Способ изготовления спеченных изделий на основе железа

 

Изобретение относится к порошковой металлургии. Цель изобретения - повышение физико-механических свойств. Проводят холодное прессование заготовки, нагрев ее токами высокой частоты до 800-1200°С и горячую штамповку изделия. После горячей штамповки проводят термическую гомогенизирующую обработку в восстановительной атмосфере при 1050-1150°С в течение 10-120 мин. Затем осуществляют охлаждение и химико-термическую обработку. Способ позволяет получить изделия с более высокими значениями предела прочности, относительного удлинения, ударной вязкости и твердости при значительном сокращении разброса этих характеристик по сечению изделия. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) 60406 А1 (Si)S В 22 F 3/14

ГОсудАРст8енный кОмитет

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 вой металлургии. Цель изобретения повышение физико-механических свойств.

Проводят холодное прессование заготовки, нагрев ее токами высокой частоты до 800-1200 С и горячую штамповку иэделия. После горячей штамповки проводят термическую гомогенизирующую обработку в восстановительной атмосфере при 1050-1150 С в течение 10120 мин. Затем осуществляют охлаждение и химико-термическую обработку.

Способ позволяет получить изделия с более высокими значениями предела прочности, относительного удлинения, ударной вязкости и твердости при значите1 ьном сокращении разброса этих характеристик по сечению изделия.

1 табл. (21) 4366007/23-02 1 (22) 24.11.87 (46) 30.04.90. Бюл. N 16 (71) Новосибирский филиал Государственного йроектно-технологического и экспериментального института "Оргстанкинпром" (72) В.К. Кристин, А.А. Поспелов и В.P. Шелковников (53) 621.762.5(088,8) (56) Патент США N" 4588441, кл. В 22 F 3/16, 1986.

Авторское свидетельство СССР

М 917907, кл. В 22 F 3/14, 1982. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СПЕЧЕННЫХ

ИЗДЕЛИЙ HA ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА (57) Изобретение относится к порошкования 600 С, азотирования и охлаждения на воздухе. Полученные изделия имели следующие механические свойстеа: предел прочности 2000-2200 МПа, относительное удлинение 10-12, относительное сужение 20-254, ударная вязкость 0.4-0,6 МДж/м, твердость

900-950 НУ. Ю

Пример 2. Кольцо для свер- ф лильного патрона изготавливали из железного порошка марки ПЖ ЗМ2, легированного хромом с добавкой углерода, путем проведения холодного прессования, нагрева, горячего прессования штамповкой, термической обработки, цементации, закалки и отпуска. В результате получено изделие из материала СП 40Х, по химическому составу аналогичного стали 40Х.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к спосо" бам горячего прессования деталей машин и инструмента из металлических порошков на основе железа.

Целью изобретения является повышение физико-механических свойств.

Пример 1 ° Изготавливали изделие из порошкового материала СПХ5кольцо для сверлильного патрона. Заготовку прессовали,. нагревали токами высокой частоты до 1200 С, осуществляли горячее динамическое прессование штамповкой. После горячей штамповки изделие подвергали термической гомогенизирующей обработке путем нагрева до 1050 С в атмосфере диссоциирован-: ного аммиака, выдержки при этой температуре в течение 120 мин, подстужи{

1560406

После горячей штамповки иэделие подвергали термической гомогенизации по следующему режиму: нагрев в атмосфере атомарного углерода до 1150 С, выдержка в течение 10 мин, затем охлаждение до 920- 930 С, нитроцементация и закалка.

Механические свойства порошковых деталей из порошка ПЖЗМ2,. полученные по предложенному способу, представлены в таблице. Для сравнения в таблице приведены физико-механические свойства идентичных деталей, полученных по известному способу, а также свойст-15 ва деталей, изготовленных из проката стали 40Х, химический состав которой соответствует материалу СП40Х, Как показывают данные таблицы, ме- 20 ханические свойства кольца, полученного по предлагаемому способу, значи" тельно выше свойств аналогичных деталей, полученных по известному способу, и имеют существенно меньший разброс.

Проведение высокотемпературной термической обработки после горячей штамповки позволяет достичь полного спекания металлических частиц и равномерной плотности.

Средние значения механических свойств

Способ

Разброс по твердости

HRC, 4

Кс V, МДж/м 2. в

МПа

Предлагаемый

Известный

Прокат, сталь 40Х

* Значения характеристик малы и не поддаются измерению.

При температуре 1050-1150 С в порошковой стали интенсивно раэравниваются процессы диффузии и роста зерна, которые позволяют получить равно- З5 мерный фазовый и химический состав и полное растворение карбидов. Неметал лические примеси при этом выносятся, к границам зерен. Науглероженная или другая защитная атмосфера исключает

40 окисление и появление обезуглероженного слоя. За счет одновременного протекания процессов спекания, роста зерна, перекрывающего контактные гра45 ницы, и самодиффузии достигается гомогенная равномерная структура, аналогичная структуре стали.

Нагрев до температуры ниже 1050 С не дает развития перечисленных процессов.

Повышение температуры до 1200 С и выше вызывает появление жидкой фазы и вредных ликвационных явлений.

Выдержка менее 10 мин не.позволяет в значительной степени развиться необходимым процессам гомогенизации.

Выдержка более 120 мин приводит к коагуляции углерода и неметаллических включений, в результате чего возрас тает хрупкость материала.

Повышение механических. свойств изделий, обусловленное проведением высо ко1-емпературной (1050-1150 С) термической обработки после горячей штамповки, связано с повышением плотности, выравниванием фазового и химического состава, приближением структуры спеченной заготовки к структуре стали.

Предлагаемый способ позволяет получить равномерные по сечению детали механические свойства (например, разброс по твердости снижается в 2,5 раза), увеличить прочность на 40 . . Значительно возрастают пластические свойства и ударная. вязкость ° Улучшаются эксплуатационные характеристики, что позволяет расширить номенклатуру деталей, изготавливаемых из металлических порошков.

Формула и зобретения

Способ изготовления спеченных изделий на основе железа, включающий прессование заготовок из порошка, нагрев до 800-1200 С, горячее динамическое прессование, охлаждение и химико-термическую обработку, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения физико-механических свойств, после горячего динамического прессования проводят термическую обработку изделий при 1050-1150 С в течение 10-120 мин в защитной атмосфере.

800 8 25 0,35

600 3 Х K

750 15 40 0,60"