Способ получения высокоплотного фрикционного порошкового фосфорсодержащего материала на основе железа

Изобретение относится к получению высокоплотного фрикционного порошкового фосфорсодержащего материала на основе железа, который может быть использован для изготовления тяжелонагруженных конструкционных деталей фрикционного назначения, испытывающих динамические и истирающие нагрузки. Готовят шихту на основе железного порошка с добавкой углерода в количестве 1,0-1,2 мас.% и фосфора в количестве до 1 мас.% в виде феррофосфора. Проводят статическое холодное прессование пористых заготовок, нагрев в защитной среде при температуре 1150-1250°C, горячую штамповку при значениях приведенной работы уплотнения 120-180 МДж/м3. Проводят последеформационный отжиг при 710-730°C в течение 2-4 ч с обеспечением формирования структуры мелкозернистого перлита, балл 3-4, со сплошной или разорванной сеткой фосфидной эвтектики, имеющей наибольшую площадь включений 2000-6000 мкм2 и толщину прожилок 2,0-10,0 мкм. Обеспечивается увеличение коэффициента трения и износостойкости получаемого материала. 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к материалам на основе железного порошка, и может быть использовано при изготовлении средне- и тяжелонагруженных конструкционных деталей фрикционного назначения, испытывающих динамические и истирающие нагрузки.

Известен способ получения фрикционного фосфорсодержащего порошкового материала на основе железа, который заключается в последовательном выполнении следующих операций: приготовление порошковой шихты, содержащей от 0,7 до 1,3 масс. % фосфора, в виде феррофосфора, холодное прессование при удельном давлении 35-40 кН/см2, спекание заготовок в защитной среде при 1060±10°C в течение 1-го часа под удельным давлением 150-20 МПа, что обеспечивает получение сетки фосфидной эвтектики с толщиной прожилок от 0,475 до 1,9 мкм. Недостатками данного способа являются относительно низкие значения прочности из-за наличия остаточной пористости в материале [Влияние фосфора на фрикционные свойства материала на основе легированного железа / И.М. Федорченко, Г.М. Деркачева, И.И. Панаиоти / Порошковая металлургия. - 1969. - №11. - С. 99-101].

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ получения высокоплотного фосфорсодержащего порошкового материала, который заключается в последовательном выполнении следующих операций: приготовление шихты на основе железного порошка с добавкой фосфора до 1 масс. % в виде феррофосфора и 0,1-0,8 масс. % углерода, статическое холодное прессование пористых заготовок, преддеформационный нагрев в защитной среде при температурах и продолжительности, обеспечивающих образование жидкой фазы, горячая штамповка (ГШ) при значениях приведенной работы уплотнения 120-180 МДж/м3 и гомогенизирующий отжиг при 710-730°C в течение 20-30 ч с последующей термической обработкой [Патент РФ 2494836, МАК B22F 3/17, С22С 1/04, опубл. 10.10.2013 г. - прототип]. Недостатками указанного способа являются относительно низкие показатели коэффициента трения и износостойкости из-за отсутствия сплошной или разорванной сетки фосфидной эвтектики по границам частиц и зерен. Локализация фосфора в глубине частиц и зерен матрицы обусловливает снижение эффективности торможения, а структура бейнито-мартенсита, формирующаяся в результате термической обработки, распадается при повышении температуры в зоне трения в процессе торможения, что приводит к снижению показателей износостойкости.

Задачей изобретения является повышение фрикционных свойств порошкового фосфорсодержащего материала на основе железа, что обеспечивает возможность его использования при изготовлении средне- и тяжелонагруженных конструкционных деталей тормозных устройств, испытывающих истирающие нагрузки.

