CS234979B1 - Method of tool material compacting from dispersion particles - Google Patents

Method of tool material compacting from dispersion particles Download PDF

Info

Publication number
CS234979B1
CS234979B1 CS725382A CS725382A CS234979B1 CS 234979 B1 CS234979 B1 CS 234979B1 CS 725382 A CS725382 A CS 725382A CS 725382 A CS725382 A CS 725382A CS 234979 B1 CS234979 B1 CS 234979B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
temperature
weight
tool material
minutes
range
Prior art date
Application number
CS725382A
Other languages
Czech (cs)
Slovak (sk)
Inventor
Jozef Adamka
Ladislav Krizan
Ladislav Stanecek
Petr Grac
Lubomir Caplovic
Original Assignee
Jozef Adamka
Ladislav Krizan
Ladislav Stanecek
Petr Grac
Lubomir Caplovic
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jozef Adamka, Ladislav Krizan, Ladislav Stanecek, Petr Grac, Lubomir Caplovic filed Critical Jozef Adamka
Priority to CS725382A priority Critical patent/CS234979B1/en
Publication of CS234979B1 publication Critical patent/CS234979B1/en

Links

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)

Description

Vynález sa týká spósobu skompaktňovania nástrojových materiálov z disperzných častíc na báze železa s obsahom uhlíka vačším ako 2 % hmotnosti a s celkovým obsahom karbidotvorných prvkov vačším ako 20 % hmotnosti.The invention relates to a method of compacting iron-based dispersive tool materials having a carbon content of greater than 2% by weight and a total carbide-forming element content of greater than 20% by weight.

Doteraz známe zpósoby skompaktňovania disperzných častíc rýchlorezných ocelí sú vhodné pre častíce s určitou schopnosťou plastické] deformácie za studená. Schopnost častíc plasticky sa deformovat umožňuje použiť. lisovanie za studená, a tým získat polotovary roznych tvarov so zvýšenou hustotou a dostatočnou súdržnosťou. Požiadavka získania maximálnych hustot z disperzných častíc před závěrečnou operáciou skompaktňovania je mimoriadne důležitá najma pri výrobě tvarovaných nástrojov. Vysoká hustota a súdržnosť dosiahnutá lisováním za studená umožní získat vhodné východiskové polotovary pre závěrečné operácie skompaktňovania buď spekaním, alebo pre iné spůsoby skompaktňovania za súčasného působenia teploty a tlaku.Hitherto known methods of compacting dispersion particles of high-speed steels are suitable for particles with some cold plastic deformation capability. The ability of the particles to plastically deform allows for use. cold pressing to obtain blanks of different shapes with increased density and sufficient cohesiveness. The requirement to obtain maximum densities from the dispersion particles prior to the final compacting operation is particularly important in the manufacture of shaped tools. The high density and cohesiveness achieved by cold pressing makes it possible to obtain suitable starting blanks for the final compacting operations either by sintering or for other compacting processes under the effect of temperature and pressure.

