Строение и свойства порошковой быстрорежущей стали, полученной электроэрозионным диспергированием в воде

УДК 621.762.27

СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА ПОРОШКОВОЙ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ, ПОЛУЧЕННОЙ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННЫМ ДИСПЕРГИРОВАНИЕМ В ВОДЕ Куц Вадим Васильевич, д.т.н., профессор

Представлены результаты изучение строения и свойств порошковой быстрорежущей стали, полученной электроэрозионным диспергированием в воде.

Ключевые слова: отходы быстрорежущей стали, электроэрозионное диспергирование, вода, порошок, свойства.

В настоящее время одним из наиболее перспективных методов получения порошковых материалов является метод электроэрозионного диспергирования (ЭЭД) [1-9].

Изучение строения и свойств новых электроэрозионных материалов, получаемых отходов быстрорежущих сталей представляет научный и практический интерес.

Целью настоящей работы являлось изучение строения и свойств порошковой быстрорежущей стали (ПБРС), полученной электроэрозионным диспергированием в воде.

При решении поставленных задач использовали современные методы испытаний и исследований, в том числе:

- гранулометрический состав и средний размер порошков определяли на лазерном анализаторе размеров частиц «Analysette 22 NanoTec»;

- удельную площадь поверхности порошков и пористость заготовок определяли по одно- и пятиточечному методу БЭТ на газо-адсорбционном анализаторе «TriStar II 3020»;

- содержание кобальта и титана определяли с помощью атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой на атомно-эмиссионном спектрометре фирмы «HORIBA Jobin Yvon» модель «ULTIMA 2»;

- содержание общего углерода определяли методом сжигания в потоке кислорода на анализаторе углерода и серы «Leco CS-400»;

- содержание кислорода определяли методом восстановительного плавления (графитовый тигель) в импульсной печи сопротивления в токе инертного газа (гелий) на анализаторе кислорода и азота «Leco TC-600»;

- определение формы и морфологии поверхности частиц, рентгеноспек-тральный микроанализ, исследование элементного состава образцов порошка проводили на электронно-ионном сканирующем (растровом) микроскопе с полевой эмиссией электронов «QUANTA 600 FEG» и энергодисперсионного анализатора рентгеновского излучения фирмы «EDAX»;

- рентгено структурный (фазовый) анализ проводили на рентгеновском дифрактометре ARL9900 Intellipower Workstation и др.

Результаты исследования гранулометрического состава ПБРС, полученных ЭЭД отходов быстрорежущей стали Р6М5 водной среде при напряжении 120 В, емкости разрядных конденсаторов 20 мкФ и частоте следования импульсов 200 Гц, представлены на рис. 1.

0.1 0.5 1 5 10 50 100

Размер частиц, мш

о

500 1000 2000 [um]

Рисунок 1 - Интегральная кривая (1) и гистограмма (2) распределения по размерам частиц ПБРС, полученной ЭЭД отходов стали марки Р6М5 в водной среде

Установлено, что ПБРС, полученные из отходов вольфрамсодержащих быстрорежущих сталей при напряжении 120 В, емкости разрядных конденсаторов 20 мкФ и частоте следования импульсов 200 Гц, имеют размер частиц от 0,25 до 100 мкм.

Установлено, что средний размер частиц ПБРС, полученного в вода дистиллированная составляет 16,88 мкм. Также установлено, что удельная площадь поверхности размер частиц ПБРС, полученного в воде дистиллированной составляет 28476,27 см2/см3.

Исследование формы и морфологии частиц представлено на рис. 2, элементный состав ПБРС - на рис. 3.

Рисунок 2 - Снимок с РЭМ частиц ПБРС с указанием точек проведения

РСМА

к

и

1 г I. £

5г 4. Мй 1.

як

Сг На I

к

ж и:

VI №

3$ и

и 1т и; ил

Энергия. кэВ

Рисунок 3 - РСМА в точке 1

Видно, что в порошке, полученном электроэрозионным диспергированием отходов стали Р6М5 в воде, присутствуют частицы, имеющие правильную сферическую, эллиптическую форму и агломераты.

Установлено, что основными элементами в ПБРС, полученных электроэрозионным диспергированием являются W и Бе.

Результаты исследования рентгено структурного (фазового) состава ПБРС, полученных их отходов быстрорежущей стали Р6М5 в водной среде при напряжении 120 В, емкости разрядных конденсаторов 20 мкФ и частоте следования импульсов 200 Гц, представлены на рис. 4.

