Порошковый коррозионно-стойкий материал на основе железа


 


Владельцы патента RU 2411298:

Закрытое акционерное общество "Новомет-Пермь" (RU)

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к порошковым коррозионно-стойким материалам на основе железа. Может применяться для изготовления узлов трения, работающих в агрессивных средах, например, в нефтедобывающей, химической промышленности. Порошковый коррозионно-стойкий материал содержит, мас.%: хром 7-15; никель 4-9; молибден до 1,8; углерод до 2,0; медь 15-25; железо - остальное. Полученный материал обладает высокими триботехническими свойствами в условиях водной смазки. 3 табл.

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к порошковым коррозионно-стойким материалам на основе железа, используемым для изготовления узлов трения, работающих в агрессивных средах, например, в нефтедобывающей, химической промышленности.

Известен антифрикционный коррозионно-стойкий материал - легированный чугун типа нирезист (Машиностроение: Энциклопедия. М.: Машиностроение, 2001). Недостатком этого материала является низкая коррозионная стойкость.

Наиболее близким к заявляемому является порошковый коррозионно-стойкий материал на основе железа, содержащий 0,1-0,3% углерода, 10-15% никеля, 2-3% молибдена, 16-20% хрома, 15-30% меди (патент РФ №2302477, C22C 33/02, опубл. 10.07.2007).

Недостатком этого материала являются его низкие триботехнические свойства в условиях водной смазки, что ограничивает область его применения.

Настоящее изобретение решает задачу повышения триботехнических свойств порошковых нержавеющих сталей в условиях водной смазки.

Поставленная задача достигается тем, что порошковый коррозионно-стойкий материал на основе железа содержит хром, никель, молибден, углерод и медь при следующем соотношении, мас.%:

Хром 7-15
Никель 4-9
Молибден до 1,8
Углерод до 2,0
Медь 15-25
Железо остальное

Медь в материал вводят методом инфильтрации.

Возможность осуществления изобретения может быть показана на примере получения материалов Х12Н9М1,5Д20-пр, 100Х12Н9М1,5Д20-пр, 200Х12Н9М1,5Д20-пр, Х8Н6М1Д20-пр, 100Х8Н6М1Д20-пр и 200Х8Н6М1Д20-пр с оптимальным содержанием компонентов в заявляемых пределах.

Для получения материала порошки исходных компонентов смешивают с сухой смазкой, полученную смесь прессуют при давлении 400-600 МПа. Пористость образцов после прессования составляет 15-18%.

Спекание проводят в восстановительной атмосфере или вакууме при температуре 1150±10°С, совмещая с инфильтрацией медью.

Триботехнические испытания проводили по схеме втулка - ступица на стенде в условиях односторонней нагрузки на вал. Одностороннюю нагрузку на радиальную пару, работающую в режиме водной смазки (5-7 л/ч), задавали сменными грузиками массой от 10 до 200 Н, скорость вращения двигателя составляла 2910 об/мин. Время испытаний при каждой нагрузке 60 мин. Скорость износа определяли путем замера изменения массы втулки. В процессе испытаний фиксировали изменение момента на валу двигателя, исходя из полученных значений рассчитывали коэффициент трения в разные периоды времени. За максимальную нагрузку принято значение, при котором наблюдается катастрофический износ пары.

Коррозионные испытания материалов проводили в соответствии с ГОСТ 9.506-87 весовым методом при температурах от 20±2°С до 80±3°С в статических (без перемешивания раствора) и динамических (перемешивание раствора с помощью магнитной мешалки) условиях в следующих средах:

1) среда NACE (водный раствор 5% NaCl + 3% HCl) в соответствии с ASTM B117-97;

2) синтетическая пластовая вода (состав по ГОСТ 9.506-87, в г/л: CaCl2·6H2O 34; MgCl2·6H2O 17; NaCl 163; CuSO4·2H2O 0,14) с добавлением 20 г/л H2S.

В таблице 1 приведены триботехнические свойства заявляемого материала, а также прототипа и аналога в условиях смазки водой, в таблицах 2 и 3 - скорость коррозии в различных водных средах.

Согласно данным триботехнических испытаний (таблица 1) новое соотношение компонентов дает возможность повысить нагрузку на пару трения и позволяет обеспечить работоспособность пар трения в широком диапазоне нагрузок (до 200 Н) при сохранении коррозионной стойкости материалов.

Как следует из данных, приведенных в таблицах 2 и 3, предлагаемые материалы имеют скорость коррозии в неперемешиваемой (статические условия) солянокислой среде ниже аналога, в перемешиваемой (динамические условия) ниже аналога и прототипа. Скорость коррозии в синтетической пластовой жидкости, содержащей сервоводород, ниже аналога и на уровне прототипа.

Кроме того, снижение содержания дорогостоящих легирующих элементов, таких как никель, хром и молибден, приведет к снижению стоимости заявляемого материала.

