Copper infiltrated high speed steel based composites

High hardness, mechanical strength, heat resistance and wear resistance of M3/2 grade high speed steel (HSS) make it an attractive material for manufacture of valve train components [1, 2, 3]. In this application, the material must exhibit resistance to oxidation, high hot strength and hardness, and superior wear resistance. Metal matrix composites were produced by the infiltration technique. Since technological and economical considerations are equally important, infiltration of high-speed steel based skeleton with liquid cooper has proved to be a suitable technique whereby fully dense material is produced at low cost [1, 2]. Infiltration is a process that has been practiced for many years. It is defined as “a process of filling the pores of a sintered or unsintered compact with a metal or alloy of a lower melting point” [4]. In the particular case of copper infiltrated iron and steel compacts, the base iron matrix, or skeleton, is heated in contact with the copper alloy to a temperature exceeding the melting point of the copper, normally to between 1095 and 1150°C. Attempts have been made to establish the influence of the production process parameters and amount alloying additives, such as tungsten carbide and electrolytic cooper, on the microstructure and mechanical properties of copper infiltrated HSS based composites.

---

W artykule przedstawiono wyniki badań w zakresie wytwarzania i badania własności oraz struktury infiltrowanych kompozytów stal szybkotnąca — węglik wolframu — miedź. Do wytwarzania porowatych kształtek stosowano: rozpylany wodą proszek stali szybkotnącej gatunku M3/2 oraz proszek węglika wolframu WC. Porowate kształtki do infiltracji wytwarzano z następujących mieszanek proszków: 100%M3/2, M3/2 + 10% WC, M3/2 + 30% WC. Mieszanki poddano prasowaniu w matrycy o działaniu jednostronnym stempla pod ciśnieniem 800 MPa. Część wyprasek poddano spiekaniu w piecu próżniowym w temperaturze 1150°C przez 1 godzinę. Następnie niespiekane i spiekane kształtki poddano infiltracji metodą nakładkową. Infiltrację prowadzono w piecu próżniowym w temperaturze 1150°C przez 15 minut. Celem pracy jest określenie wpływu dodatku proszku węglika wolframu WC do proszku stali szybkotnącej gatunku M3/2 oraz parametrów wytwarzania na morfologie kapilar w porowatych kształtkach przeznaczonych do infiltracji i wpływu morfologii kapilar na przebieg infiltracji, i na własności infiltrowanych kompozytów.