Способ изготовления износостойких изделий из порошковых материалов на основе железа

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления износостойких в условиях абразивной эрозии изделий из порошковых сталей, применяющихся в машиностроении , энергетике и строительной индустрии. Цель изобретения - повышение износостойкости при абразивной эрозии при одновременном сокращении длительности технологического цикла химико-термической обработки. Способ включает изготовление шихты, прессование, спекание, повторное прессование, первичную цементацию, повторное спекание, повторную цементацию , закалку и отпуск. Операции первичной цементации,повторного спекания и повторной цементации проводят в восстановительной газовой среде, при этом первичную цементацию осуществляют в углеродсодержащей сажеобразующей атмосфере в течение 0,4 - 2,0 ч при температуре образования железоуглеродистой эвтектики, повторное спекание - в безуглеродистой атмосфере при температуре на 450 - 500° С ниже температуры первичной цементации, а вторичную цементацию - в бессажистой углеродсодержащей атмосфере в течение 4 - 7 ч. Применение предлагаемого способа позволяет повысить износостойкость при абразивной эрозии в 1,15 - 1,25 раза при одновременном сокращении технологического цикла химико-термической обработки в 1,4 - 2.85 раза. 1 табл. Ё О VI СП СА) XI СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТ8ЕН ЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, 4

Оч (д

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4701069/02 (22) 27,03.89 (46) 07.09.91, Бюл. М 33 (71) Белорусское республиканское научнопроизводственное обьединение порошковой металлургии (72) Е.Д, Авербух, Л.Б. Беленький, Н.Ю. Борд, Е,В. Звонарев, В.А. Лукин, В.А. Осипов, Г.С, Сыроежко и Л.И. Фрайман (53) 621.762.8 (088.8) (56) Авторское свидетельство-СССР

М 1079360, кл. В 22 F 3/24, 1982.

Авторское свидетельство СССР

hk f044433, кл. В 22 F 3/24. 1982. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОРОШКОВЫХ

МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА (57) Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления иэносостойких в условиях абразивной эрозии изделий иэ порошковых сталей, применяющихся в машиностроении, энергетике и строительной индустрии.

Цель изобретения — повышение износостойкости при абразивной эрозии при одноИзобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления иэносостойких в условиях абразивной эрозии, изделий из порошковых сталей, например пустотообразователей силикатного кирпича, распылителей мазутных форсунок и других деталей, применяющихся в машиностроении. энергетике и строительной индустрии.

Целью изобретения является повышение износостойкости при абразивной эро. Ы» 1675373 А1 (я)5 С 22 С 33/02, В 22 F 3/24 временном сокращении длительности технологического цикла химико — термической обработки. Способ включает изготовление шихты, прессование, спекание, повторное прессование, первичную цементацию, повторное спекание. повторную цементацию, закалку и отпуск. Операции первичной цементации, повторного спекания и повторной цементации проводят в восстановительной газовой среде, при этом первичную цементацию осуществляют в углеродсодержащей сажеобразующей атмосфере в течение 0,4 — 2,0 ч при температуре образования железоуглеродистой эвтектики, повторное спекание — в безуглеродистой атмосфере при температуре на 450 — 500 С ниже температуры первичной цементации, а вторичную цементацию — в бессажистой углеродсодержащей атмосфере в течение

4 — 7 ч. Применение предлагаемого способа позволяет повысить износостойкость при абразивной эрозии в 1,15 — 1,25 раза при одновременном сокращении технологического цикла химико — термической обработки в 1,4 — 2,85 раза, 1 табл. эии при одновременном сокращении длиTcilbHocTH технологического цикла.

Это достигается тем, что в способе. а включающем приготовление шихты, прессование, спекание, повторное прессование, первичную цементацию, повторное спекание. повторную цементацию закалку и отпуск операции, пврвичную цементацию, повторное спекание и повторную цементацию проводят в восстановительной газовой среде, при этом первичную цементацию

1675373 осуществляют в углеродсодержащей сажеобразующей атмосфере в течение 0,4 — 2,0 ч при температуре образования желеэоуглеродистой эвтектики, повторное спекание— в безуглеродистой атмосфере при температуре на 450 — 600 С ниже температуры первичной цементации, э вторичную цементацию — в безсажистой углеродсодержащей атмосфере в течение 4 — 7 ч.

Способ осуществляют следующим образом.

Изготавливают шихту из порошковых материалов на основе железа, из которой прессуют заготовки, после чего их спекают для получения металлического контакта между порЬшковыми частицами и повторно прессуют для получения высокоплотных заготовок. В дальнейшем заготовки подвергают первичной цементации в газовоЙ углеродсодержащей сажеобраэующей атмосфере в течение 0,4 — 2,0 ч при температуре образования железоуглеродистой звтектики.

Выдер!кка заготовок внутри указанных временных пределов позволяет получить заготовки иэ порошковых материалов на основе железа с равномерно расположенными на их поверхности износостойкими оплавленными карбидными включениями при уменьшении продолжительности первичной цементации.

Затем производят повторное спекание цементированных заготовок в восстановительной безуглеродистой газовой атмосфере при температуре на 450 — 600 С ниже температуры первичной цементации в течение 0,5 — 1 ч. Проведение повторного спекания цементированных заготовок в укаэанных температурно — временных интервалах обеспечивает достаточно высокую диффузионную подвижность углерода в железе. Вследствие сравнительно высокой диффузионной подвижности углерода при одновременной низкой скорости диффузии железа происходит перераспределение углерода в зоне оплавленных карбидов, приводящее к изменению их формы с многоугольной до более износостойкой округлой формы. При этом из-эа весьма низкой диффузионной подвижности атомов железа в указанных темперэтурно-временных интервалах нв происходит образование грубой цементитной сетки, снижающей абразивную износостойкость иэделий. К тому же процесс образования грубой цвментитной сетки нэ стадии промежуточного спекания подавляется из-за наличия восстановительной беэуглеродистой атмосферы, например диссоциированного аммиака или водородэ.