Таблица 1
Скорость износа и средний конечный коэффициент трения пар трения в условиях водной смазки
Материал пары трения Нагрузка, Н Коэффициент трения Скорость износа V, мг/ч
0 мин 30 мин 60 мин
Нирезист (аналог) 30 - - - 15,00
50 0,51 0,27 0,19 1460,0
Х18Н12М2,5Д25-пр (прототип) 5 Схватывание
Х12Н9М1,5Д20-пр 30 0,93 0,70 0,61 10,00
50 0,66 0,56 0,50 31,85
80 0,60 0,44 0,38 43,20
100 0,55 0,39 0,38 76,15
130 0,49 0,34 0,37 104,15
160 0,53 0,46 0,44 166,10
100Х12Н9М1.5Д20-пр 30 0.66 0.35 0.28 4.10
50 0.33 0.15 0.18 14.00
80 0.54 0.41 0.34 14.60
100 0.57 0.32 0.33 26.40
130 0.57 0.32 0.31 34.50
160 0.50 0.46 0.40 62.45
200 0.54 0.40 0.45 82.95
200Х12Н9М1,5Д20-пр 30 0,61 0,55 0,57 4,50
50 0,50 0,49 0,48 12,55
80 0,50 0,50 0,49 26,15
100 0,49 0,36 0,38 35,20
130 0,39 0,44 0,46 39,25
160 0,44 0,46 0,49 44,10
200 0,43 0,40 0,43 52,65
Х8Н6М1Д20-пр 30 0,89 0,52 0,44 14,9
50 0,56 0,32 0,36 112,2
80 0,61 0,39 0,38 211,85
100 0,61 0,44 0,30 263,75
130 0,49 0,36 0,35 291,15
160 0,55 0,35 0,31 322,75
100Х8Н6М1Д20-пр 30 0.73 0.49 0.34 0
50 0.70 0.38 0.35 4.15
80 0.53 0.25 0.22 12.35
100 0.48 0.25 0.23 19.15
130 0.51 0.22 0.16 34.05
160 0.57 0.39 0.35 126.00
200Х8Н6М1Д20-пр 30 0,74 0,44 0,36 13,55
50 0,69 0,48 0,41 45,9
80 0,49 0,44 0,34 65,25
100 0,49 0,39 0,34 103,45
130 0,49 0,45 0,41 132,5
160 0,53 0,37 0,36 154,05
Таблица 2
Скорость коррозии материалов в водном растворе 5% NaCl + 3% HCl
Марка материала Скорость коррозии, г/м2·ч
Статические условия Динамические условия
20±2°С 80±3°С 20±2°С 80±3°С
Нирезист (аналог) ПК20Х11Н8М1,5Д20-пр (прототип) 0,2 3,5 1,9 9,5
0,14 1,3 1,68 8,7
Х12Н9М1,5Д20-пр - - 0,19 5,30
100Х12Н9М1,5Д20-пр 0,10 3,16 0,25 6,18
200Х12Н9М1,5Д20-пр 0,12 3,21 0,32 6,21
Х8Н6М1Д20-пр 0,03 1,17 0,15 3,45
100Х8Н6М1Д20-пр 0,01 0,22 0,10 1,43
200Х8Н6М1Д20-пр 0,01 0,23 0,10 1,37
Таблица 3
Скорость коррозии материалов в синтетической пластовой воде с добавкой 20 мг/л H2S при 20°С в динамических условиях
Марка материала Скорость коррозии, г/м2·ч
Нирезист (аналог) 0,23
ПК20Х18Н12М2Д25-пр (прототип) 0,16
Х12Н9М1,5Д20-пр 0,14
100Х12Н9М1,5Д20-пр 0,14
200Х12Н9М1,5Д20-пр -
Х8Н6М1Д20-пр 0,16
100Х8Н6М1Д20-пр 0,16
200Х8Н6М1Д20-пр -

Порошковый коррозионно-стойкий материал на основе железа, содержащий хром, никель, молибден, углерод и введенную методом инфильтрации медь, отличающийся тем, что он содержит указанные компоненты при следующем соотношении, мас.%:

хром 7-15
никель 4-9
молибден до 1,8
углерод до 2,0
медь 15-25
железо остальное


 

Похожие патенты:
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению биметаллических изделий на основе железа с повышенной износостойкостью поверхностного слоя для различных условий трения и износа.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению легированных сплавов железа из железосодержащих отходов производства. .
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения легированных сплавов железа из железосодержащих отходов. .
Изобретение относится к средствам управления положением стрелочного перевода железнодорожного, трамвайного пути, в частности, к стрелочной гарнитуре. .
Изобретение относится к металлургии, в частности к составам спеченных сплавов на основе железа, которые могут использоваться в машиностроении. .
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к составам спеченных сплавов на основе железа. .
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к составам спеченных сплавов на основе железа. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к изготовлению магнитно-мягких композиционных изделий. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к составу шихты для получения спеченного материала на основе железа. .
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к порошковым смесям на основе железа для изготовления прессованных заготовок. .
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению композиционных материалов на основе интерметаллида молибдена. .
Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к способу получения металлических композиционных материалов с матрицей из магния или его сплавов, армированной тугоплавкими наполнителями.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения композиционных материалов на основе карбосилицида титана. .
Изобретение относится к получению высокопористых материалов. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к получению пористого титана. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению твердого самосмазывающегося материала. .
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к композиционным спеченным материалам. .

Изобретение относится к способу производства жидко-твердой металлической композиции и устройству для реализации этого способа. .
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению жаропрочных никелевых сплавов, и может быть использовано для изготовления сварных корпусов, кожухов высоконагруженных деталей авиационных газотурбинных двигателей.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению дисперсноупрочненных материалов. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к производству листов пеноалюминия, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения
Наверх