Работа выполнялась в Кубанском государственном технологическом университете на кафедре систем управления и технологических комплексов. Основные научные положения диссертации представлялись на всероссийских и международных конференциях: VII Всероссийской с между народным участием научно-технической конференции «Механики - XXI веку», Братск, 18-20 марта 2008 г.; VI международной научно-технической конференции «Материалы и технологии XXI века», Пенза, март 2008 г.; 7-ой международной научно-технической конференции "Новые материалы и технологии: порошковая металлургия, композиционные материалы, защитные покрытия", Минск, Беларусь, 16-17 мая 2006 г.; международной конференции «EURO РМ 2005. Congress & Exhibition Proceedings», октябрь 2005 г., Прага, Чешская республика; международной конференции «Proceeding of the International Conference DF PM 2005 . Deformation and Fracture in Structural PM Materials», 27-30 сентября 2005 г., Словакия; международной конференции «Современное материаловедение: достижения и проблемы», Киев, Украина, 26-30 сентября 2005 г.; Ill международной конференции «Материалы и покрытия в экстремальных условиях: исследование, применение, экологически чистые технологии производства и утилизации изделий», 13-17 сентября 2004 г., Кацивели, АР Крым, Украина; международной конференции «Новейшие технологии в порошковой металлургии и керамике», 8-12 сентября 2003 г., Киев, Украина; международной конференции «Science for Materials in the Frontier of Centuries: Advantages and challenges», 4-8 ноября 2002 г., Киев, Украина.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 работ (две статьи в ведущем рецензируемом научном журнале, включенном в Перечень ВАК РФ), в том числе получено два патента на полезную модель.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы (126 наименований) и приложений. Общий объем диссертации составляет 203 страницы машинописного текста и содержит 71 рисунок, 15 таблиц.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований получено новое решение научно-технической задачи - разработаны научные и технологические основы получения карбидостали Р6М4ФЗК5Х4 - 20% TiC методом горячей штамповки неспечегшых порошков в оболочках. Разработана технология изготовления из нее высокоизносостойких изделий конструкционного назначения, обеспечивающая экономичность продукции за счет исключения энергозатратных операций спекания, применяющихся в промышленных процессах изготовления изделий из карбидосталей.

2. Методом компьютерного моделирования процесса укладки частиц полидисперсной шихты карбидостали Р6М4ФЗК5Х4-20 % TiC установлены соотношения их размеров, которые обеспечивают относительно равномерное распределение твердых включений в матричном материале. Рекомендовано использовать на практике соотношения размеров дисперсных твердых включений и матричного материала как 1:(2,5.5), при этом верхний размер частиц TiC не должен превышать 3 мкм. Для этого предложена технологическая схема, которая предусматривает предварительный размол порошка TiC и обеспечивает заданный размер твердых включений в конечном продукте.

3. Методом компьютерного моделирования установлены особенности горячего уплотнения заготовок из слоев порошка и оболочки, которые выражаются в непрерывном изменении их плотности, физических и деформационных свойств. От соотношений значений плотностей и физических свойств (твердости, прочности и пластичности) слоев зависит направление скорости течения материалов и, как следствие, конечное распределение показателей напряженно-деформированного состояния. Для этих условий впервые получена графическая зависимость уплотняемости свободно засыпанного порошка карбидостали при горячей штамповке от температуры 1180 °С, что позволяет при проектировании технологического процесса рассчитывать необходимые давления, усилие и затрачиваемую энергию на уплотнение шихты.

4. Изучена структура карбидостали, штампованной в оболочках при температуре 1180°С. Показано, что как и в карбидосталях другого происхождения достигнута относительно равномерная дисперсность. Формирование микроструктуры горячештампованной карбидостали, как и в спеченных сталях, определяется образованием жидкой фазы, которая состоит, в основном, из карбидов легирующих элементов (W, Mo, V, Сг) быстрорежущей стали, однако при этом отсутствует их диффузионная растворимость в карбиде титана.

