Способ получения стального порошка с пониженным содержанием кислорода

Изобретение относится к получению стального порошка с пониженным содержанием кислорода. Способ включает термообработку стального порошка при температуре 900-1200°С в среде водорода и охлаждение в среде аргона. Перед термообработкой стального порошка при температуре 900-1200°С проводят нагрев стального порошка до температуры 600-750°С в среде аргона и выдержку в среде четыреххлористого углерода при температуре 600-750°С в течение 10-30 минут. Термообработку стального порошка ведут при температуре 900-1200°С в среде водорода в течение 40-60 минут. Обеспечивается снижение трудоемкости и сокращение продолжительности процесса получения порошка. 4 пр.

 

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для производства порошков сталей с пониженным содержанием кислорода для изготовления изделий методами селективного лазерного плавления или спекания.

Известен способ подготовки порошка на основе железа, который включает приготовление расплава стали, введение в него углерода, распыление расплава водой с получением порошка, отжиг порошка при температуре 1120-1160°С в атмосфере увлажненного водорода в течение 15-40 мин. Данный способ позволяет снизить содержание кислорода в порошке ~ в 4 раза от 0,34-0,37% до 0,079%.

(RU 2195386, B22F 1/00, С22С 33/02, опубликовано 20.01.2003)

Недостатком известного способа является трудоемкость и энергоемкость процесса, что связанно с использованием дополнительной операции введения углерода в расплав стали перед его распылением, необходимостью точного регулирования расхода углерода, проведением обжига распыленного порошка в водороде при высокой температуре 1120-1160°С.

Наиболее близким является способ получения стального порошка с пониженным содержанием кислорода, основанный на термообработке порошка в атмосфере водорода в присутствии геттера Известный способ включает размещение в контейнере геттера (Ti, Zr, Hf, Та, РЗМ), размещение в контейнере порошка стали, вакуумирование контейнера, нагрев контейнера со скоростью 1-3 град/мин в атмосфере водорода, термообработку контейнера в атмосфере водорода при температуре 1000-1150°С в течение 5-10 часов с обеспечением диффузии водорода внутрь контейнера через его стенки, охлаждение контейнера в атмосфере аргона до комнатной температуры.

(RU 2414327, B22F 1/00, B22F 3/12, опубликовано 20.03.2011)

Недостатком известного способа является длительность и трудоемкость процесса, связанная с использованием геттеров.

Задачей и техническим результатом изобретения является снижение трудоемкости и сокращение продолжительности процесса получения порошка.

Технический результат достигается тем, что способ получения стального порошка с пониженным содержанием кислорода включает термообработку порошка при температуре 900-1200°С в среде водорода и охлаждение в среде аргона, причем перед термообработкой стального порошка проводят нагрев стального порошка до температуры 600-750°С в среде аргона и выдержку в среде четыреххлористого углерода при температуре 600-750°С в течение 10-30 минут. Термообработку стального порошка в среде водорода ведут в течение 40-60 минут.

Изобретение может быть проиллюстрировано следующими примерами.

В лодочку из нержавеющей стали загружают порошок стали с повышенным содержанием кислорода. Лодочку устанавливают в реторту печи с регулируемой атмосферой. Создают среду аргона в реторте. Включают печь и разогревают реторту до температуры 600-750°С. Нагрев порошка в инертной атмосфере аргона дополнительно снижает аварийность способа.

При достижении заданной температуры среду аргона в реторте заменяют на четыреххлористый углерод для хлорирования примесей оксидов металлов, которые впоследствии легко восстанавливаются водородом.

Порошок выдерживают при температуре 600-750°С в течение 10-30 минут в потоке четыреххлористого углерода для завершения реакции хлорирования. Температура и время обработки в потоке четыреххлористого углерода являются оптимальными и позволяют заметно сократить время получения конечного продукта.

Скорости нагрева порошка не являются существенным признаком способа по изобретению, поэтому могут составлять 10-20 град/мин, что наиболее приемлемо с экономической и технологической точек зрения.

После обработки порошка в среде четыреххлористого углерода заменяют среду на водород. Разогревают печь до температуры 1000-1150°C, при которой происходит восстановление хлоридов металлов. Выдерживают порошок при данной температуре в течение 40-60 минут для завершения реакции восстановления. Затем среду водорода в реторте заменяют на аргон. Выключают нагрев печи. Охлаждают порошок до комнатной температуры в среде аргона.

Содержание кислорода в конечном порошке анализируют на газоанализаторе «LEKO» RO-116 методом, основанным на расплавлении пробы в графитовом тигле и определении количества выделившегося оксида углерода методом инфракрасной абсорбции.

Пример 1. Порошок высоколегированной стали 12Х18Н10Т с содержанием кислорода 0,5 мас. % крупностью 20-40 мкм и весом 20 грамм помещают в лодочку из нержавеющей стали, которую устанавливают в реторту печи сопротивления. Диаметр реторты 40 мм. Создают атмосферу аргона в реторте. Включают нагрев печи и разогревают ее до температуры 700°C. Заменяют среду аргона в реторте на четыреххлористый углерод.