Проведение повторного спекания внутри указанного временного интервала обеспечивает повышение абразивной износостойкости изделий при рациональной продолжител ьности технологической операции.

Далее заготовки подвергают вторичной цементации в безсажистой углеродсодержащей атмосфере в течение 4 — 7 ч.

Наличие беэсажистой углеродсодержащей атмосферы интенсифицирует процесс вторичной цементации, та как улучшает адсорбцию и последующую абсорбцию углерода порошковыми материалами на основе железа, Это приводит к получению качественных цементированных слоев с повышенной износостойкостью в условиях абразивного износа.

Проведение вторичной цементации внутри укаэанных временных пределов позволяет получить износостойкие поверхности порошковых заготовок, оптимально отвечающие правилу Шарли: мелкодисперсные карбиды вторичной цементации окружают крупные оплавленные карбидные части, полученные на операции первичной цементации.

Пример 1 (по известному способу).

Образцы, изготовленные по известному способу, имеют химический состав, аналогичный химическому составу заготовок, приведенных в примерах 2 — 4. Из приготовленной шихты прессуют, спекают, повторно прессуют образцы по технологическим режимам, аналогичным приведенным в примерах 2 — 4. Затем заготовки подвергают цементации е твердом карбюризаторе в течение 4 ч, промежуточному спеканию при 1100 С в течение 1 ч, повторной цементации в твердом карбюризаторе в течение 9 ч. Закалку и отпуск проводят по режимам, аналогичным режимам в примерах 2 — 4, Пример ы 2-4. Изготавливают шихту для заготовок составных частей изделия

"пустотообразователь силикатного кирпича" из порошковой композиции состава, мас.$: Сг 9, Fe остальное, путем смешивания в конусном смесителе, прессуют при давлении 600 МПа, спекают при 1280 С в течение 2 ч в атмосфере диссоциирован ного аммиака, повторно прессуют усилием 1600

IVlfla. В дальнейшем заготовки подвергают первичной цементации в углеродсодержащей сажеобразующей атмосфере при температуре образования железоуглеродистой эвтектики 1150 С, в течение 0,4 — 2 ч. Заготовки спекают при 550 — 700 С в восстановительной безуглеродистой атмосфере— диссоциированном аммиаке в течение 0,5—

1 ч и затем подвергают вторичной цементации в беэсажистой углеродсодержащей ат1675373 одновременном сокращении длительности технологического цикла химико-термической обработки в 1,4 — 2,85 раза.

Абразивная износостойкость

Время выдержки при первичной цементации, ч

Пример

Температура повторного спекания, С

Химический со став порошкового материала, мас. *

Длительность технологического цикла XTO,ч

Время выдержки промежуТОЧНОГО спекания,ч

Время выдержки при вторичной цементации,ч

Cr9

5,25

1100

14,0

6,04

Сг9

0,4

4,9

700

0,5

6,44

Сг9

625

0,75

1,2

5,5

7,45

Сг9

2.0

6,25

550

1,00

10,0

* Остальное- железо

Составитель О, Трунов

Редактор И. Дербак Техред М,Моргентал Корректор Э. Лончакова

Заказ 2978 Тираж Ю2 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 мосфере при 1050 С в течение 4 — 7 ч закалке (950 С, 1 ч масло) и отпуску (180 С, 2 ч), После чистовой шлифовки заготовки подвергают испытаниям на абразивную износостойкость, которую проводят на уста- 5 новке известной конструкции Хрущева

Х4-Б. Образцы в виде цилиндра истирают торцом об абразивную шкурку, натянутую на плоскую сторону диска диаметром 250 мм, вращающегося со скоростью 60 об/мин. 10

Сравнительную износостойкость определяют по соотношению величин обычного изнашивания испытываемого материала и эталонного материала:

ЛЬ 15 где ЛОэ и р — потеря массы и плотность эталона;

h6> и рх — потеря массы и плотность исследуемого материала. ч

В качестве эталона применяют сталь 45 в нормализованном состоянии твердостью

2000 МПа.

Результаты испытаний представлены в таблице. 25

Таким образом, предлагаемый способ. позволяет повысить износостойкость при абразивной эрозии в 1,15 — 1,25 раза при

Формула изобретения

Способ изготовления износостойких изделий иэ порошковых материалов на основе железа, включающий приготовление шихты, прессование, спекание. повторное прессование, первичную цементацию, повторное спекание, повторную цементацию. закалку и отпуск, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости при абразивной эрозии при одновременном сокращении длительности технологического цикла, первичную цементацию, повторное спекание и повторную цементацию проводят в восстановительной газовой среде, при этом первичную цементацию осуществляют в углеродсодержащей сажеобразующей атмосфере в течение 0,4 — 2 ч при температуре образования железоуглеродистой эвтектики, повторное спекание — при температуре на 450 — 600 С ниже температуры первичной цементации в безуглеродистой атмосфере в течение 0,5 — 1 ч, а повторную цементацию — в безсажистой углеродсодержащей атмосфере в течение 4 — 7 ч,