Способ изготовления конструкционных деталей из железного порошка

 

Изобретение относится к порошковой металлургии , в частности к способам изготовления конструкционных деталей из железного порошка. Целью изобретения является повышение долговечности деталей. Способ реализуется путем последовательного формирования брикета из трех слоев до пористости не выше 30%, при этом засыпку наружного слоя производят порошком с максимальным содержанием углерода, среднего - порошком с минимальным содержанием углерода. Затем брикет спекают, деформируют путем экструзии до толщины среднего слоя 1,0-1,5 мм и подвергают термической обработке. Долговечность изделий при использовании способа повышается за счет повышения сопротивления зарождению трещины. 2 ил., 2 табл.

COOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 В 22 F 7 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

IlQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4287874/31-02

1 (22) 21.07.87 (46) 23.09.89. Бюл, № 35 (71) Ереванский политехнический институт им. К. Маркса (72) С. Г. Мамян и А. P. Аразян (53) 621.762.4.045 (088.8) (56) Лахтин Ю. М. Металловедение и термическая обработка металлов. — М.: Металлургия, 1983, с. 225, 260, 267.

Патент США № 4165243, кл. В 22 F 7/02, 1979. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ЖЕЛЕЗНОГО ПОРОШКА (57) Изобретение относится к порошковой

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для изготовления деталей типа валов, шестерен, пальцев, кулачков, работающих в условиях сложного нагружения и износа, в частности к способам изготовления конструкционных деталей из железных порошков.

Целью изобретения является повышение долговечности деталей.

На фиг. 1 показана схема, поясняющая предлагаемый способ; на фиг. 2 — последовательность прессования брикетов.

Сущность способа заключается в следующем.

Засыпку порошка и его формование осуществляют последовательно в три слоя: 1— высокопрочный износостойкий поверхностный слой, 2 — «мягкий» вязкий, демпфирующий средний слой, 3 — высокопрочная основа — внутренний слой) до пористости не выше 300 0, при этом засыпку наружного слоя производят порошком с максимальным количеством углерода, а среднего — с минимальным содержанием углерода. Деформа„„SU„„1509183 А 1

2 металлургии, в частности к способам изготовления конструкционных деталей из железного порошка. Целью изобретения является повышение долговечности деталей. Способ реализуется путем последовательного формования брикета из трех слоев до пористости не выше 300 0, при этом засыпку наружного слоя производят порошком с максимальным содержанием углерода, среднего — порошком с минимальным содержанием углерода.

Затем брикет спекают, деформируют путем экструзии до толщины среднего слоя 1,0—

1,5 мм и подвергают термической обработке.

Долговечность изделий при использовании способа повышается за счет повышения сопротивления зарождению трещины. 2 ил, 2 табл. цию полученной заготовки ведут путем экструзии до толщины среднего слоя в детали

1 — 1,5 мм, после чего осуществляют термическую обработку.

Поочередная засыпка и формование каждого из слоев до уровня пористости не выше

3000 обеспечивает получение заготовки брикета достаточной механической прочности для выполнения последующих операций. Такое расположение слоев в изделии— высокопрочного наружного слоя, мягкого среднего слоя и прочной сердцевины обеспечивает поставленной цели — увеличение долговечности. Это обусловлено влиянием двух факторов: созданием в поверхностном слое сжимающих напряжений и торможением возникших в процессе эксп.пуатации изделия поверхностных микротрещин <мягким» средним слоем.

Пример. Для полу чения за готовок берут железо-графитовую смесь разного состава по углероду.

В тонкодисперсный порошок карбонильного железа углерод вводят в виде тонкодис.

1509183

Фо рмула и за б ретени я

Таблица1

68

ИПа

5„, . Еа

Ьо> з

Мпа

Д ф

Е /о

Способ

Температура отпуска, С о а„, 11Дж/м

11р едл а г ае мый с то пциной среднего слоя

1 мм

300

2000 1800 6

1960 1760 10

1890 1640 7

1780 1570 12

860

0,5

0,6

0,45

0 55

23

16

1,5 мм

Сталь 45 после улуч—

600

580

60

780

430 0,8 шения

Сталь 20Х после цементации, з ак алки 200

800

25Î

1000

0,4 персной ламповой сажи. Состав шихты: для поверхностного слоя — Fel,+1,0ß С, для среднего слоя — Fe>+0,35О С, для внутреннего слоя — Fef,+0,75ß С.