Выдерживают порошок при данной температуре в атмосфере четыреххлористого углерода в течение 20 минут. Затем заменяют среду четыреххлористого углерод в реторте на водород. Разогревают печь до температуры 1100°C. Выдерживают порошок при данной температуре в течение 50 минут. Заменяют среду водорода на аргон, выдерживают порошок в аргоне до охлаждения порошка до комнатной температуры. Выключают нагрев печи. Охлаждают порошок до комнатной температуры в атмосфере аргона. Анализ порошка показал, что в нем содержится 0,08 мас. % кислорода.

Пример 2. Порошок высоколегированной стали 12Х18Н10Т с содержанием кислорода 1,7 мас. % крупностью 20-40 мкм весом 20 грамм помещают в лодочку из нержавеющей стали. Проводят очистку порошка от кислорода, как описано в примере №1, но термообработку порошка в четыреххлористом углероде осуществляют при температуре 750°C в течение 30 минут, а термообработку в водороде при температуре 1150°C - в течение 60 минут. В результате обработки получен порошок, содержащий 0,11 мас. % кислорода.

Пример 3. Порошок высоколегированной стали 316L с содержанием кислорода 0,09 мас. % крупностью 20-40 мкм весом 20 грамм очищают от кислорода, как описано в примере №1, но термообработку порошка в четыреххлористом углероде осуществляют при температуре 600°C в течение 10 минут, а термообработку в водороде при температуре 1000°C - в течение 40 минут. В результате обработки получен порошок, содержащий 0,02% кислорода.

Пример 4. Порошок высоколегированной стали ПХ18Н9Т с содержанием кислорода 0,34 мас. % крупностью 20-40 мкм весом 20 грамм очищают от кислорода, как описано в примере №1, но термообработку порошка в четыреххлористом углероде осуществляют при температуре 600°C в течение 30 минут, а термообработку в водороде при температуре 1150°C - в течение 60 минут. В результате обработки получен порошок, содержащий 0,05 мас. % кислорода.

Способ получения стального порошка с пониженным содержанием кислорода, включающий термообработку стального порошка при температуре 900-1200°С в среде водорода и охлаждение в среде аргона, отличающийся тем, что перед термообработкой стального порошка при температуре 900-1200°С проводят нагрев стального порошка до температуры 600-750°С в среде аргона и выдержку в среде четыреххлористого углерода при температуре 600-750°С в течение 10-30 минут, при этом термообработку стального порошка при температуре 900-1200°С в среде водорода ведут в течение 40-60 минут.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к получению порошка композитного материала на основе железа и карбида титана методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС).

Группа изобретений относится к изготовлению деталей спеканием. Порошковая смесь на основе железа состоит из порошка А на основе железа и порошка В на основе железа при соотношении от 90:10 до 50:50, 0,4-0,9 мас.% С, 0,1-1,2 мас.% смазки, выбранной из группы, включающей Lube, Kenolube и парафины группы EBS, и 0,1-1,5 мас.% твердой смазки.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении производительности.

Изобретение относится к получению порошковых магнитотвердых сплавов. Способ получения порошкового магнитотвердого сплава 30Х20К2М2В системы железо-хром-кобальт включает приготовление шихты из порошков железа, хрома, кобальта, молибдена и вольфрама, формование полученной шихты, спекание, термообработку и термомагнитную обработку.
Изобретение относится к порошковым материалам на основе железа для ступеней погружных центробежных насосов. Материал содержит 0,08-0,95 мас.% углерода, 4,0-16,0 мас.% никеля, 0,8-5,6 мас.% молибдена, 1,2-6,8 мас.% вольфрама, 1,8-14,2 мас.% кобальта и железо - остальное.
Изобретение относится к порошковым материалам на основе железа для ступеней погружных центробежных насосов. Материал содержит 0,1-0,9 мас.% углерода, 6,0-26,0 мас.% никеля, 0,9-9,1 мас.% молибдена, 0,06-2,75 мас.% вольфрама и железо - остальное.
Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для изготовления спеченных металлообрабатывающих инструментов. Инструменты изготовлены из порошковой карбидостали, содержащей углерод, титан, молибден, вольфрам, ванадий, хром, стеарат цинка и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,3-0,5, титан 1,0-2,0, молибден 3,0-5,0, вольфрам 2,5-4,0, ванадий 3,0-4,0, хром 8,0-10,0, стеарат цинка 0,1-0,3, железо остальное.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению высокоточных изделий. Заготовка для инструмента изготовлена из дисперсионно-упрочненного сплава Fe-Co-Mo/W-N, содержащего, мас.%: кобальт 15,0 до 30,0, молибден до 20,0, вольфрам до 25,0, при этом (Мо+W/2) 10,0 до 22,0, азот 0,005 до 0,12, железо и примеси - остальное.

