Способ изготовления двухслойных спеченных изделий

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соаетскиз

Сециалистичаских

Рвспублик рц900988 (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 130380 (21) 2896161/22-02 ($4) hA Кп 3

В 22 F 7/00

С 23 С 3/04 с присоединением заявки HP

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (33) УД 4 621. 762 .

° 763: 621 ° .793.4 (088. 8) Опубликовано 3001.82. Бюллетень ¹ 4

Дата опубликования описания 30. 01. 82 (71) Заявитель

Белорусского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института (54 ) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДВУХСЛОЙНЫХ СПЕЧЕННЫХ

ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к споссУбам получения двухслойных спеченных изделий с упрочненной поверхностью, и может быть использовано при изготовлении распылителей мазута.

Известен способ нанесения на металл покрытия из суспензии, включающий приготовление суспенэии, нанесение на иэделие, сушку и спекание покрытия (1).

Недостатком способа является невозможность его использования для получения двухслойных спеченных изделий с высокой термостойкостью.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ изготовления двухслойных спеченных иэде-. лий, включающий прессование основы иэделия из порошка твердого сплава, нанесение покрытия из суспенэии, содержащей карбид титана, и спекание в вакууме при температуре 1250-1300 С.

Способ позволяет получать изделия из твердых сплавов с жаропрочными и износостойкими поверхностными слоямн (2) .

Однако его использование при изготовлении иэделий на железной основе не обеспечивает необходимой термостойкости, например, в условиях работы распылителей мазута.

5 Цель изобретения — повышение термостойкости изделий.

Указанная цель достигается тем, что в способе изготовления двухслойных спеченных изделий, преимущественно на основе железа с добавкой металлов УХ группы, включающем прессоваиие основы изделия, нанесение на основу покрытия иэ суспензии, содержащей карбид титана, и спекание в вакууме при температуре 1250-1300 С, основу прессуют до порнстости 1520%, в суспензию вводят порошок материала основы изделия, а спекание проводят двухстаднйно, причем первую стадию осуществляют при температуре

1150-1170 С в течение 1,0-1,5 ч. При этом спекание проводят в вакууме не ниже 5 10 мм рт.ст.

Способ осуществляется следующим образом.

Из шихты на основе железа и металлов YI группы состава, вес.Ъ|Ъ: хром 6"18 молйбден 1-5; вольфрам 12 железо - остальное, прессуют основу изделия до пористости 15-20% для обеспечения протекания процесса про900988 питки поверхностных слоев основы иэделия при ее достаточной механической прочности. Прессовки покрывают сусггензией состава, sec.% г карбид титана 25-30; карбид бора 0,5-1 5; углерод 0,8-1,6; бор 1,5-2; хром 9.i8; молибден 2-3; железо — остальное, слоем толщиной 300-500 мкм (суспенэию готовят на основе водного золя двуокиси кремния, стабилизированного щелочным металлом, причем молярное отношение двуокиси кремния к щелочному металлу больше 4, а содержание двуокиси кремния — 2-3% от массы сусйензии). Покрытие сушат при,темпера-, туре 200-300дС в вакууме при остаточном давлении 5 мм рт.ст ° для устранения окисления, а"также для дегаэации и удаления летучих примесей.

Для улучшения смачиваемости жидкой фазой и восстановления окислов в по» .верхностных слоях прессовки с покрытием спекают в вакууме не выше

5 10 мм рт.ст. при температуре

1150-1170 С, выдержке 1,0-1,5 ч с последующим нагревом до температуры

1250-1300 С при выдержке в течение

0,3-0,5 ч. Охлаждение изделий проводят вместе с печью. Нагрев в вакууме при температуре 1150-1170 С необходим для образования в слое .суспензии жидкой фаэы, время выдержки 1,01,5 ч при этой температуре обеспечивает полноту процесса пропитки.

Последующий нагрев до температуры

1250-1300 С и выдержка в течение 0,30,5 ч создают условия для протекания процесса спекания основы изделия и устранения шероховатости покрытия иэ суспензии путем оплавления.

В результате капиллярной пропитки жидкой фазой поверхностных слоев основы изделия и диффузионного взаимодействия матрицы и покрытия получается широкая переходная эона между поверхностным иэносостойким слоем и основой, которая нивелирует различие в коэффициентах термического расширения материалов основы и поверхностного слоя, в результате чего увеличивается прочность сцепления поверх" ностного слоя с основой ° Остаточное давление 5.10 мм рт.тс. — максимально допустимое, при котором еще воэыожен процесс пропитки поверхностных слоев пористой основы изделия жидкой фазой, образующейся в нанесенном слое суспензии. При остаточном давлении более 5 10 гег рт.ст. плохо восстанавливаются окисные пленки на поверхности капилляров пористой основы иэделия, которые тормозят процесс пропитки и диффузии, что не дает воэможности формирования переходной зоны с необходимым градиентом коэффициента термического расширения.