5. Установлено, что горячештампованная сталь обладает текстурой зерен металла-основы в направлении, перпендикулярном усилию штамповки. Особенностью структуры горячештампованной стали является отсутствие кольцевой зоны вокруг карбидного зерна, как это имеет место в спеченной карбидостали в результате диффузионного взаимодействия легирующих элементов с карбидом титана. В карбидном зерне сохраняется химический состав, что обеспечивает высокую твердость как карбидных включений, так и материала в целом. Это способствует увеличению износостойкости штампованного материала по сравнению со спеченным.

6. Метод горячей штамповки порошковых шихт в оболочках позволяет обеспечить довольно высокий уровень упруго-пластических характеристик и физико-механических свойств карбидостали для использования ее в производстве износостойких конструкционных изделий. Показано, что штампованная карбидосталь имеет механические свойства (прочность на изгиб, ударная вязкость) более высокие, чем спеченная и экструдированпая карбидостали. Срав-?штелы-1ые испытания карбидосталей износостойкости показали более высокую износостойкость штампованной карбидостали по сравнению со спеченной.

7. Практическая значимость работы определяется разработкой новых технологических схем процессов размола шихт карбидосталей и изготовления прессованием заготовок (шихт в оболочках). На технологическую схему размола и конструкцию устройства для изготовления заготовок получены патенты РФ на полезную модель.

1. Августиник А.И., Дроздецкая Т.В., Орданьян С.С. Взаимодействие карбида титана с водой // Порошковая металлургия. 1967 - №6. - С. 53-57.

2. Аренсбургер Д.С., Кюбарсепп Я.П. Изучение условий размола порошковых смесей TiC-Fe-Cr // Порошковая металлургия. — 1978. —№10 — С. 6— 10.

3. Арро А.И., Баренцева Г.Н., Сапожников IO.JT. Измельчение порошков быстрорежущей стали // Порошковая металлургия. — 1985. — №10 С. 71— 74.

4. Астапова А.А. Производство спеченных инструментальных сталей из порошков в смеси с тугоплавкими карбидами. Обзор литературы.-УкрНИИспецсталь, 1974. Т. 1. - 42с., Т.2. - 71 с.

5. Андриевский Р.А., Дзнеладзе А.Ж., Петров JI.H., Юдин С.В. Размол карбида и нитрида титана, полученных методом СВС, в аттриторе // Порошковая металлургия. 1983. - № 11. — С. 1—3.

6. Анциферов А.В., Зубкова В.Т., Каменева С.А. и др. Использование вертикальной вибрационной мельницы для измельчения и смешения компонентов карбидостали // Порошковая металлургия. — 1998 — №5/6. С. 4-8.

7. Баглюк Г.А., Макарова Т.Е., Позняк JI.A. Развитие работ в области горячей штамповки пористых порошковых заготовок Киев: ИПМ АН УССР, 1986.-27 с.

8. Баглюк Г.А., Капля C.IL, Позняк Л.А., Кононенко О.Ю. Влияние фракционного состава шихты па спекание порошка быстрорежущей стали // Порошковая металлургия. 1992. - №10. - С. 15—20.

9. Баглюк Г.А., Позняк JI.A. Структурообразование при активированном спекании быстрорежущей стали // Порошковая металлургия. 2004. -№11/12.-С. 28-34.

10. Ю.Баглюк Г.А. Научно-технологические принципы получения изделий из порошковых материалов на основе гетерогенных железо-углеродистых сплавов с повышенной износостойкостью. Диссертация докт. техн. наук. Киев: ИПМ НАН Украины, 2004.- 482 с.

11. Бальшин М.Ю. Научные основы порошковой металлургии и металлургии волокон. -М.Металлургия, 1972 336 с.

12. Бокий Ю.Ф., Зубкова В.Т. Карбидосталь «С» спеченный материал для износостойкого инструмента. - Запорожье: УкрНИИспецсталь- 1989.

13. Булычев С.И., Алехин В. П. Испытание материалов непрерывным вдавливанием индентора.- М.: Машиностроение, 1990.—224 с.

14. Булычев С.И., Алехин В.П., Терновский А.П. Определение физико-механических свойств материалов методом непрерывного вдавливания индентора// Физика и химия обработки материалов—1976. -№2. С. 5863.