Изобретение относится к антифрикционным материалам на основе железа для изготовления узлов трения, работающих в тяжелонагруженных условиях. Антифрикционный материал по варианту 1 содержит 0,3÷1,5 мас.% углерода, 1÷9 мас.% никеля, 0,5÷2,5 мас.% молибдена, 10÷25 мас.% меди, 0,5÷5,0 мас.% фторида кальция и остальное железо.

Группа изобретений относится к порошковой металлургии. Порошковая композиция на основе железа для получения спеченной детали инжекционным формованием имеет средний размер частиц 20-60 мкм и содержит 0,3-1,6 мас.% Мо, 0,1-0,6 мас.% Р, необязательно до макс.

Группа изобретений относится к изготовлению деталей спеканием. Порошковая смесь на основе железа состоит из порошка А на основе железа и порошка В на основе железа при соотношении от 90:10 до 50:50, 0,4-0,9 мас.% С, 0,1-1,2 мас.% смазки, выбранной из группы, включающей Lube, Kenolube и парафины группы EBS, и 0,1-1,5 мас.% твердой смазки.

Изобретение относится к химико-термической обработке, а именно к процессу термодиффузионного цинкования стальных изделий в порошковых смесях. Порошковая смесь содержит 45-50 мас.% цинкового порошка, 5-7 мас.% активатора и остальное - инертный наполнитель.

Изобретение относится к электротехнической области и может быть использовано в аккумуляторных батареях транспортных и космических систем с улучшенными удельными характеристиками.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении производительности.

Изобретение относится к получению вольфрамотитановых твердых сплавов. Шихта содержит порошок карбида вольфрама и карбида титана в виде продукта электроэрозионного диспергирования отходов твердого сплава марки Т15К6, который получен в керосине и дистиллированной воде и имеет средний размер частиц 19,692 мкм и 5,118 мкм соответственно.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к нанотехнологии азот-углеродсодержащих соединений титана, которые могут быть использованы в композиционном материаловедении, в том числе в составе модифицирующих комплексов алюминиевых, железо-углеродистых и никелевых сплавов.

Предлагаемое изобретение относится к получению коллоидного раствора наносеребра в этиленгликоле. Коллоидный раствор содержит этиленгликоль и наночастицы серебра в концентрации от 1 до 100 мг/л.

Изобретение относится к антифрикционным материалам на основе железа для изготовления узлов трения, работающих в тяжелонагруженных условиях. Антифрикционный материал по варианту 1 содержит 0,3÷1,5 мас.% углерода, 1÷9 мас.% никеля, 0,5÷2,5 мас.% молибдена, 10÷25 мас.% меди, 0,5÷5,0 мас.% фторида кальция и остальное железо.

Изобретение относится к области получения магнитотвердых материалов, которые могут быть использованы в электротехнике и машиностроении. Предложенный способ получения магнитотвердого соединения Sm2M17Nx позволяет увеличить коэрцитивную силу (Hc) и температуру Кюри (Тс) конечного продукта, что является техническим результатом изобретения.

Группа изобретений относится к порошковой металлургии. Порошковая композиция на основе железа для получения спеченной детали инжекционным формованием имеет средний размер частиц 20-60 мкм и содержит 0,3-1,6 мас.% Мо, 0,1-0,6 мас.% Р, необязательно до макс.

Изобретение относится к получению сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), модифицированного наночастицами серебра. Способ включает импрегнирование СВМПЭ органическим раствором наносеребра. Импрегнирование осуществляют путем введения порошкообразного СВМПЭ, предварительно пропитанного этанолом, в раствор соли серебра в этиленгликоле или метилцеллозольве, содержащий аскорбиновую кислоту в эквимолярном по отношению к соли количестве, и полученную суспензию перемешивают в течение 1,5-3 часов при температуре 20-30°С со скоростью 750-1000 об/мин, затем отфильтровывают полученный порошок и промывают его дистиллированной водой. В качестве соли серебра используют метансульфонат серебра, или трифторацетат серебра, или монохлорацетат серебра в количестве, соответствующем заданному содержанию серебра в модифицированном СВМПЭ. Обеспечивается равномерное модифицирование наночастицами серебра. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 5 пр.

Изобретение относится к получению стального порошка с пониженным содержанием кислорода. Способ включает термообработку стального порошка при температуре 900-1200°С в среде водорода и охлаждение в среде аргона. Перед термообработкой стального порошка при температуре 900-1200°С проводят нагрев стального порошка до температуры 600-750°С в среде аргона и выдержку в среде четыреххлористого углерода при температуре 600-750°С в течение 10-30 минут. Термообработку стального порошка ведут при температуре 900-1200°С в среде водорода в течение 40-60 минут. Обеспечивается снижение трудоемкости и сокращение продолжительности процесса получения порошка. 4 пр.

Наверх