Priaznivé výsledky, získané vysokými rýchlosř'ami ochladzovania malých objemov taveniny, umožnili vyrábat z disperzných častíc také nástrojové materiály, ktoré svojím chemickým zložením vychádzajú zo zloženia' rýchlorezných ocelí, ale majú podstatné vyšší obsah uhlíka a niektorých, najma karbidotvorných legúr. Obsah uhlíka v týchto materiáloch je spravidla váčší ako 2 % hmotnosti. Zvačšenému obsahu uhlíka zodpovedá aj zváčšený obsah karbidotvorných prvkov. Z híadiska chemického a štruktúrneho zloženia zodpovedajú takéto materiály prevažne eutektickým a hypereutektickým zliatinám a majú, vzhladom na vysoký podiel tvrdých fáz, podstatné vačšiu odolnost oproti opotrebeniu ako rýchlorezné ocele. Disperzně částice týchto eutektických a hypereutektických zliatin majú vefmi vysokú tvrdost a preto ich nemožno lisovat za studená. Ani žíhanie na makko, ktoré sa používá u disperzných rýchlorezných ocelí, neumožní získat dostatočne makké a tvárné častíce, ktorých vlastnosti by aplikováním lisovania za studená umožnili získat polotovary s velkým podielom kontaktných plůch medzi jednotlivými částicemi, zabezpečujúcim minimálně zmrštenie, dostatočnú súdržnosť a intenzivnější ohřev polotovarov pri záverečnej etape skompaktňovania. Táto nemožnost získat z disperzných materiálov s vefmi nízkou schopnosťou plastickej deformácie lisováním za studená dostatočne husté a súdržné polotovary obmedzuje v súčasnosti aplikáciu různých spůsobov skompaktňovania prevažne iba na metody izostatického slisovania. Pri izostatickom lisovaní disperzných častíc nástrojových materiálov na báze železa s obsahom uhlíka vačším ako 2 % hmotnosti a celkovým obsahom karbidotvorných prvkov vačším ako 20 % hmotnosti sa tieto častíce, uzavřete v hermetickom obale, lisujú najprv za studená a následné izostaticky za. tepla pri teplotách v rozmedzí od 1100 do 1200 °C. Přitom výlisok je umiestnený v obale s tvarom získaným lisováním za studená. Nízká schopnost plastickej deformácie za studená u disperzných častíc sposobuje, že výlisok získaný lisováním za studená je >málo súdržný a po odstránení obalu by sa rožpadol.The favorable results obtained by high-rate R 'ami cooling small volumes of melt facilitate the production of dispersed particles such tool materials to their chemical composition based on the composition of the' high-speed steel, but have considerably higher carbon content and some, especially carbide-forming alloying elements. The carbon content of these materials is generally greater than 2% by weight. The increased carbon content also corresponds to the increased carbide-forming element content. In terms of chemical and structural composition, such materials correspond predominantly to eutectic and hypereutectic alloys and, due to the high proportion of hard phases, have a considerably greater wear resistance than high-speed steels. The dispersed particles of these eutectic and hypereutectic alloys have a very high hardness and therefore cannot be cold pressed. Even the poppy annealing used in dispersive high-speed steels does not allow to obtain sufficiently soft and ductile particles whose properties would, by applying cold pressing, obtain semifinished products with a high proportion of contact areas between the particles, ensuring at least shrinkage, sufficient cohesion and intensified heating at the final stage of compacting. This impossibility of obtaining sufficiently dense and cohesive preforms from dispersive materials with a very low plastic deformation capability by cold pressing currently restricts the application of the various compacting methods mainly to isostatic compression methods. In the isostatic pressing of dispersed particles of iron-based tool materials with a carbon content of more than 2% by weight and a total carbide-forming element content of more than 20% by weight, the particles are sealed in a hermetic package first cold and then isostatically pressed. heat at temperatures ranging from 1100 to 1200 ° C. The molding is placed in a container with a shape obtained by cold pressing. The low cold plastic deformation capability of the dispersed particles causes the cold compression molding to be < RTI ID = 0.0 >< / RTI >