Техническим результатом является повышение фрикционных свойств и износостойкости.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения высокоплотного фрикционного порошкового фосфорсодержащего материала на основе железа, включающем приготовление шихты на основе железного порошка с добавкой фосфора до 1 масс. % в виде феррофосфора, статическое холодное прессование пористых заготовок, нагрев в защитной среде при температуре 1150-1250°С в течение времени, определяемом из расчета 45-60 с/1 мм наименьшего поперечного размера заготовки, горячую штамповку при значениях приведенной работы уплотнения 120-180 МДж/м3, последеформационный отжиг при 710-730°С, согласно изобретению в шихту вводят 1,0-1,2 масс. % углерода, последеформационный отжиг проводят в течение 2-4 ч, обеспечивающий формирование структуры мелкозернистого перлита, балл 3-4, наличие в структуре материала сплошной или разорванной сетки фосфидной эвтектики с наибольшей площадью включений 2000-6000 мкм2 и толщиной прожилок 2,0-10,0 мкм. Термическую обработку не проводят.

Проведение последеформационного отжига в течение 2-4 часов обеспечивает незначительное диффузионное перераспределение фосфора, однако полного растворения эвтектической сетки по границам зерен не происходит. При этом формируется структура мелкозернистого перлита, балл 3-4 ГОСТ 8233-56, со сплошной или разорванной сеткой фосфидной эвтектики с наибольшей площадью включений 2000-6000 мкм2 и толщиной прожилок 2,0-10,0 мкм, локализованной по бывшим границам частиц железного порошка округлой формы, которая является оптимальной для получения повышенных фрикционных свойств. Наличие эвтектической сетки с указанными параметрами на фоне структуры мелкозернистого перлита обусловливает увеличение коэффициента трения и износостойкости получаемого материала.

Пример.

В шихту на основе восстановленного железного порошка ПЖВ 2.160.26 вводят добавки измельченного феррофосфора ФФ16 ТУ 14-5-72-76 и карандашного графита ГК-1 ГОСТ 4404-78. Затем проводят статическое холодное прессование (СХП) при давлении 500 МПа. В результате получают заготовки призматических образцов размером 10×10×55 мм и пористостью 20-22%. Горячую штамповку пористых заготовок проводят на копре с массой бабы 50 кг. Перед горячей штамповкой заготовки нагревают в камерной электропечи периодического действия с силитовыми нагревателями. Образцы закладывают в контейнер из жаропрочной стали 10Х23Н18 (ГОСТ 5632-72), который помещают в рабочее пространство печи и продувают защитным газом - диссоциированным аммиаком. Выдержка заготовок в печи при температуре 1200°С составляет 10 минут.

После нагрева заготовку помещают в пресс-форму для ГШ и осуществляют уплотнение. Продолжительность переноса заготовки из печи в матрицу составляет 2-3 с, при этом температура снижается не более чем на 20°С. После горячей штамповки образцы подвергают отжигу при 720°С в течение времени, указанного в таблице. Значения показателей механических и фрикционных свойств полученных образцов приведены в таблице.

Анализ результатов определения механических и фрикционных свойств, представленных в таблице, показывает, что получение высокоплотного фрикционного порошкового фосфорсодержащего материала на основе железа по предлагаемому способу обеспечивает повышение фрикционных характеристик и износостойкости по сравнению со способом-прототипом. Увеличение времени отжига более заявленных интервалов будет способствовать распаду фосфидной эвтектики, уменьшая толщину прожилок и площадь ее включений, которые в прототипе вовсе отсутствуют. Если время отжига будет меньше заявленного интервала, то толщина прожилок фосфидной эвтектики и площадь ее включений будут относительно велики. Таким образом, изменение оптимальных параметров технологического процесса получения материала не обеспечивает формирования требуемой структуры, что обусловливает уменьшение среднего и максимального значений коэффициента трения, увеличение величин износа фрикционного материала и контртела, а также потерь эффективности торможения при попадании воды.

Коэффициенты потери Δjn и восстанавливаемости Δjв эффективности торможения рассчитываются по формулам [ГОСТ 4.79-87. Система показателей качества продукции. Изделия фрикционные для тормозных механизмов. Номенклатура показателей]:

где fн=fсp - коэффициент трения перед попаданием воды в область пары трения;

fk - коэффициент трения после попадания воды;

f0 - коэффициент трения после высыхания пары трения.