Пример 1. Иихту состава, вес.%s хром 12; углерод,l,Îó желеэо — остальное, смешивают, прессуют основу изделия при давлении 5 т/см для получения 20% пористости прессовки и покрывают суспензией состава, вес.%г карбид титана 25; карбид бора 0,5г углерод О, 8г бор 1,5; хром 9; молибден 2; железо — остальное. Двуокиси кремния, на основе вод)

Його золя которой приготовлена суспензия, содержится 2% от массы суспенэии. Покрытие сушат при темпера1® туре 250 С в вакууме при остаточном ,давлении 5 мм рт.ст. Спекание проводят в вакууме при остаточном давлении 5 ° 10 мм рт.ст. по следующему режиму: нагревают до температуры г5 1170 С, выдерживают 1 ч, нагревают до температуры 1300 С, выдерживают

0,5 ч и охлаждают.

Полученное спеченное иэделие имеет следующие свойстваг термостойкость

;р 98 циклов теплосмен (706-100 C) до разрушения, твердость поверхностного слоя по Виккерсу 1200 кгс/мм, толщина поверхностного термостойкого иэносостойкого слоя вместе с переходной зоной 1,3 мм, относительная износостойкость 4,3 (эталон-сталь 45, испытанная в гидроабразивной среде по схеме Штауфера).

Пример 2. Основу иэделия получают по технологии, приведенной в примере 1, и покрывают суспензией состава, вес.%г карбид титана 30; карбид бора 1,5; углерод 1,61 хРом

18; бор 1,5г молибден $,0; железо остальное. Двуокиси кремния содержитИ ся 3% от массы суспензии. Покрытие сушат при температуре 300 С в вакууме при остаточном давлении

5 мм рт.ст. Спекание проводят в ва-кууме при остаточном давлении

4p 6.10 мм рт.ст. по следующему режимуг нагревают до тег)гпературы 1150 С, выдерживают 1,5 ч, нагревают до температуры 1250 С, выдерживают 0,3 ч и охлаждают вместе с печью.

Полученное спеченное иэделие имеет следующие свойства: термостойкость 24 цикла теплосмен (700-100 С) до разрушения слоя, относительная износостойкость 4,6 (эталон-сталь 45, о испытанная в гидроабразивной среде по схеме Штауфера). Иэ примера видно, что спекание в вакууме при оста-точном давлении б-10 мм рт.ст. не обеспечивает полноты пропитки, ноS5 этому термостойкость образцов низкая.

fl р и и е р 3. Ло технологическому процессу, указанному в примере 1, получают .основу изделия и по крывают суспензией состава,вес.%: карбид титана 27,5; карбид. бора 1,0; углерод 1,2; бор 1,5g хром 13,5г молибден 2,5; железо остальное.

Сгекание проводят в вакууме при д остаточном давлении 9 10 мм рт.ст.

900988,Формула изобретения

Составитель Ю.Макаров

Редактор Н.Чубелко Техред М. Гергель Корректор С.йомак

Заказ 12259/9 Тираж 852 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 2-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 пФ режиму: нагревают до температуры

1160 С, выдерживают 1,3 ч, нагревают до температуры 1275 С, выдерживают 0,4 ч, охлаждают вместе с печью.

Полученное спеченное изделие име- 5 ет следующие свойства: термостойкость

110 циклов теплосмен до, разрушения, толщина поверхностного термостойкого иэносостойкого слоя вместе с переходной зоной 1,5 мм, твердость поверх- 19 ностного слоя по Виккерсу 1260 кгс/см относительная износостойкость 5,1 °

Применение предлагаемого способа для изготовления распылителей мазутных фор унок позволяет повысить их долговечность в 5-6 раз. Предполагаемый экономический эффект от исполь-. зования предлагаемого способа при изготовлении спеченных распылителей мазута на предприятиях Белглавэнерго составит 100 тыс. руб. в год.

Способ изготовления двухслойных спеченных изделий, преимущественно на оснбве железа с добавками металлов М группы, включающий "-прессование основы изделия, нанесение на основу покрытия из суспензии, содержащей карбид титана, и спекание в вакууме при температуре 1250-1300 С, отличающийся тем, что, с целью повышения термостойкости, основу прессуют до пористости 15-20%, в суспензию вводят порошок материала о новы иэделия, а спекание проводят двухстадийно, причем первую стадию осуществляют при температуре

1150-1170 С в течение 1,0-1,5 ч.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CILIA Р 3989863, кл. 427-367, 1976. .2. Патент Японии 9 48 -9925, кл. 24 Н 4, 1973.