U rýchlorezných ocelí vyrobených metodami odlievania ingotov a ich následného tvárnenia na tyčové polotovary bol zistený efekt subkritickej superplasticity. Znamená to, že tieto ocele v tepelnom intervale pod teplotou začiatku austenitizácie sa plasticky deformujú v podstatné vačšej miere ako pri obvyklých teplotách tvárnenia v austenitickej oblasti. Železo a jeho polymorfné zliatiny v procese fázových transformácií z teploty pod počiatkom austenitizácie na teplotu v oblasti austenitizácie a opačné, pričom cyklus ohřevu a ochladenia na uvedené teploty sa niekofkokrát po sebe opakuje pri konštantnom zatažení, sa výrazné plasticky deformujú, čo sa označuje ako efekt dynamickej superplasticity. Zliatiny s vefkosťou zrna mensou ako 10 μΐη, najmá eutektoidných a eutektických koncentrácii, sa za zvýšených teplůt vefmi výrazné plasticky deformujú, čo sa označuje ako efekt štruktúrnej superplasticity. Efekt subkritickej superplasticity sa využívá pri výrobě tvarových nástrojov z tyčových polotovarov rýchlorezných ocelí. Efekt štruktúrnej superplaslicity sa využívá pri tváření zliatin z farebných kovov, žiarupevných niklových zliatin alebo niektorých uhlíkových a nízkolegovaných ocelí. Východiskové polotovary před tvárněním sú buď vo formě plechov, tyčí, alebo rozměrných kompaktných telies. Pri skompaktňovaní disperzných častíc sa efekty superplasticity využívajú iba pri získávání vysokých hustůt výliskov z bielej liatiny v izometrických tvárniacich nástrojoch za teplot okolo 700 °C.The effect of subcritical superplasticity was found in high-speed steels produced by the methods of casting of ingots and their subsequent forming into rod semi-finished products. This means that these steels plastically deform to a greater extent than at conventional austenitic forming temperatures at a temperature below the austenitization start temperature. Iron and its polymorphic alloys in the process of phase transformations from the temperature below the beginning of austenitization to the temperature in the austenitization region and vice versa, the cycle of heating and cooling to these temperatures repeated several times in succession under constant load, significantly plastically deformed. superplasticity. Alloys with a grain size of less than 10 μΐη, especially eutectoid and eutectic concentrations, become very plasticly deformed at elevated temperatures, which is referred to as the effect of structural superplasticity. The effect of subcritical superplasticity is utilized in the production of shaped tools from rods of high-speed steels. The structural superplaslicity effect is used to form non-ferrous metal alloys, refractory nickel alloys or some carbon and low alloy steels. The preforms prior to forming are either in the form of sheets, rods, or bulky compact bodies. In compacting dispersed particles, superplasticity effects are only used to obtain high densities of white cast iron moldings in isometric forming tools at temperatures of about 700 ° C.

Vyššie uvedené nedostatky sa odstráni spůsobom skompaktňovania nástrojových materiálov z disperzných častíc na báze železa s obsahom uhlíka vačším ako 2 % hmotnosti a s celkovým obsahom karbidotvorných prvkov vačším ako 20 % hmotnosti podía vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že nástrojový materiál v tvare disperzných častíc sa umiestni v hermetickom obale, v ktorom sa stlačí tlakom v rozsahu od 100 do 600 MPa a ohřeje na teplotu v rozmedzí od 350 do 950 °C v časovom intervale od 6 minút do 10 hodin. Nástrojový materiál v tvare disperzných častí možno tiež umiestniť v dutině lisovacieho nástroja, ktorý je vložený v hermetickom obale. K podstatě patří aj to, že stlačený nástrojový materiál v tvare disperzných častí, umiestnený v hermetickom obale alebo v dutině lisovacieho nástroja, ktorý je vložený v hermetickom obale, sa najprv ohřeje na teplotu v rozmedzí od 750 do 850 °C po dobu od 6 minút do 2 hodin a potom sa ohřeje na teplotu v rozmedzí od 850 do 950 °C po dobu od 6 minút do 2 hodin. Po tomto ohriatí sa nechá ochladit na povodnú teplotu od 750 do 850 °C po dobu od 6 minút do 2 hodin a znova sa ohřeje na teplotu v rozmedzí od 850 do 950 °C, pričom popísaný cyklus ohriatia a ochladenia sa opakuje 2- až lOkrát.The aforementioned drawbacks are eliminated by the compaction of tool materials from dispersive particles based on iron having a carbon content greater than 2% by weight and having a total carbide-forming element content greater than 20% by weight, according to the invention, placed in a hermetically sealed container in which it is compressed at a pressure of from 100 to 600 MPa and heated to a temperature of from 350 to 950 ° C for a time period of from 6 minutes to 10 hours. Dispersible tool material can also be placed in a cavity of a press tool that is embedded in a hermetic package. Essentially, the dispersed part compressed tool material placed in a hermetic package or in a die cavity embedded in a hermetic package is first heated to a temperature in the range of 750 to 850 ° C for 6 minutes to 2 hours and then heated to a temperature in the range of from 850 to 950 ° C for 6 minutes to 2 hours. After this heating, it is allowed to cool to a flood temperature of from 750 to 850 ° C for 6 minutes to 2 hours and reheated to a temperature of from 850 to 950 ° C, the described heating and cooling cycle being repeated 2 to 10 times. .