Способ получения высокоплотного фрикционного порошкового фосфорсодержащего материала на основе железа, включающий приготовление шихты на основе железного порошка с добавкой фосфора до 1 мас.% в виде феррофосфора, статическое холодное прессование пористых заготовок, нагрев в защитной среде при температуре 1150-1250°С в течение времени, определяемом из расчета 45-60 с/1 мм наименьшего поперечного размера заготовки, горячую штамповку при значениях приведенной работы уплотнения 120-180 МДж/м3, последеформационный отжиг при 710-730°С, отличающийся тем, что в шихту вводят 1,0-1,2 мас.% углерода, последеформационный отжиг проводят в течение 2-4 ч с обеспечением формирования структуры мелкозернистого перлита, балл 3-4, со сплошной или разорванной сеткой фосфидной эвтектики, имеющей наибольшую площадь включений 2000-6000 мкм2 и толщину прожилок 2,0-10,0 мкм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, к технологии производства холоднокатаного проката повышенной прочности из низколегированной стали с высокими показателями пластичности и может быть использовано для изготовления деталей, применяемых в автомобилестроении.

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к технологии производства холоднокатаного проката повышенной прочности из низколегированной стали с высокими показателями пластичности, и может быть использовано для изготовления деталей, применяемых в автомобилестроении.

Изобретение относится к листу из электротехнической стали. Лист получен из стали, содержащей в мас.%: С 0,007 или менее, Si 4 - 10 и Mn 0,005 - 1,0, остальное Fe и случайные примеси, при этом лист имеет толщину от 0,01 мм или более до 0,10 мм или менее и профиль шероховатости Ра 1,0 мкм или менее.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения хороших свариваемости стального листа, свойства при изгибе, способности к отбортовке и предела прочности TS 1180 МПа или выше, повышения относительного удлинения получают стальной лист, который имеет определенный химический состав и микроструктуру, включающую в объемных долях: ферритную фазу от 40% до 60%, бейнитную фазу от 10% до 30%, отпущенную мартенситную фазу от 20% до 40% и остаточную аустенитную фазу от 5% до 20%, при этом удовлетворяет условию, согласно которому доля отпущенной мартенситной фазы, имеющей длину основной оси ≤5 мкм, к общей объемной доле отпущенной мартенситной фазы составляет от 80% до 100%.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к распыленному водой порошку нержавеющей стали и к спеченному конструктивному элементу. Заявлен распыленный водой порошок нержавеющей стали, содержащий, вес.%: 10,5-30,0 Cr, 0,5-9,0 Ni, 0,01-2,0 Mn, 0,01-3,0 Sn, 0,1-3,0 Si, >0,059-0,4 N, при необходимости, макс.

Изобретение относится к области металлургии. Для устранения дефектов формы листа, образующихся при окончательном отжиге, и увеличения выхода годной продукции рулон листа текстурованной электротехнической стали после холодной прокатки подвергают первичному рекристаллизационному отжигу, наносят на него сепаратор отжига и проводят окончательный отжиг.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к порошковым фрикционным сплавам на основе железа, и может быть использовано в узлах трения тормозной колодки и железнодорожного колеса.

Изобретение относится к области металлургии, в частности производству труб нефтепромыслового сортамента. Для обеспечения низкой анизотропии предела текучести трубы при приложении к ней различных напряжений, зависящих от среды использования, получают трубу из аустенитного сплава, имеющую предел текучести при растяжении YSLT по меньшей мере 689,1 МПа.

