Износостойкий спеченный материал на основе железа

 

Использование: изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано при изготовлении матриц прессформ, для прессования металлических порошков. Сущность изобретения: износостойкий спеченный материал дополнительно содержит микротальк при следующем соотношении компонентов, мас.% углерод 0.6- 1,0; медь 1,5-2,1, хром 3,0-5,0; молибден 0.3-0,5: никель 0.4-1,0; микротальк 0.5-1 5: железо остальное. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)s С 22 С 38!44. 33/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4758151/02 (22) 10.11.89 (46) 23.07.92. Бюл. Гч . 27 (71) Научно-производственное объединение

"Баккондиционер" (72) А.Т, Мамедов (56) Федорченко И.М.. Пугина Л,И. Композиционные спеченные антифрикционные материалы, — Киев: Наукова думка, 1980, с. 403.

Патент Японии N 12499. кл. 10 J 1?2, 1968.

Изобретение относится к порошковой металлургии. в частности к износостойким материалам на основе железа, и может быть использовано при изготовлении матриц пресс-форм для прессования металлических порошков.

Известен иэносостойкий спеченный материал на основе железа, который содержит следующие элементы, мас.%: С 0,2-1: Cr 0,53; Ni 0,5-3: Со 0,5-3: Си 0,5-3. Материал получают холодным прессованием и спеканием.

Недостатком данного материала является то, что он не обладает высокими механическими свойствами и износостойкостью из-за наличия пористости и отсутствия в структуре включений твердой смазки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является износостойкий материал на основе железа. который содержит следующие элементы. мас.%: С 1,01,5; Сг 1,0 — 5,0: Ni 0,1 — 1,5; Мо 0,1-0.5: Si 0,10,3; Мп 0.1; Си 3.0: Ге остальное.. Б1Л 1749302 А1 (54) ИЗНОСОСТОЙКИЙ СПЕЧЕННЫЙ МАТЕРИАЛ HA ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА (57) Использование: изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано при изготовлении матриц прессформ для прессования металлических порошков. Сущность изобретения: износостойкий спеченный материал дополнительно содержит микротальк при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,61,0; медь l,5-2,1; хром 3,0-5,0; молибден

0.3-0,5: никель 0.4-1Я; микротальк 0.5-1,5: железо остал ьное. 1 табл.

Недостатками указанного материала являются невысокие механические свойства и износостойкость. Эти недостатки связаны с тем, что спеченный материал не содержит в структуре включения твердой смазки.

Цель изобретения — повышение механических свойств и износостойкости спеченного. материала.

Поставленная цель достигается тем, что износостойкий спеченный материал на основе железа, содержащий углерод, медь, молибден и никель, дополнительно содержит микротальк при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод

Медь

Хром

Молибден

Никель

Микротальк

Железо

1749302 но с микротальком и никелем. При содержании хрома, никеля и меди менее 3,0: 0.3 и

1.5 мас. / соответственно ухудшаются механические свойства спеченного материала, а при более 5,0; 0,5 v 2,1 мас. структура материала становится сильно гетерогенная, что отрицательно скаЗывается на стабильности его c80A(:òâ, а также повышается стоимость шихты.

0 Пример. В качестве исходных материалов используют порошки железа марки

ПЖрВ2,200-28 (64,9 — 77,1 мас. ), графита марки ГК-3 (0,6-1.0 мас. ), электролетической меди марки ПМС-1 (1,5 — 2,1 мас. ). мо5 либдена (0,3-0,5 мас, ), нержавеющей стали марки ПХ17Н2 (20-30 мас. ). микро. талька МТ-ЭГС-1 (0,5-1,5 мас. ), В шихту добавили пластификатор — стеарат цинка в количестве 0,5 мас., Смешивание порош0 ков проводили в Y-образном смесителе в течение 2 ч, а прессование шихты осуществляли на 100-тонном гидравлическом прессе в автоматическом режиме под давлением

1000 МПа. Полученные призматические эа5 готовки размером 10х10х55 мм спекали в печи непрерывного действия в атмосфере зндогэза при 1150 С. Закалку образцов проводили в специальном эакалочном агрегате B среде эндогаза. Детали нагревали до

0 950 С, выдерживали в течение 1 ч и охлаждали в масле. Отпуск проводили в печи при

2200С s течени» 2 ч в среде экзотермического газ а. . Пористость образцов изучали гидроста5 тическим методом. Прочность при растяже. нии определяли только на спеченных, а твердость — на приборе ТК-2М по Роквеллу на закаленных образцах. Износостойкость закаленных образцов изучали в условиях су0 хого трения под давлением 2 МПа при скорости 1,0 м/с ня машинке СМЦ-2 по схеме

"призматический образец-втулка", Втулка изготавливалась из стали 45, закаленной до твердости 50HRC, Испытание в условиях

5 трения со смазкой (масло ХМ-6) проводили при скорости скольжения 0,5 м/с и давлении 1,5 МПа (15,15 кг/см ).