Spósobom skompaktňovania podl'a vynálezu sa získajú vysoké hustoty z takých eutektických a hypereutektických nástrojovových materiálov v tvare disperzných častíc, ktorých vlastnosti neumožňovali doteraz efektívne využit' predlisovanie za studená. Týmto spósobom sa vyrobia polotovary s uzatvorenou pórovitosťou a s hustotou vyššou ako 99 % hustoty odliateho materiálu. Z takýchto polotovarov možno odstranit hermetický obal a před závěrečnou operáciou skompaktňovania alebo v jej priebehu možno dodatočne meniť tvar polotovaru. Spósob skompaktňovania podl'a vynálezu možno využit aj pri lisovaní disperzných častíc na relativné přesné tvary v dutinách ohrievaných lisovacích nástrojov umiestnených vo vákuu alebo inertných, připadne riadených atmosférách. Vzhladom na pósobiace mechanizmy superplastickej deformácie dochádza iba k minimálnej difúznej interakcii medzi lisovaným materiálom a materiálom nástroja. Významnou přednostou spósobu skompaktňovania pódia vynálezu je skutočnosť, že vysoké hustoty polotovarov umožňujú uskutočnit závěrečná operáciu skompaktňovania pri relativné nízkých teplotách a v krátkých časových intervaloch, čím sa vo vefkej miere zachovajú priaznivé štruktúrne změny, získané vysokými rýchlosťami ochladzovania taveniny a dosiahne sa vysoká disperzia tvrdých fáz v štruktúre.The process of compacting according to the invention yields high densities from such eutectic and hypereutectic tool materials in the form of dispersed particles whose properties have so far not made efficient use of cold preforming. In this way, semi-finished products with closed porosity and with a density higher than 99% of the density of the cast material are produced. The hermetic package can be removed from such preforms and the shape of the preform can be additionally changed before or during the final compacting operation. The compacting method according to the invention can also be used in the compression of dispersive particles for relatively precise shapes in cavities of heated compression tools placed in vacuum or inert or controlled atmospheres. Due to the multiplying mechanisms of superplastic deformation, there is only a minimal diffusion interaction between the molded material and the tool material. An important advantage of the process of compacting according to the invention is that the high stock densities make it possible to carry out the final compacting operation at relatively low temperatures and in short time intervals, thereby largely maintaining favorable structural changes obtained by high melt cooling rates and high hard dispersion phases. structure.

Příklad 1Example 1

Nástrojový materiál na báze železa s obsahom 2,5 % hmotnosti uhlíka, 1,5 % hmotnosti kremíka, 4 °/o hmotnosti chrómu, 8,0 percenta hmotnosti wolframu, 5 % hmotnosti molybdénu, 7 lO/o hmotnosti vanádu a 8 %í hmotnosti kobaltu v tvare disperzných častíc s velkosťou fáz mensou ako 10 gm, získaných vysokou rýchlosťou ochladzovania taveniny a teplotou počiatku austenitizácle 845 °C, umiestnený v hermetickom obale sa lisoval v izostatickom lise pri tlaku 158 MPa a teplote 840 °C po dobu 3 hodin. Hustota získaného skompaktneného výlisku bola 99,6 % z hustoty odliateho materiálu.Iron based tooling material containing 2.5% carbon, 1.5% silicon, 4% chromium, 8.0% tungsten, 5% molybdenum, 710 % vanadium and 8% t The weight of cobalt in the form of dispersed particles having a phase size of less than 10 gm, obtained by a high melt cooling rate and an austenitizing start temperature of 845 ° C, placed in a hermetic package, was pressed in an isostatic press at 158 MPa and 840 ° C for 3 hours. The density of the compacted compact obtained was 99.6% of the density of the cast material.