Изобретение относится к области термической обработки. Для предотвращения образования закалочных трещин в стальной трубе осуществляют закалку трубы (1) из средне- или высокоуглеродистой стали или из мартенситной нержавеющей стали, включающую нагрев материала стальной трубы до температуры выше Ас3, охлаждение посредством водяного охлаждения от наружной поверхности стальной трубы, причем концевые участки стальной трубы подвергают воздушному охлаждению, а по меньшей мере часть основного тела, не являющуюся концевыми участками трубы, подвергают водяному охлаждению, обеспечивая содержание мартенсита в материале стальной трубы, за исключением концевых участков, 80% об.
Изобретение относится к способу производства текстурированной электротехнической листовой стали. Для получения листа с высокой плотностью магнитного потока осуществляют выплавку стали, содержащей, мас.%: С - 0,035-0,065, Si - 2,9-4,0, Mn - 0,05-0,20, S - 0,005-0,01, Al - 0,015-0,035, N - 0,004-0,009, Sn - 0,005-0,090, Nb - 0,200-0,800, железо Fe и неизбежные примеси - остальное, во вращающейся печи или электрической печи, вторичное рафинирование расплавленной стали и отливку сляба, затем проводят горячую прокатку сляба, нормализацию, холодную прокатку, обезуглероживающий отжиг листа, нанесение на лист покрытия из MgO, высокотемпературный отжиг листа при нагреве сначала до 700-900°C, а затем со скоростью нагрева 9-17°C/ч до 1200°C с выдержкой при в течение 20 ч для очищения листа и нанесение слоя изоляционного покрытия.
Настоящее изобретение относится к порошковой металлургии. Способ получения композиционного материала на основе железа включает перемешивание порошков для матрицы материала и дисперсного порошка оксида металла, механическое легирование полученной смеси, компактирование и прокатку полученного сплава.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к распыленному водой порошку нержавеющей стали и к спеченному конструктивному элементу. Заявлен распыленный водой порошок нержавеющей стали, содержащий, вес.%: 10,5-30,0 Cr, 0,5-9,0 Ni, 0,01-2,0 Mn, 0,01-3,0 Sn, 0,1-3,0 Si, >0,059-0,4 N, при необходимости, макс.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к твердому припою для высокотемпературной пайки нержавеющей стали. Порошок твердого припоя на железохромовой основе для высокотемпературной пайки основного материала из нержавеющей стали содержит, мас.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к поршневому кольцу для двигателя внутреннего сгорания с покрытием, нанесенным термическим напылением порошка.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к спеченным композиционным материалам на основе порошковой легированной стали, содержащим антифрикционный наполнитель.

Изобретение относится к электротехнике, к магнитам из редкоземельных металлов. Технический результат состоит в повышении коэрцитивной силы без добавления большого количества таких редкоземельных металлов, как Dy и Tb.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению постоянных магнитов из магнитотвердых сплавов на основе системы железо-хром-кобальт. Готовят шихту, содержащую порошки железа, хрома, кобальта и легирующих элементов, и проводят ее механоактивацию в планетарной шаровой мельнице в среде этилового спирта в течение 2-15 минут, с последующей сушкой.

Изобретение относится к области металлургии, в частности, к низколегированному порошку на основе железа и может быть использовано для получения высокопрочных спеченных деталей, в частности деталей компонентов автомобиля.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к водораспыленному порошку, и может быть использовано для производства спеченных и при необходимости кованых деталей.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению изделий на основе железа, пригодных для обработки резанием. Порошковая композиция на основе железа содержит порошок на основе железа и улучшающую обрабатываемость резанием добавку, содержащую по меньшей мере один силикат из группы глинистых минералов.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения изделий на основе железного порошка, и может быть использовано при изготовлении средне- и тяжелонагруженных конструкционных деталей, испытывающих динамические и истирающие нагрузки.

Изобретение относится к получению высокоплотного фрикционного порошкового фосфорсодержащего материала на основе железа, который может быть использован для изготовления тяжелонагруженных конструкционных деталей фрикционного назначения, испытывающих динамические и истирающие нагрузки. Готовят шихту на основе железного порошка с добавкой углерода в количестве 1,0-1,2 мас. и фосфора в количестве до 1 мас. в виде феррофосфора. Проводят статическое холодное прессование пористых заготовок, нагрев в защитной среде при температуре 1150-1250°C, горячую штамповку при значениях приведенной работы уплотнения 120-180 МДжм3. Проводят последеформационный отжиг при 710-730°C в течение 2-4 ч с обеспечением формирования структуры мелкозернистого перлита, балл 3-4, со сплошной или разорванной сеткой фосфидной эвтектики, имеющей наибольшую площадь включений 2000-6000 мкм2 и толщину прожилок 2,0-10,0 мкм. Обеспечивается увеличение коэффициента трения и износостойкости получаемого материала. 1 табл., 1 пр.

Наверх