15. Быков И.Д., Дубов T.JL, Бокий Ю.Ф. и др. Опыт изготовления инструмента из карбидостали // Порошковая металлургия. 1984. - №5. - С. 4044.

16. Варда Й. Влияние размола порошков TiC и ТаС на их структуру // Порошковая металлургия. — 1982. №10. - С. 104—107.

17. Васильева Г.И., Тохтуев В.Г. Взрывоопасиость порошковых смесей для изготовления карбидосталей // Пор.мет. 1992. - №5. — С. 102-104.

18. Винокур Б.В., Кондратюк С. Е., Луценко Г. Г., Литвиненко Л. Л. Технологические и эксплуатационные характеристики высокохромистой износостойкости стали // Новые технологии и материалы в тяжелом машиностроении. Киев: ИЭС им. Патона, 1987 - С. 40-46.

19. Высокопрочный композиционный материал со стальной матрицей. Заявка ФРГ № 3507332, публ.4.09.86.

20. Галанов Б.А., Григоьев O.IT., Мильман Ю.В. Определение твердости при упругопластическом внедрении индентора в материал // Докл. АН СССР. -1984. № 4.- С. 815-817.

21. Гарибов Г.С., Катуков С.А., Самаров В.Н. Конструирование капсул для горячего изостатического прессования тонкостенных порошковых материалов // Порошковая металлургия. 1983. - № 1.-С. 86-92.

22. ГОСТ 23401-78 (СТ СЭВ 6746-89) Порошки металлические катализаторы и носители. Определение удельной поверхности. — Введен 22.12.78 г.

23. ГОСТ 23402-78. Порошки металлические. Определение величины частиц. Введен 22.12.78 г.

24. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость- М.: Мир.- 1970.-С. 406.

25. Григорьев О.Н., Мильман Ю.В., Скворцов В.И. и др. Сопротивление ко-валентных кристаллов микровдавливанию // Порошковая металлургия — 1977.-№8.-С. 72-81.

26. Григоьев О.Н. Исследование пластических и прочностных свойств сверхтвердых материалов методами микровдавливания // Порошковая металлургия.- 1982. №1. - С. 74-84.

27. Гуревич Ю.Г., Акименко В.Б., Фраге Н.Р. и др. Износостойкий материал на основе TiC для работы в узлах трения // Сталь. 1981. - №10. — С. 77— 78.

28. Гуревич Ю.Г., Нарва В.К., Фраге Н.Р. Карбидостали. М.: Металлургия, 1988.- 144 с.

29. Дгебуадзе Т.Т., Полотай В.В. Исследование механизма изнашивания композиционных материалов // Порошковые триботехнические материалы. Киев: ИПМ АН УССР, 1982,- С. 15-16.

30. Дорофеев Ю.Г. Динамическое горячее прессования пористых порошковых заготовок.- М.'.Металлургия. 1977. — 216 с.

31. Егоров М.Д., Сапожников Ю.Л., Кацель P.M., Шохназаров Ю.В. Исследование структуры и свойств борсодержащих сплавов // Композиционные покрытия: Тез.3-й н.-т. конф.-Житомир, 1985- С. 36-37.

32. Еременко В.Н. Карбид титана и жаростойкие материалы на его основе. — Киев: Изд-во Киев, ун-та, 1954. 76 с.

33. Заявка 59-16952, Япония. Порошковый материал на основе железа, обладающий высокой износостойкостью / Масаюки И., Кадзуюки X. -0публ.28.01.84 г.

34. Использование метода динамической металлокерамики в стружковой и порошковой металлургии /Под ред. Дорофеева Ю.Г. Ростовское книжное издательство. - 1966. - С. 128.

35. Кипарисов С.С., Меерсон Г.А., Маникатов Я.К. Исследование процесса измельчения распыленного порошка быстрорежущей стали // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1974.-№3.- С. 144-148.