Přiklad 2Example 2

Nástrojový materiál so zložením a štruktúrou v tvare disperzných častíc ako v příklade 1, umiestnený v hermetickom obale, sa stlačil v izostatickom lise tlakom 178 MPa a ohrial na teplotu 800 °C pri zotrvaní na tejto teplote 1 hodinu. Následné sa ohrial teplotou 900 °C pri zotrvaní na tejto teplote po dobu 15 minút. Nechal sa ochladit na 800 °C pri zotrvaní na tejto teplote 1 hodinu a znova sa ohrial na teplotu 900 °C pri zotrvaní na tejto teplote po dobu 15 minút. Po tomto ohřeve následovalo ochladenie na izbovú teplotu. Hustota získaného skompaktovaného výlisku bola 99,7 % z hustoty odliateho materiálu.The dispersion particle-shaped tooling material as in Example 1, placed in a hermetic package, was compressed in an isostatic press at a pressure of 178 MPa and heated to 800 ° C while staying at this temperature for 1 hour. Subsequently, it was heated to 900 ° C while remaining at this temperature for 15 minutes. It was allowed to cool to 800 ° C while staying at this temperature for 1 hour and reheated to 900 ° C while staying at this temperature for 15 minutes. This heating was followed by cooling to room temperature. The density of the compacted compact obtained was 99.7% of the density of the cast material.

Příklad 3Example 3

Nástrojový materiál so složením 2,3 % hmotnosti uhlíka, 1,6 % hmotnosti kremíka,Tool material with a composition of 2.3% by weight of carbon, 1.6% by weight of silicon,

4.8 % hmotnosti chrómu, 5,3 % hmotnosti wolframu, 4,9 % hmotnosti molybdénu, 5,9 percenta hmotnosti vanádu a 7,6 % hmotnosti kobaltu so štruktúrou a v tvare disperzných častí ako v příklade 1 sa spracovával sposobmi popísanými v príkladoch 1 a 2. Hustota takto získaného skompaktneného výlisku bola vačšia ako 99,5 % z hustoty odliateho materiálu.4.8% by weight of chromium, 5.3% by weight of tungsten, 4.9% by weight of molybdenum, 5.9% by weight of vanadium and 7.6% by weight of cobalt with the structure and shape of the dispersed parts as in Example 1 were treated as described in Examples 1; 2. The density of the compact compact thus obtained was greater than 99.5% of the density of the cast material.

Příklad 4Example 4

Nástrojový materiál so zložením 3,1 % hmotnosti uhlíka, 1,8 % hmotnosti kremíka,Instrument material with 3.1% carbon, 1.8% silicon,

5.9 ’% hmotnosti chrómu, 4,6 % hmotnosti wolframu, 3,2 hmotnosti molybdénu, 11,6 percenta hmotnosti vanádu a 7,0 '% hmotnosti kobaltu so štruktúrou a v tvare disperzných častíc ako v příklade 1 sa spracovával sposobmi popísanými v príkladoch 1 a 2. Hustota takto získaného skompaktneného výlisku bola vačšia ako 99,5 % z hustoty odliateho materiálu.5.9% by weight of chromium, 4.6% by weight of tungsten, 3.2% by weight of molybdenum, 11.6% by weight of vanadium and 7.0% by weight of cobalt with the structure and shape of the dispersed particles as in Example 1 were treated as described in Examples 1 and 2. The density of the compacted compact thus obtained was greater than 99.5% of the density of the cast material.

Spósob skompaktňovania podl'a vynálezu je využitelný pri lisovaní disperzných častíc eutektických nástrojových materiálov v amorfnom stave a umožňuje získat tak kompaktně materiály s ultrajemnou kryštalickou štruktúrou.The compacting method according to the invention is useful in compressing dispersed particles of eutectic tool materials in an amorphous state, and thus allows to obtain compactly materials having an ultrafine crystalline structure.