Рисунок 4 - Дифрактограмма порошка ПБРС, полученнной ЭЭД

Показано, что диспергирование в водной среде снижает потери кислорода и способствует образованию фаз Бе203, Ж Бе, и Бе3С.

Список литературы

1. Оценка эффективности применения твердосплавных порошков, полученных электроэрозионным диспергированием отходов твердых сплавов, при восстановлении и упрочнении деталей композиционными гальваническими покрытиями / Е.В. Агеев, Б. А. Семенихин, Е.В. Агеева, Р.А. Латыпов // Упрочняющие технологии и покрытия. 2011. № 9. С. 14-16.

2. Восстановление и упрочнение деталей автотракторной техники плазменно-порошковой наплавкой с использованием порошков, полученных электроэрозионным диспергированием отходов спеченных твердых сплавов / Е.В. Агеев, В.И. Серебров-ский, Б.А. Семенихин, Е.В. Агеева, Р.А. Латыпов, Ю.П. Гнездилова Курск: Изд-во Кур -ской ГСХА, 2010. 91 с.

3. Использование твердосплавных электроэрозионных порошков для получения износостойких покрытий при восстановлении и упрочнении деталей машин и инструмента / Е.В. Агеев, А.А. Давыдов, Е.В. Агеева, А.С. Бондарев, Е.П. Новиков // Известия

Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2013. № 1. С. 32-38.

4. Применение порошков, полученных методом электроэрозионного диспергирования, при плазменной наплавке коленчатых валов / А.В. Петридис, А. А. Толкушев, Е.В.Агеев // Технология металлов. 2004. № 9. С. 41-44.

5. Повышение эксплуатационных показателей восстановленных деталей автомобилей на основе научно обоснованных ресурсосберегающих технологий, материалов и устройств / Е.В. Агеев // Мир транспорта и технологических машин. 2012. № 2. С. 3241.

6. Разработка и исследование твердосплавных изделий из порошков, полученных электроэрозионным диспергированием вольфрамсодержащих отходов / Латыпов Р. А., Латыпова Г.Р., Агеев Е.В., Давыдов А.А. // Международный научный журнал. 2013.№ 2. С. 107-112.

7. Проведение рентгеноспектрального микроанализа твердосплавных электроэрозионных порошков / Агеев Е.В., Латыпова Г.Р., Давыдов А.А., Агеева Е.В. // Известия Юго-Западного государственного университета. 2012. № 5-2 (44). С. 099-102.

8. Исследование физико-технологических свойств порошков, полученных электроэрозионным диспергированием твердого сплава / Агеев Е.В., Гадалов В.Н., Романенко Д.Н., Тригуб В.Б., Самойлов В.В., Агеева Е.В. // Фундаментальные исследования. 2011. № 12-2. С. 336-340.

9. Размерный анализ частиц порошка, полученного из вольфрамсодержащих отходов электроэрозионным диспергированием в воде / Агеева Е.В., Агеев Е.В., Карпенко В.Ю. // Вестник машиностроения. 2015. № 3. С. 45-46.

10. Рентгеноспектральный микроанализ нихромового порошка, полученного методом электроэрозионного диспергирования в среде керосина/ Агеев Е.В., Горохов А.А., Алтухов А.Ю., Щербаков А.В., Хардиков С.В.// Известия Юго-Западного государственного университета. 2016. № 1 (64). С. 26-31.

11. Размерные характеристики бронзового электроэрозионного порошка, полученного в воде/ Агеева Е.В., Агеев Е.В., Чаплыгин В.Ю., Горохов А.А.// Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2016. № 1 (18). С. 30-35.

12. Фазовый состав частиц порошка, полученного электроэрозионным диспергированием сплава ВК8 в бутиловом спирте/ Агеева Е.В., Алтухов А.Ю., Гулидин С.С., Агеев Е.В., Горохов А.А.// Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2016. № 1 (18). С. 20-25.

Kuts Vadim Vasilyevich, doctor of technical Sciences, Professor Southwest state University, Kursk, Russia

Ageeva Ekaterina Vladimirovna, candidate of technical Sciences, associate Professor

Southwest state University, Kursk, Russia

Ivakhnenko Alexander Gennadievich, doctor of technical Sciences, Professor Southwest

state University, Kursk, Russia

STRUCTURE AND PROPERTIES OF POWDER HIGH-SPEED STEEL OBTAINED

BY ELECTROEROSION DISPERSION IN WATER

Presents the results of the study of the structure and properties ofpowder high-speed steel obtained by electroerosion dispersion in water.

Key words: high speed steel wastes, electroerosion dispersion, water, powder, properties.