FORMULAS AND PROCESS FOR MAKING MOULDS OF COMPOSITE MATERIALS WITH FUNCTIONAL GRADIENT DEVELOPED IN HORIZONTAL PLANE

• Main Authors: JUGRAVU VICTOR, BÂRLĂDEANU MIHAIL, GRIGORIU DUMITRU, CONSTANTINESCU DAN MIHAI, RĂDULESCU MIHAEL-DORU, VLĂSCEANU DANIEL, IRIMIA MIHAILENA, IONESCU MARIA
• Format: Patent
• Language: English; Romanian
• Published: 29.03.2019
• Subjects: CASTING; MAKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; PERFORMING OPERATIONS; POWDER METALLURGY; TRANSPORTING; WORKING METALLIC POWDER

The invention relates to formulas of preparation of composite materials with functional gradient developed in the horizontal plane and to a process for making moulds of said materials, the composite materials being employed in preparation of tool steel with complex properties of wear resistance and resiliency, by powder metallurgy techniques. According to the invention, the formulas of preparation of the composite materials comprise the development of functional gradient in the horizontal plane by at least three vertical layers as the bushes I, II and III, each of them processed from metallic steel powders of various chemical compositions, the alloying level decreasing from bush I to bush III which is located at the exterior, the individual sizes of the bushes, as compacted, being the following: height between 20...100 mm, difference between the external diameter De and the internal diameter Di being of at least 10 mm and the tolerance to the size of diameters De and Di in raw state being H11/d11. The process, as claimed by the invention, consists in individually mixing, in a truncated cone-shaped mixer, the components of the composite systems corresponding to the bushes I, II and III, compacting the layers individually at pressures ranging between 400...550 MPa, depending on the mechanical characteristics intended to be obtained, individual presintering of the layers in controlled atmosphere at 900°C, for 30 min, assembling the layers I, II and III and sintering them as packs, under controlled atmosphere, at 1200°C, for 45 min, recompacting the bush pack at the sintering temperature, at pressures ranging between 650...700 MPa, temper hardening heat treatment at an austenitic temperature of 1150°C/ plateau of 850...860°C, for 45 min, with cooling in oil followed by cooling in water, tempering heat treatment at 550°C/1 h in three cycles, and ionic nitridation heat treatment at 500...700°C for two hours. Invenţia se referă la reţete de obţinere a unor materiale compozite cu gradient funcţional dezvoltat în plan orizontal, şi la un procedeu de obţinere a matriţelor din aceste materiale, materialele compozite fiind folosite pentru obţinerea oţelurilor de scule, cu proprietăţi complexe de rezistenţă la uzură şi rezilienţă, prin tehnologii specifice metalurgiei pulberilor. Reţetele materialelor compozite conform invenţiei constau în dezvoltarea gradientului funcţional în plan orizontal prin minimum trei straturi verticale, sub formă de bucşe I, II şi III, procesate fiecare din pulberi metalice de oţel cu compoziţii chimice diferite, nivelul de aliere scăzând de la bucşa I spre bucşa III aflată la exterior, dimensiunile individuale ale bucşelor în stare compactată fiind: înălţime de 20...100 mm, diferenţa dintre diametrul exterior De şi diametrul interior Di fiind de minimum 10 mm, iar toleranţele la dimensiunile diametrelor De şi Di în stare crudă vor fi H11/d11. Procedeul conform invenţiei constă în mixarea individuală, în amestecător tronconic, a componentelor sistemelor compozite aferente bucşelor I, II şi III, compactarea individuală a straturilor la presiuni cuprinse în intervalul 400...550 Mpa, în funcţie de caracteristicile mecanice care se doresc obţinute, presinterizarea individuală a straturilor în atmosferă controlată la 900°C, timp de 30 min, asamblarea straturilor I, II şi III, şi sinterizarea acestora în pachet, în atmosferă controlată la 1200°C, timp de 45 min, recompactarea pachetului de bucşe la temperatura de sinterizare la presiuni de 650...700 Mpa, tratament termic de călire-revenire la o temperatură de austenitizare de 1150°C/palier 850...860°C, timp de 45 min, cu răcire în ulei, urmată de răcire în aer, tratament termic de revenire la 550°C/1 h întrei cicluri, şi tratament termic de nitrurare ionică la 500...700°C timp de 2 h.