36. Кипарисов С.С., Нарва В.К., Даляева Л.И. Новые износостойкие металло-керамические материалы с использованием карбида титана. М.: Цвет-метинформация, 1972. - 60 с.

37. Кипарисов С.С., Нарва В.К., Даляева Л.И. Формирование структуры сплавов карбид титана сталь при спекании: Сообщение 1 // Порошковая металлургия. - 1976. - №6. - С. 67-72.

38. Кипарисов С.С., Нарва В.К., Даляева Л.И. Формирование структуры сплавов карбид титана сталь при спекании: Сообщение 2 // Порошковая металлургия. - 1976. - №10. - С. 72-76.

39. Кипарисов С.С. , Нарва В.К., Даляева Л.И. Формирование структуры сплавов карбид титана сталь, полученных методом пропитки // Порошковая металлургия. - 1975. - №2. - С.73-78.

40. Кипарисов С.С., Нарва В.К., Панов и др. Получение быстрорежущей стали методом порошковой металлургии // Порошковая металлургия. — 1975. -№ 10.-С. 21-25.

41. Кипарисов С.С., Нарва В.К. // Цветная металлургия. 1970. - № 4. - С. 37-39.

42. Кипарисов С.С., Третьяков В.И., Панов B.C. и др. Свойства порошков стали Р6М5 различной зернистости и структура спеченной стали // Порошковая металлургия. 1982. - №6. - С. 9-15.

43. Клименко В.Н., Ыапара-Волгина С.Г., Орлова JI.H. и др. Механические и триботехнические свойства износостойких горячештампованных сталей с гетерогенной структурой // Порошковая металлургия. 1993. - №3. - С. 42-46.

44. Ковальченко М.С., Середа Н.Н. Магнитометрическое определение цементита в спеченных композициях TiC-железо и TiC-сталь // Порошковая металлургия. 1967. - №9. - С. 42-45.

45. Крагельский И. В. Трение и износ. М.Машиностроение, 1968 - 479 с.

46. Кристенсен Р.В. Введение в механику композитов М.: Мир. -1982 - С. 50-51.

47. Кулешевская З.М. Использование безвольфрамовых твердых сплавов в черной металлургии // Металлургия. 1985. - №12. - С. 39-40.

48. Кюбарсепп Я.П., Аннука Х.И., Зеер Г.А. и др. Влияние обработки горячим изостатическим прессованием на свойства спеченных сплавов TiC-сталь // Тр. ии-та / Таллинн, политехи, ин-т. 1985.- №604 - С. 21-25.

49. Кюбарсепп Я.П., Аннука Х.И. Прочность при изгибе и ударная вязкость карбидосталей // Порошковая металлургия. №10 - 1989 - С. 75-79.

50. Кюбарсепп Я.П., Аренсбургер Д.С. Особенности размола порошковых смесей карбид титана железо стальными шарами // Порошковая металлургия. - 1984.- №7.- С. 4-8.

51. Кюбарсепп Я.П., Решетняк Х.Д. Показатели работоспособности карбидосталей //Порошковая металлургия. 1990. - №2 - С. 48-53.

52. Кюбарсепп Я.П. Твердые сплавы со стальной связкой Таллин: Валгус -ТТУ, 1991.-164 с.

53. Мацера В.Е., Пугин B.C., Добровольский А.Г. и др. Измельчение порошков в планетарной мельнице // Порошковая металлургия.- 1973 №6 - С. 11-15.

54. Мильман Ю.В. Зависимость твердости от нагрузки на иидентор и твердость при фиксированной диагонали отпечатка // Проблемы прочности. — Киев:Наук.думка- №6 1990.- С. 52-56.

55. Михайлов О.В. Интегрированная система компьютерного моделирования процессов обработки порошковых изделий давлением // Порошковая металлургия. -1995. №9. - С. 99-104.

56. Михайлов О.В., Сердюк Г.Г. Напряженно-деформированное состояние двухслойных пористых цилиндров при их радиальной деформации // Порошковая металлургия. 1989. - № 2- С. 11-17.

57. Мицубиси Кипдзоку К.К. Способ получения порошковой быстрорежущей стали. Заявка Японии № 59-197544, опубл. 9.11.84.

