Способ получения деталей из дисилицида железа

 

Изобретение позволяет повысить стабильность характеристик изделий за счет синтеза однофазного продукта и снижения его пористости, Шихту, в качестве, которой берут дисилицид железа, прессуют в графитовой пресс-форме при температуре 1373- 1423 К с последующим охлаждением, причем горячее прессование проводят в интервале температур 1323-1423 К при давлении 10-15 МПа, скорости нагрева 2-5 К/с и скорости охлаждения 0,8-1,6 К/с. 4 табл.

СОЮЗ СОВЕЛСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>)s В 22 F 3/14

ГОСУДАРСТВЕ ННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4930906/02 (22) 23.04.91 (46) 15,01.93, Бюл. N 2 (71) Киевский государственный педагогический институт им. А,М,Горького (72) О.С.Юрченко и Ю,П.Колосветов (56) Самсонов Г.В. и др. Горячее прессование. Киев: Государственное издательство технической литературы, УССР, 1962 с, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ

ДИСИЛИЦИДА ЖЕЛЕЗА

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано при изготовлении износостойких, коррозионных и жаростойких узлов механизмов и машин, работающих в условиях сухого трения, а также в агрессивных средах.

Наиболее близким по технологической сущности к заявляемому является способ получения деталей из дисилицида железа, включающий наполнение графитовой пресс-формы шихтой из порошков железа и кремния, горячее прессование при температуре 1373-1443 К. давления 25 МПа и выдержке 4 мин с последующим охлаждением, Недостатком известного способа является значительная остаточная нористость деталей(не менее 8 /). Кроме того, однофазность конечного продукта не гарантируется.

Целью изобретения является повышение стабильности свойств за счет синтеза однофазного продукта и снижения пористости, Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения деталей из дисилицида железа, включающе м горячее

„„Я Ц „„1787688 А1 (57) Изобретение позволяет повысить стабильность характеристик изделий за счет синтеза однофазного продукта и снижения его пористости, Шихту, в качестве которой берут дисилицид железа, прессуют в графитовой пресс-форме при температуре 13731423 К с последующим охлаждением, причем горячее прессование проводят в интервале температур 1323-1423 К при давлении 10-15 МПа, скорости нагрева 2-5 К/с и скорости охлаждения 0,8 — 1,6 К/с. 4 табл, прессование шихты в графитовой прессформе при температуре 1373-1423 К с по- 3 следующим охлаждением в качестве шихты используют порошок дисилицида железа и горячее прессование проводят в интервале температуре 1323 — 1423 К при давлении 1015 МПа, скорости нагрева 2-5 К/с скорости охлаждения 0,8 — 1,6 К/с.

В результате проведенных исследова- д ний не обнаружены технические решения,, обладающие сходными признаками. что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию

"Существенные отличия", Способ осуществляли следующим обра- . 00 зом. 00

Ранее полученный порошок дисилицида железа засыпали в подготовленные графитовые формы. Их подготовка состояла в следующем. Приготавливали пастообразную обмазку, состоящую из порошка нитрида бора, замешанного на глицерине. Эту . обмазку наносили кистью на рабочие поверхности пресс-формы и пуансоны, а затем их высушивали в сушильном шкафу. Навески дисилицида железа, обеспечивающие пол1787688 учение фактически беспористых прессовок диаметром 14 мм, высотой 3 мм, засыпали в пресс-форму и прессовали на прессе горячего прессования при следующих режимах:

Скорость нагрева 2 — 5К/с 5

Температура 1323 — 1423 К

Давление прессования 10-15 МПа

Скорость охлаждения 0,8-1,6 К/с

После прессовэйия детали зачищали на алмазных кругах, затем контролировали их фазовый состав и пористость.

Гидростатический контроль пористасти получаемых по заявленному способу деталей из дисилицида железа свидетельствовали, что их пористость не превышала 3 .