Claims (3)

1. Spósob skompaktňovania nástrojových materiálov z disperzných častíc na báze železa s obsahom uhlíka vyšším ako 2 % hmotnosti a s celkovým obsahom karbidotvorných prvkov vyšším ako 20 % hmotnosti vyznačený tým, že nástrojový materiál v tvare disperzných častíc sa umiestni v hermetickom obale, kde sa stlačí tlakom v rozmedzí od 100 do 600 MPa a ohřeje na teplotu v rozmedzí od 750 do 950 °C v časovom intervale od 6 minút do 10 hodin.1. Method of compacting iron-based dispersive tool materials with a carbon content of more than 2% by weight and a total carbide-forming element content of more than 20% by weight, characterized in that the dispersive particle-shaped tool material is placed in a hermetic package where it is compressed in the range of from 100 to 600 MPa and heated to a temperature in the range of from 750 to 950 ° C over a time period of from 6 minutes to 10 hours. 2. Spósob podl'a bodu 1 vyznačený tým, že nástrojový materiál v tvare disperzných2. A method according to claim 1, wherein the tool material is dispersed V-YNALEZU častíc sa umiestni v dutině lisovacieho nástroja, vloženého v hermetickom obale.The V-YNALEZU of the particles is placed in a cavity of a pressing tool inserted in a hermetic package. 3. Spósob podl'a bodov 1 a 2 vyznačený tým, že nástrojový materiál v tvare disperzných častíc sa ohřeje na teplotu v rozmedzí od 750 do 850 °C po dobu 6 minút až 2 hodin s následným ohriatím na teplotu v rozmedzí od 850 do 950 °C po dobu od 6 minút do 2 hodin a nechá sa ochladit na povodnú teplotu v rozmedzí od 750 do 850 °C, pričom ohriatie a ochladenie na udané teploty sa opakuje 2- až lOkrát.3. The process of claim 1 wherein the dispersed particulate tool material is heated to a temperature in the range of from 750 to 850 [deg.] C. for 6 minutes to 2 hours, followed by heating to a temperature in the range of from 850 to 950. ° C for 6 minutes to 2 hours and allowed to cool to a flood temperature ranging from 750 to 850 ° C, with heating and cooling to the indicated temperature repeated 2 to 10 times. severografia, n. p., závod 7, MostSeverography, n. p., plant 7, Most Cena 2,40 KčsPrice 2,40 Kčs
CS725382A 1982-10-11 1982-10-11 Method of tool material compacting from dispersion particles CS234979B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS725382A CS234979B1 (en) 1982-10-11 1982-10-11 Method of tool material compacting from dispersion particles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS725382A CS234979B1 (en) 1982-10-11 1982-10-11 Method of tool material compacting from dispersion particles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS234979B1 true CS234979B1 (en) 1985-04-16

Family

ID=5421354

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS725382A CS234979B1 (en) 1982-10-11 1982-10-11 Method of tool material compacting from dispersion particles

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS234979B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5009842A (en) Method of making high strength articles from forged powder steel alloys
EP2376248B1 (en) Method for the manufacture of a metal part
KR820002180B1 (en) Powder-metallurgy steel article with high vanadium-carbide content
CN1330444C (en) High density stainlss steel products and method for preparation thereof
US5641922A (en) Hi-density sintered alloy and spheroidization method for pre-alloyed powders
JPH04231404A (en) Method for powder metallurgy by means of optimized two-times press-two-times sintering
US3811878A (en) Production of powder metallurgical parts by preform and forge process utilizing sucrose as a binder
US5881354A (en) Sintered hi-density process with forming
US5997805A (en) High carbon, high density forming
US3744993A (en) Powder metallurgy process
US5632827A (en) Aluminum alloy and process for producing the same
US5435824A (en) Hot-isostatically-compacted martensitic mold and die block article and method of manufacture
US2435511A (en) Method of making metal bodies
US4410488A (en) Powder metallurgical process for producing a copper-based shape-memory alloy
JPH0254401B2 (en)
JPH02163305A (en) Method for molding material produced
CS234979B1 (en) Method of tool material compacting from dispersion particles
EP0835329B1 (en) Hi-density sintered alloy and spheroidization method for pre-alloyed powders
JP3456707B2 (en) Powder metallurgy hot-worked steel and method for producing the same
US4321091A (en) Method for producing hot forged material from powder
Hirschhorn et al. The forging of powder metallurgy preforms
US3936299A (en) Method for producing tool steel articles
JPH0643628B2 (en) Method for manufacturing aluminum alloy member
JP2003313624A (en) Manufacturing method of iron-based sintered body
KR840001138B1 (en) Method for producing a hot forged material from powder