Износостойкий композиционный материал на основе порошковой стали

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к износостойким композиционным материалам на основе порошковой стали. Сущность изобретения: предложенный материал имеет следующий состав, мас.%: бронза 10 - 18; порошковая сталь 82 - 90, причем сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 2,5 - 3,4; хром 10,0 - 14,3; ванадий 3,6 - 14,6; медь 1,0 - 5,0; железо остальное. Материал имеет высокую износостойкость и обрабатываемость резанием и может быть использован для упрочнения и восстановления поверхностей, подвергающихся интенсивному изнашиванию. 2 табл.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к разработке износостойких композиционных материалов, используемых для получения покрытий наплавкой, обладающих высокой износостойкостью в условиях трения скольжения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является износостойкий композиционный материал, который имеет следующий состав, мас. оловянистая бронза (с содержанием олова 6-8 мас.) 19-70; кремний 0,6-3,5; марганец 0,1-1,0; цинк 0,1-12,0; углерод 0,1-2,0; шарикоподшипниковая сталь остальное [1] Недостатком этого материала является низкая износостойкость при трении скольжения без смазки, гранулы шарикоподшипниковой стали имеют усадочные раковины. Для удовлетворительной адгезионной связи стальных гранул с бронзой их предварительно необходимо плакировать медью. Полученный материал термообрабатывают для придания требуемой твердости частицам упрочнителя, а это в свою очередь затрудняет последующую доводку рабочей поверхности.

Целью изобретения является повышение износостойкости композиционного материала в условиях трения скольжения и обрабатываемости резанием.

Это достигается тем, что предложен износостойкий композиционный материал на основе порошковой стали, содержащий бронзу, характеризующийся тем, что в качестве порошковой стали он содержит сталь состава, мас. углерод 2,5-3,4; хром 10,0-14,3; ванадий 3,6-14,6; медь 1,0-5,0; железо остальное, при следующем соотношении компонентов материала, мас. бронза 10-18; порошковая сталь 82-90.

П р и м е р. Для опробования предложенного материала его получали на внутренней поверхности полого цилиндра по следующей технологии. В качестве частиц упрочнителя использовали сталь в виде порошка шаровой формы (табл. 1). Навеску стального порошка смешивали в сухом виде с навеской порошка сплава на основе меди такой же грануляции, засыпали внутрь полого цилиндра (диаметр внутренний 80 мм, диаметр наружный 110 мм, длина 200 мм). Торцы цилиндра закрывали крышками. Цилиндр со смесью порошков приводился во вращение относительно горизонтальной продольной оси и нагревался снаружи кольцевым индуктором ТВЧ. Тепло от стенок цилиндра передавалось смеси порошков, и после достижения температуры плавления порошка бронзы цилиндр выдерживался в течение 3-5 мин. Отключался нагрев, композит вместе с цилиндром охлаждался. Через 5-7 мин отключалось вращение цилиндра. Из полученного таким образом направленного слоя вырезался параллелепипед размером 3х10х15 мм для исследования триботехнических свойств КМ. Плотность наплавленного слоя размером 3х10 мм готовилась как металлографический шлиф для изучения износостойкости на машине возвратно-поступательного трения скольжения по контртелу (цилиндр диаметром 3 мм, длиной 30 мм) из закаленной азотированной стали 38ХМЮА.

Условия испытаний:амплитуда и частота перемещения контртела соответственно 200 мкм и 50 Гц, начальная удельная нагрузка в контакте 300 МПа, продолжительность испытания 1 ч, что соответствует пути трения 144 м.

Обрабатываемость резанием проверяли на токарном станке ТВ320 при точении наплавленного слоя на внутренней поверхности цилиндра резцом из ВК-60М, при скорости вращения 65 об/мин, подача (глубина) резания составляла 0,3 мм.

Как следует из приведенных в табл. 2 данных, предложенный износостойкий материал (примеры 1-5) обладает более высокой износостойкостью (меньшим износом) в сравнении с прототипом. Предложенный материал обладает лучшей технологичностью в части его получения, обработки, проводимой в случае использования гранул шарикоподшипниковой стали.

Формула изобретения

ИЗНОСОСТОЙКИЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ПОРОШКОВОЙ СТАЛИ, содержащий бронзу, отличающийся тем, что в качестве порошковой стали она содержит сталь состава, мас.

Углерод 2,5 3,4 Хром 10,0 14,3 Ванадий 3,6 14,6 Медь 1,0 5,0 Железо Остальное при следующем соотношении компонентов материала, мас.

Бронза 10 18 Порошковая сталь 82 90

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2