Оптимизация технологического процесса прессования порошка дисилицида железа состояла в исследовании влияния температуры (табл. i). Скорости нагрева (табл. И), скорости охлаждения (табл. ill) и контактного давления (табл, IV) на качество получаемого изделия, Анализ рентгенограмм температурной зависимости фазового состава (табл, !) образцов Рег после их получения горячим прессованием свидетельствует о том, что при температуре 1320 К (табл. 1) продукт получается многофазным, Аналогичные результаты получались при температуре прессования 1430 К. Следует отметить, что дальнейшее повышение температуры прессования приводило к плавлению порошка в пресс-форме, Как видно из таблицы 1, при минимальной температуре процесса прессования образуется двухфазная система, что подтверждает образование дисилицида через моносилицид железа.

В интервале температур 1323 — 1423 К образуется однофазный дисилицид железа, а при увеличении температуры до 1430 К, по-видимому, начинаются процессы диссоциации дисилицида с выделением чистого железа и последующим его окислением, Анализ -результатов эксперимента по влиянию скорости нагрева на качество получаемого материала (табл. 2) свидетельствует о том, что при скоростях, меньших 2 К/с в зоне нагрева шихты происходит химическое взаимодействие железа с кислородом воздуха с образованием многофазных структур, и кроме того, значительно увеличивается общее время прессования. В интервале 2-5.К/с взаимодействие шихты с окружающей средой не наблюдалось — образуется однофаэнь и продукт. При скоро10

50 стях нагрева, больших 5 К/с, из-за температурной инерционности управляющих систем пресса велика вероятность превышения оптимальной температуры процесса, что приводит к плавлению шихты. Скорость охлаждения после горячего прессования также оказывает заметное влияние на качество получаемого материала и детали. При скоростях, меньших 0,8 К/с. увеличивается длительность контакта разогретого материала с кислородом воздуха (при этом возможны их химические взаимодействия). Продукт получается многофазный (табл. 3). Повышение скорости охлаждения 1,6 К/с сильно увеличивается термическое напряжения и деталь растрескивается;

Контактное давление в исследуемом диапазоне оказывало заметное влияние на пористость получаемого изделия (табл. 4). Как видно из табл. 4 лучшие условия прессования обеспечены в интервале давлений от 10 до 15 МПа, при этом обеспечивалась наименьшая пористость детали. Повышение контактного давления более 15 МПа приводило к выдавливанию вязкой шихты через поры графитовой матрицы и зазоры между пуансоном и стенками матрицы.

Использование заявляемого способа позволяет обеспечить стабильную технологию получения практически беспористых деталей иэ однофазного дисилицида железа с гарантированным составом, свойствами.

Кроме того, благодаря применению обмаэки рабочих поверхностей пресс-формы и пуансона из нитрида бора удалось снизить температуру до 1373 - 50 К и давление прессования до 10-15 Mila. Это должно обеспечить экономию энергозатрат на процесс прессования, а, следовательно, его удешевление.

Ф о р мул а и зо бр ете н ия

Способ получения деталей иэ дисилицида железа, включающий горячее прессование шихты в графитовой пресс-форме с последующим охлаждением, о т л и ч в юшийся тем. что, с целью повышения стабильности свойств за счет получения однофазного продукта и снижения пористости деталей, в качестве шихты используют синтезированный порошок дисилицида железа, горячее прессование проводят при температуре 1323-1423 К и давлении 10-15

МПа, причем скорость нагрева составляет

2-5 град/", а скорость охлаждения — 0,8-1,6 град/с.

1787б88

Таблица

Результаты исследования оптимальной температуры горячего прессования образцов Fe Siz

Таблица 2

Влияние скорости нагрева на фазовый состав деталей

Таблица 3

Влияние скорости охлаждения на фазовый состав деталей

Таблица 4

Влияние давления прессования на пористость деталей

Составитель Н.Якушевич

Техред М.Моргентал Корректор Э.Лончакова

Редактор

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

Заказ 33 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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