Трифазний композиційний матеріал

Реферат: Трифазний композиційний матеріал являє собою рівномірно зміцнений карбідними волокнами по всьому дифузійному шару трифазний природний композит, що складається з аустенітної матриці, армованої пластинами карбідів двох типів, який отримують навуглецюванням низьковуглецевого матричного сплаву. Вихідна концентрація матричного сплаву відповідає рівноважній концентрації α-фази в чотирифазній області діаграми стану Fe-Mo-Cr-C, що складає 0,08-0,09 мас. % С, 6,8-7,2 мас. % Мо, 15,7-16,1 мас. % Сr, решта - Fe. UA 120860 U (54) ТРИФАЗНИЙ КОМПОЗИЦІЙНИЙ МАТЕРІАЛ UA 120860 U UA 120860 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до галузі металургії, а більш конкретно до хіміко-термічної обробки, і може бути використана при виробництві швидкорізального інструмента з підвищеними техніко-економічними показниками. Відомий спосіб цементації виробів з низьковуглецевих швидкорізальних сталей, в якому шляхом дифузійного насичення в газовій суміші, що складається з ендогазу і 0,5-5 % метану при температурі вище АC3, отримували двофазний волокнистий аустенітно-карбідний композит (Авт. св. СРСР № 1715883, МПК С23С 8/22, опубл. 1991). Однак ця речовина не завжди має стабільну структуру навуглецьованого шару. Найбільш близькою речовиною того ж призначення до заявленої є зносостійкий композиційний матеріал, що являє собою рівномірно зміцнений карбідними волокнами по всьому дифузійному шару природний композит, який отримують навуглецюванням низьковуглецевого матричного сплаву (Пат. 102573 Україна, МПК С23С 8/22, С22С 38/22, С22С 49/00, опубл. 10.11.2016, Бюл. № 21). До недоліків даної речовини можна віднести відсутність стабільності формування направленої тонкодиференційованої структури евтектики. Задача корисної моделі є удосконалення фізико-механічних характеристик металообробного інструмента, а саме підвищення стійкості та опору зношуванню. Технічний результат отримання трифазного природного композиційного матеріалу на базі системи Fc-Mo-Cr, в якому металева матриця армована карбідними волокнами. Зазначена задача при здійсненні корисної моделі вирішується тим, що як вихідний матричний сплав перед навуглецюванням використовують сплав 0,08-0,09 мас. % С, 6,8-7,2 мас. % Мо, 15,7-16,1 мас. % Cr, решта - Fe, який відповідає рівноважній концентрації α-фази в чотирифазній області діаграми стану Fe-Mo-Cr-C в кутку конодної піраміди (фіг. 1). Перетворення фериту з одночасним утворенням аустеніту і карбідів М 23С6 і М6С (α→γ + М23С6+М6С) при навуглецюванні даної системи стає можливим, коли склад сплаву при хімікотермічній обробці проходить через вершину колодного тетраедра F. При визначених температурно-концентраційних умовах навуглецювання сплаву системи Fe-Mo-Cr в поверхневому шарі формується трифазний композиційний матеріал, що являє собою аустенітну матрицю, армовану спеціальними карбідами двох типів. Методами спеціального аналізу визначено, що карбідна складова композиційного матеріалу поверхневого шару складається з огрубілих пластин карбіду М 23С6, між ними розташовані тонкі волокна карбіду М6С. Формування трифазних колоній в системі Fe-Mo-Cr здійснюється в тому випадку, коли в процесі навуглецювання хром, як основний легуючий елемент, не повністю перерозподіляється між карбідом М6С і аустенітом, а частина його залишається на утворення власного карбіду М23С6. Структура природного трифазного композиту, рівномірно зміцненого по всьому дифузійному шару карбідними волокнами, забезпечує отримання поверхні матеріалу, що має високі технологічні, механічні та експлуатаційні характеристики (твердість, стійкість та опір зношуванню). Композиційний матеріал на базі системи Fe-Mo-Cr є вториннотвердіючим та зберігає високу твердість (60-62 HRc) по всій глибині навуглецьованого шару. Отримані матеріали на основі сплавів систем Fe-Mo-Cr з композиційною структурою навуглецьованого шару можна рекомендувати як напівтеплостійкі інструментальні матеріали. Приклад. Для виготовлення дослідних заготовок інструменту виплавляють сплав складу 0,085 мас. % С, 7,0 мас. % Мо, 15,9 мас. % Сr, решта Fe на базі армко-заліза в печі опору в інертній атмосфері. Злитки масою близько 200 г кували на прутки перерізом 15×15 мм, які розрізали на зразки. Потім виріб навуглецьовували при температурі 1125 °C протягом 1 години в газовому середовищі, проводили гартування з цементаційного нагріву і відпуск при температурі 550 °C протягом 1 години. Результати випробувань дослідних зразків наведено в таблиці. Виробничі випробування показали позитивні результати, планується впровадження отриманого матеріалу у виробництво. Таблиця Матеріал Прототип Композитний матеріал на базі системи Fе-Мо-Сr 61 132 Знос при продовженні обробки 35 хв, мм 0,22 62 144 0,18 Твердість, HRc Стійкість інструменту, хв 1 UA 120860 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Трифазний композиційний матеріал, що являє собою рівномірно зміцнений карбідними волокнами по всьому дифузійному шару трифазний природний композит, що складається з аустенітної матриці, армованої пластинами карбідів двох типів, який отримують навуглецюванням низьковуглецевого матричного сплаву, який відрізняється тим, що вихідна концентрація матричного сплаву відповідає рівноважній концентрації α-фази в чотирифазній області діаграми стану Fe-Mo-Cr-C, що складає 0,08-0,09 мас. % С, 6,8-7,2 мас. % Мо, 15,7-16,1 мас. % Сr, решта - Fe. Комп’ютерна верстка О. Рябко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2