58. Нарва В.К., Гужова И.Е., Павлов С.А., Панкратов О.М. Влияние механического активирования порошковых смесей на свойства карбидосталей // Изв. вузов. Цв. Металлургия. 1996. —№2. — С. 52-54.

59. Нарва В.К., Салибаев Н.Т., Першикова О.И. Диффузионное насыщение углеродом спеченных железо-титаповых материалов // Порошковая металлургия. №4. - 1982. - С. 87-91.

60. Оленина Н.С., Горюшина М.Н., Гавриков Н.Н., Сергазин Т.Ш. Высокоплотный композиционный материал быстрорежущая сталь 10Р6М5 -карбид титана // Порошковая металлургия. № 6. - 1981.- С. 65-68.

61. Павлыго Т.М., Пломодьяло Л.Г., Пломодьяло Р.Л., Свистун Л.И. Размол порошковых компонентов карбидостали и их смеси в аттриторе // Порошковая металлургия. — 2004. —№ 5/6. С. 5-11.

62. Павлыго Т.М., Сахненко А.В., Сахненко С.А., Сердюк Г.Г. Развитие технологии горячей штамповки порошковых материалов в Украине // Порошковая металлургия. 2000. - №3/4. - С. 84-104.

63. Паничкина В.В., Уварова И.В. Методы контроля дисперсности и удельной поверхности металлических порошков. Киев. - 1973. - 168 с.

64. Панов B.C., Коц Ю.Ф., Боднарчук В.И. Природа жидкой фазы, образующейся при спекании стали Р6М5, полученной из стружковых отходов // Порошковая металлургия. 1985. - №11. - С. 42-44.

65. Патент на полезную модель № 49476, В 22 F 9/02. Технологическая линия для производства шихты из дисперсных порошков для карбидосталей / Свистун Л.И., Пломодьяло Л.Г., Пломодьяло Р.Л. Сердюк Г.Г., Павлыго Т.М.-4с.: ил. 1

66. Перельман В.Е. Формование порошковых материалов. М.: Металлургия, 1979.-С. 232.

67. Позняк Л.А. Инструментальные стали — Киев: Наукова думка, 1996. -487 с.

68. Порошковая металлургия. Материалы, технология, свойства, области применения: Справочник / Федорчешсо И.М., Фрапцевич И.Н., Радомы-сельский И.Д. и др.; отв. редактор Федорченко И.М. Киев: Наукова думка, 1985.-624 с.

69. Порошковая металлургия. Спеченные и композиционные материалы: Пер. с нем. / Под ред. Шатта. М.: Металлургия, 1983.-520 с.

70. Порошковые материалы для работы в экстремальных условиях. Сборник науч. тр. ИПМ АН УССР. Киев, 1986.- С. 37-41.

71. Портной К. И., Бабич Б. Н. Дисперсноупрочненные материалы- М.: «Металлургия», 1974 199 с.

72. Промышленная технология горячего прессования порошковых изделий / Дорофеев Ю.Г., Гасапов Б.Г., Дорофеев В.Ю., Мищенко В.Н. М.: Металлургия, 1990. - 206 с.

73. Радомысельский И.Д., Сердюк Г.Г., Щербань Н.И. Конструкционные порошковые материалы. Киев: Техшка, 1985 - 152 с.

74. Санин А.Ф., Карпинос Д.М., Калиниченко В.И., Доморацкий В.А. Особенности структуры порошковой быстрорежущей стали после спекания в присутствии жидкой фазы // Порошковая металлургия.-1986. №3. - С. 40-44.

75. СахненкоА.В. Разработка и внедрение технологии получения высокоплотных ферритов методом горячей объемной штамповки для аппаратуры магнитной записи: Дис. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. Киев: Ин-т пробл. Матер. НАН Украины, 1987. - 186 с.

76. Сердюк Г.Г., Михайлов О.В. Моделирование процессов обработки давлением порошковых материалов па основе метода конечных элементов // Порошковые материалы для работы в экстремальных условиях / Сб. па-учн. трудов ИПМ АН УССР. 1986. - С. 37-40.

