Состав и содержание газов, выделившихся из порошка быстрорежущей стали при нагреве в вакууме

Температура, С	Содержание газов, см3/100 г
	Н2	Н2О	N2	CO	CO2	газ
500	2,1	2,2	0,8	2,2	1,4	8,7
750	7,4	0,8	0,7	2,1	1,0	12,0
1000	5,2	0,1	12,3	30,8	-	48,4
1100	6,5	-	3,0	10,6	-	20,1
Итого:	21,2	3,1	16,8	45,7	2,4	89,2

Как видно из приведенных данных, в интервале температур 500 – 750С из порошка выделяется водород, пары воды, азот и диоксид углерода. Основная масса оксида углерода выделяется при температуре 1000 – 1100С. Сопоставление этих экспериментальных результатов с термодинамическими характеристиками восстановления оксидов углеродом указывает на то, что в составе оксидной пленки на поверхности порошковых частиц преобладает оксид хрома. Это следует из того, что этот оксид восстанавливается углеродом при атмосферном давлении, начиная с 1105С, а в вакууме с 900С. При вакуум-термической дегазации (температура ~ 750С) восстановление оксида хрома не происходит.

Для разрушения оксидной пленки разработана оригинальная технология горячей экструзии порошков с титановым геттером. Брикет из пористой титановой губки размещается вместе с порошком в капсуле. Далее капсула герметизируется без откачки воздуха. Это значительно упрощает и удешевляет подготовку капсул. При последующем нагреве капсул с порошком под экструзию титановый геттер поглощает воздух, оставшийся в капсуле, создавая в ней вакуум. Как было показано выше, в вакууме при 1000 – 1100С интенсифицируется процесс восстановления оксидов углеродом. Образовавшийся при восстановлении оксид углерода, как и воздух, поглощается титановым геттером. В результате на поверхности порошковых частиц формируется чистая (ювенильная) поверхность, и частичцы прочно свариваются друг с другом в процессе экструзии. Основываясь на проделанных исследованиях, ЦНИИМ, НПО "Тулачермет" и завод "Электросталь" в 1980-х годах организовали мелкосерийное промышленное производство экструдированных прутков 80 – 100 мм из стали 10Р6М5-МП. Порошки получали способом газового распыления в НПО "Тулачермет", а капсулы 325 мм экструдировали на гидравлическом прессе завода "Электросталь" с усилием до 63 МН.

Применение нового способа горячей экструзии с титановым геттером обеспечило повышение среднего значения прочности экструдированного металла в термообработанном состоянии до 4200 МПа при ударной вязкости 334 кДж/м². Эти свойства были получены на образцах из промышленных партий экструдированных прутков диметром 100 мм. Для сравнения отметим, что в аналогичных по размеру прутках стандартной стали Р6М5 прочность составляет 1800 – 2000 МПа и ударная вязкость 150 – 180 кДж/м².