В таблице приведены составы износостойких спеченных материалов на основе

0 железа (примеры 1-3), составы. выходящие за предлагаемые пределы (примеры 4 и 5) и состав известного материала (пример 6), а также их свойства, Как следует иэ приведенных в таблице

55 данных, предлагаемый состав (примеры 13) обеспечивает в сравнении с известным (пример 6) повышение механических свойств и износостойкости материала. При выходе соотношения компонентов ээ предлагаемые пределы (примеры 4 и 5) пори\

Сопоставительный анализ с извес..ным позволяет сделать вывод. что предлагаемый состав износостойкого спеченного ма1ериала на основе железа отличается введением нового компонента. э именно: микроталька. 5 а также новым соотношением компонентов.

Использование микроталька дисперсностью 10 мкм в состэве износостойкого спеченного материала нэ основе железа позволяет частично исключить технологиче- 1 скую смазку, например стеарат цинка, из состава шихты. который в процессе спекания полностью улетучивается, увеличивая при этом пористость и, как следствие, снижая прочность материала. Микротальк в со- 1 ставе материала улччшает прессуемость ших|ы, в процессе сгтекания он не улетучивается, а напротив равномерно диспергирует в основе материала, не взаимодействуя с матрицей. Наличие микроталька в составе 2 материала снижает эффективность дегаэации заготовок при спекании и тем самым не допускает образования дополнительной по-. ристости, разрушения контактов металлических частиц, т.е. способствует активному 2 спекэнию, а следовательно повышению механических свойств. Кроме того, микротальк, являясь твердой смазкой, повышает износостойкость материала. Используемый микротальк марки MT-ЭГС-1 дисперсно- 3 стью частиц 10 мкм отличается от обычного, талька не только высокой дисперсностъю частиц, но имеет лучшие смазочные своиства, и 10 раз меньшую массовую долю содержания влаги и высокую термостойкость при 3 температуре спекэния 1150 С;

Оптимальное содержание микроталька в составе материала находится в пределах

0,5-1;5 мас. . При содержании его менее

0,5 мас.% появляется необходимость повы- 4 шения содержания технологической смазки в шихте, что вызывает увеличение пористости изделий и. как следствие, снижение износостойкости спеченного материала, а при более 1,5 мас. снижаются как механиче- 4 ские свойства. так и износостойкость.

Никель в составе материала совместно с микротальком повышает его механические свойства. Однако при его содержании менее 0,4 мас.% ухудшаются механические 5 свойства, э при более 1.0 мас. - износостойкость сйеченного материала.

При содержании углерода менее 0,6 мас,% снижаются механические свойства, а при более 1,0 мас. несколько увеличивается пористость спеченного материала, Хром, молибден и медь оказывают упрочняющее действие на структуру материала. Однако это влияние более сильно выражается при использовании их совмест.6

1749302

Теераостб, нанос ohssaaoa ° ики71о

aha (укор 1 ToaIaI ° со трение ) смазкой коиноментое, иас. \ йрочностб нри растннеимн1

НПа

Сорерканне

ha as

КК1крр- 04

Сс но 01

0,4 0,5

Останб- 550

0,3

3,0.: 0,0

0,5

3,2

33

2-3

016 1,S

Ь !

Ь

461

4S0

173-203

540 520

200-350 и»

° t»

° °

° °

I °

0,7 1,0

1,0 115

0 ° 3 0,4

1 ° 1 1,6

О,1 1,5

014

0,5

0,2

0,6

0,1-0,5

3

5

4 ° 0

5,0 г, Ь

5,2

1,0-5,0

0,0 1,Ü

1 ° 0 2,1

OI5 1,3

1,1 2,3

1,0-1,5 3 0

0 ° 1 0,3 0.1

Составитель А,Мамедов

Техред М.Моргентал Корректор 3.Дончакова

Редактор Н.Яцола

Заказ 2567 Тираж 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. стос"ь материала повышается, а механические свойства и износостойкость материала несколько снижаются.

Ф ормула изобретения

Износостойкий спеченный материал на основе железа. содержащий углерод, медь, хром, молибден, никель, о т л и ч а ю щ и йс я гем, что, с целью повышения механических свойств и износостойкости, 0Н дополнительно соде(жит микротальк при следующем соотношении компонентов, мас. Д:

Углерод . 0.6-1.0

Медь . 1,5-2.1

5 Хром 3.0-5.0

Молибден 0,3-0,5

Никель 0,4-1.0

Микроталы: . 0.5-1,5

Железо Остальное