77. Середа Н.Н., Ковальченко М.С. Структура и свойства износостойких материалов на основе карбида титана // Спеченные износостойкие материалы / Науч.тр.МИСиС. 1977. - №99 - С. 53-56.

78. Скороход В.В., Картузов В.В., Красиков И.В., Картузов Е.В. Имитационное моделирование упаковки частиц (двумерный случай) // «Некоторые модели в математической физике и методы их исследования»/ Труды ИПМ НАНУ- 1997.-С. 155-170.

79. Соколова Е.В., Фраге Н.Р., Гуревич Ю.Г., Чумаиов В.И. Взаимодействие карбида титана со сталыо Р6М5 // Пор.мет. 1991-№1- С. 68-72.

80. Тейлор Дж. Введение в теорию ошибок: Пер. с англ.-М.: Мир, 1985. -272 с.

81. Терновский А. П., Алехин В. П., Шоршоров М. X., Хрущев М. М. // Заводская лаборатория. 1973. - №39 - С. 1242.

82. Ткаченко В.Ф., Коган Ю.И., Ковальчук В.А. Конструкционные спеченные материалы порошковой смеси железо-карбид бора // Коснструкцион-ные материалы —Киев, 1978 —С. 30-34.

83. Ткачеико В.Ф., Коган Ю.И. Особенности структуры и механические свойства спеченных материалов Fe-B4C // Порошковая металлургия. -1978.-№5. С. 69-74.

84. Третьяков В.И.Основы металловедения и технологии производства спеченных твердых сплавов.- М.: Металлургия, 1976. 528 с.

85. Трефилов В.И., Мильмап Ю.В., Фирстов С.А. Физические основы прочности тугоплавких металлов Киев: Наук, думка. — 1975. - С. 315.

86. Трощенко В.Т., Рудепко В.Н. Прочность металлокерамических материалов и методы ее определения. Киев: Техника — 1966 — С. 189.

87. Тюммлер Ф., Холлек Г., Пракаш J1. Новые достижения в области исследований спеченных твердых сплавов // Прогрессивные технолог. Процессы в порошк. Металлургии: Докл. Всесоюзн. науч.-техн. конф. Минск. — 1982.-С. 120-134.

88. Успенский М.М. Разработка технологического жидкофазного спекания инструмента из порошков быстрорежущей стали // Порошковые быстрорежущие стали (структура, свойства, технологии производства инструментов). Киев: Наук.думка. - 1990. - С. 90-94.

89. Феноменологические теории прессования порошков / Штерн М.Б., Сердюк Г.Г., Максименко J1.A. и др. Киев: Наук, думка, 1982. - 140 с.

90. Франчук В.Г1., Светкина Е.Ю. Особенности измельчения карбидов кремния и титана в вертикальной вибромельнице // Порошковая металлургия. 1993.- №2.- С. 5-7.

91. Францевич И.Н. и др. Упругие постоянные и модули упругости металлов и неметаллов: Справочник -Киев: Наук, думка,- 1982- С. 14-139.

92. ЮО.Ходаков Г.С. Физика измельчения. М.: Наука. - 1972. - 307 с.

93. Чапорова И.Н., Репина Э.И., Султапян Т.А. Изменение микроструктуры сплава карбида титана со стальной связкой в процессе спекания // Твердые сплавы / Науч. тр. ВНИИТС 1979. - №20. - С. 16-21.

94. Чапорова И.Н., Чернявский К.С. Структура спеченных твердых сплавов. -М.:Металлургия.- 1975. 248 с.

95. ЮЗ.Шелехина В.М. Некоторые особенности размола и прессования материалов типа карбид титана-сталь // Порошковая металлургия: Респ. межв. сб. Минск: «Высшейшая школа», 1980 - вып.4,- С. 19-22.

96. Шелехина В.М. Особенности горячего доуплотнения сплавов TiC-сталь в изостатических условиях // Порошковая металлургия: Респ.межвед.сб. — Минск, 1985. -Вын.9. С. 19-20.

