Способ получения спеченных изделий на основе железа

 

О п И C А Н И Е ()882702

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сомэ Советскик

Социалистических

Реелттблим (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28.02.79 (2 t ) 2730470/22-02 с присоединением заявки,%— (23) Приоритет— (5! )М. Кд.

В 22 F 3/16

3Ъеудеретеанный комитет

СССР ао делам изобретений и открытий

ОпУбликовано 23.11.81. Бюллетень т@ 43

Дата опубликования описания 23.11.81 (53} УДК 621.762..5 (088.8) (72) Авторы изобретения.О. В. Роман, Е. А. Дорошкевич, Л. H. Дьячкова и Л. Ф. Керженцева

Научно-исследовательский институт порошковой металлургии

Белорусского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института (7I) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СПЕЧЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ

НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к получению спеченных изделий на основе железа, легированного различными металлами путем прессования, спекания и термомеханической обработки.

Известен способ получения спеченных иэделий на основе легированного металлами железа, который предусматривает смешивание железного порошка с порошками легирующих металлов, крупность частиц которых меньше крупности частиц железа более чем на порядок, 1О прессование, спекание и последующую обработку давлением (1) .

Однако вследствие недостаточной активности дисперсных порошков легирующих металлов не удается получить спеченные иэделия с мак15 симально высоким уровнем механических свойств.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения спеченных изделий на основе железа, включающий смешивание железного порошка с порошками легирующих металлов, прессование, двухстадийное спекание, нагрев, горячую деформацию, закалку и от: пуск (2).

Недостатком известного способа является введение в исходную смесь порошков легирующих металлов в состоянии поставки, т,е. нассивированных, BCJIegcTBHe чего они обладают недостаточной активностью в процессе спекания, что не позволяет получать спеченные иэделия с высокими механическими свойствами.

Цель изобретения — повышение механических свойств изделий.

Для достижения поставленной цели согласно способу изготовления спеченных иэделий на основе железа, включающему смешивание железного порошка с порошками легирующих металлов, прессование, двухстадийное спекание, нагрев, горячую деформацию, закалку и отпуск, перед смешиванием порошки легирующнх металлов подвергают механическому активированию путем измельчения до 1/10 — 1/30 размера частиц порошка железа.

Порошки легирующих металлов измельчают в диспергаторе до размера 1/30 — 1/10 (0,003—

0,01 мм) частиц порошка железа, после измель-!

882702

ВНИИПИ Заказ 10056/14 Тираж 872 Подписное

Филиал ППП Патент"., —. Ужгород, ул, Проектная, 4 чения до заданного размера поверхностные слои1 частиц обладают повышенной дефектностью кристаллического строения, вследствие чего повышается их активность. После смешиваши с порошком железа и пластификатором прессуют заготовки при давлении 2 — 5 т/см, которые снекают сначала при 800 — 850 С в течение 2 ч, а затем при 1250 — 1300 С в течение

3 ч в защитной атмосфере.

В процессе спекания происходит активная л1йффузия легирующих металлов в железо, что замедляет процессы его рекристаллизации и снособствует формированию более мелкоэернйс- той структуры спеченного изделия. Особенности процесса структурообраэования при спекании благоприятно сказывается также на процессах, происходящих при высокотемпературной термомеханической обработке, что позволяет повысить температуру деформации и улучшить физико-механические свойства получаемых изделий, Пример 1. Легируюшие добавки хрома в виде порошка высоколегированной стали

ХЗО (средний размер частиц 72 мкм) и молибдеча (средний размер частиц 23 мкм) измельчают раздельно в вибромельнице в среде спир та до размера частиц 10 мкм (1/10 размера частиц основы). Затем смешивают с исходным, немолотым порошком железа (средний размер частиц 100 мкм) в процентном соотношении, соответствующем химическому составу стали

2Х12М. В полученную шихту добавляют в качестве пластификатора 4 o-ный раствор каучука в бензине в количестве 2% и прессуют при давлении 5 т/см . Спрессованные заготовки спекают при 850 С в течение 2 ч, а затем при 1300 С 3 ч в защитно-восстановительной атмосфере диссоциированного аммиака. Плот= ность заготовок после спекаши составляет

90 — 92%. Спеченные заготовки нагревают до

950 С, деформируют осадкой со степенью цеформации 30%, закаливают с температуры деформации в растворе каустика, После закалки проводят отпуск при 200 С в течение 1 ч.

В результате получают изделия со следующими свойствами: предел прочности при изгибе

140 кг/мм, критический коэффициент интенсивности напряжений при плоской деформации

215 кг/мма/а, полная работа разрушения 0,9—

1,2 кгм/смэ.

Пример 2. По технологическому процессу, указанному в примере 1, изготавливают изделие иэ железного порошка с легирующими добавками легированной стали ХЗО и молибдена, имеющими размер 5 мкм (1/20 размера частиц основы). Давление прессования в этом случае составляет 3 т/см, Высокотемнературное спекание осуществляют при 1250 С. Свойства полученных изделий следующие: предел прочности при изгибе 152 кг/мм, критический коэффициент интенсивности напряжений при

1О плоской деформации 225 кг/мм, полная работа разрушения 1,3 — 1,7 кгм/см .

Пример 3. По технологическому процессу, укаэанному в примере 2, изготавливайт изделие из железного порошка с легируюшими добавками легированной стали ХЗО и молибдена, имеющими размер 3 мкм (1/30 размера частиц основы). Свойства изделий следующие: предел прочности при изгибе 160 кг/мм2, критич ский коэффициент интенсивности напряжений при плоской деформации 230 кг/мм, полная работа разрушения 1,5 — 2,0 кгм/см .

Таким образом, в результате реализации предложенного способа получают изделия на основе железа с механическими свойствами, на

20 — 30% превышающими свойства иэделий ана логи шого состава, полученных известным споcoGoM.

Формула изобретения

Способ получения спеченных изделий на основе железа, включающий смешивание железного порошка с порошками легирующих металлов, прессование, двухстадийное спекание, нагрев, горячую деформацию, закалку и отпуск, отличающийся тем, что, с целью повышения механических свойств, перед смешиванием порошки легирующих металлов под вергают механическому активированию путем измельчения до 1/10 — 1/30 размера частиц порошка железа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент, ГДР N 100176, кл. 31 Ь 3/16, 1973.

2. Бернштейн М. Л., Платова С. Н. и др.

Механические свойства спеченных материалов, подвергнутых термомеханической обработке. — "Порошковая металлургия", и 11, 1976, 5Q с. 75 — 80.