Формование трехслойного брикета осуществляют поочередной прессовкой в одной пресс-форме.

В матрице 4 устанавливают нижний пуянсон-втулку 5 со стержнем 6 и после засыпки порошка поверхностного слоя устанавливают верхний пуансон — втулку 7 и осуществляют прессование под давлением 500 МПа, обеспечивающим плотность порядка 70@.

Далее выдавливают стержень 6 и устанавливают нижний пуансон — втулку 8 со стержнем 9, после засыпки порошка среднего слоя устанавливают верхний пуансон — втулку 10 и осуществляют прессование. Затем выдавливают стержень 9 и устанавливают нижний цилиндрический пуансон 11 и после засыпки порошка внутреннего слоя устанавливают верхний цилиндрический пуансон 12. Двусторонним прессованием формуют трехслойный брикет. Когда торцы цилиндрических и втулкообразных пуансонов совпадают, получается прессовка с почти равномерной пористостью около 30 / . Диаметр полученных брикетов 36 мм, высота 40 мм, толщина поверхностного слоя 4 мм, среднего слоя

2,5 мм, диаметр внутреннего слоя 23 мм.

После холодного прессования брикеты подвергают спеканию при 1150 С в течение

1,5 ч в вакууме при давлении 1 10 мм рт. ст

После спекания содержание углерода в поверхностном слое составляет 0,83О, в подслое 0,2Я и в сердцевине 0,6Я. Пористость заготовки 1Оо.

После спекания заготовки подстуживают до 900 С и подвергают горячей экструзии (и=8) . Непосредственно после экструзии заготовки закаливают в 10Я-ном водном растворе NaCI, а затем производят отпуск при 250 и 300 С. Диаметр полученных заготовок 13 мм, длина 300 мм, толщина поверхностного слоя 1,5 мм, среднего слоя 1,0 мм и диаметр внутреннего слоя 8 мм. После термообработки заготовки шлифуют до получения диаметра 12 мм и изготавливают образцы для механических испытаний.

Результаты испытаний приведены в

10 „б, Для реализации данного эффекта толщина <мягкого» среднего слоя должна быть не менее 1 мм. Увеличение толщины слоя свыше 1,5 мм приводит к снижению усталост15 ной прочности — долговечности изделий (табл. 2) .

Нижний предел толщины подслоя выбирают из условий возможного механизма блокирования возникающих микротрещин на поверхности изделий при эксплуатации.

Применение способа позволит повысить долговечность деталей за счет повышения сопротивления зарождению трещины.

Способ изготовления конструкционных деталей из железного порошка, включающий засыпку порошка в пресс-форму, формование, спекание, деформацию и термическую обработку, отличающийся тем, что, с целью

30 повышения долговечности деталей, засыпку порошка и формование осуществляют последовательно в три слоя до пористости не выше 30О, при этом засыпку наружного слоя производят порошком с максимальным содержанием углерода, среднего — с мини35 мальным содержанием углерода, а деформацию ведут до толщины среднего слоя в детали, равной 1,0 — 1,5 мм.

1509183

Т а б л и ц а 2

О )

К1а

Ь, 7 г

ИПа!

5о и

МПа

ТемпераТолщина слоя, мм

diã> ! 1пж / м тура отпуска, С

1,5

1,7 с

М

O г!

Ip Ю

Фиг. 2

Составитель Г. Загорская

Редактор И. Горная Техред И. Верес Корректор Т. Малец

Заказ 5669/11 Тираж 7! 1 Поппи снос

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 415

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

300

1540

1400

6 15

10 23

7 16

12 23

6,2 18

7,2 20

660

0,5

0,6

0,45

0,55

0,58

0,62

z