97. Шелехина В.М., Шевно А.Н., Колесников А.А., Пряничников В.А. Некоторые особенности размола порошков в аттриторе // Порошковая металлургия: Респ. межв. сб. Минск: «Высшейшая школа», 1981. - вып.5. — С. 12-14.

98. Юб.Шенк X. Теория инженерного эксперимента: Пер. с англ. М.: Мир, 1972.-381 с.

99. Штерн М.Б. Развитие теории прессования и пластического деформирования порошковых материалов // Порошковая металлургия. 1992. - №9. — С. 12-24.

100. Эйдук О.Н., Липкес О .Я., Малкеров В.И. Свойства безвольфрамовых твердых сплавов на основе карбида титана со стальной связкой // Структура и свойства твердых сплавов / Науч.тр.ВНИИТС. 1983 - С. 40-41.

101. Эффект сверхпластичности в быстрорежущих сталях Р6М5 и 10Р6М5-МП при различных схемах напряженного состояния / Базык А.С., Гвоздев А.Е., Чернышева Т.А. и др. Тула: Тул.политехи.ин-т, 1987.- 108 с.

102. Ш.Юрченко Е.А., Штерн М.Б. Математические основы и компьютерная имитация процессов получения изделий из порошков. Киев: ИПМ ПАН Украины. - 1992.-38 с.

103. Лисак Л. I., Хапдрос Л. Г. Змша тсшькост1 аустенггу пр. деформацп стал1 У12А // Дошад АН УРСР (металоф1зика). -1953. № 4. - С. 236 - 239.

104. ПЗ.Рудь В.Д. Експериментальш основи моделювання та оптим1защя техно-лопй ущшьнення металевих порошюв та пористих заготовок: Дисертащя докт.техн.наук. Кшв: ТПМ I IAH УкраГни, 2005 - 401с.

105. Сучасне матер1алознавство XXI стор1ччя / Пщ ред. Походня I.K. -Ки'Гв: Наук.думка. 1998. - С. 637-655.

106. Doerner M.F., Nix W.D. // J.Mater.Res. 1986.- 1,4, Jul/Aug.-P. 601-609.

107. Hay J. C., Bolshakov A., PhaiT G. M. // J. Mater. Res.- 1999.- 14,- P. 229.

108. Kartuzov V.V., Kartuzov E.V., Krasikov I.V. Computer Generation of Two and Tree-Dimensional Packing as a Back-ground for Numerical Modeling of Sintering Processes of Sintering. — №3 Vol. 31.- 1999.

109. Mai M.K. Tarkan S .E. Steel-bonded carbides as engineering materisls // Progress Powder Metallurgy. Vol. 28: Proc. Nat.Powder Met. Conf. New-York. -1972. p.209-224.

110. Martins I.M., Oliveira M., Carvalhinhos II. Wear Resistant High Speed Steel Matrix Composites // Advances in" Powder Metallurgy & Particulare Materials.- Princeton, N.J.- 1992.- vol.6.- p.213-218.

111. Pethica J., Hutchings R., Oliver W.C. Hardness measurements at penetration depths as small as 20 nm // Phil.Mag.A.- 1983.- A 48,N 4.- P. 593-603.

112. Robisch Т., Mai M., Tarkan S. Steel bonded carbides now offer hardenable wear resistance overlays// Mod. Dev. Powder Met. 1981.Vol. 14. p.467-483.

113. Titankarbid erhoht schutz gegen verschleib. Baier R. "INT.ANZ.", 1984. -№50.-p. 22-23.

114. TiC-tool steel composite with improved wear at high temperatures. "MPR: Metal Pawder Rept.", 1988. №3. - p. 202.

115. W.C. Oliver and G.M. Pharr, An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments, J. Mater. Res, 7, N 6, 1564-1583 (1992).

116. Yu.G. Gogotsi, V. Domnich, S.N. Dub, A. Kailer, K.G. Nickel, Cyclic nanoin-dentation and Raman microspectroscopy study of phase transformations in semiconductors, J. Mater. Res., Vol. 15, No. 3, 871-879 (2000).