СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1997 года по МПК B22F3/26 

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для изготовления износостойких деталей из поверхностно-легированных сталей.

Для улучшения эксплуатационных характеристик материалов, в частности для поверхностного упрочения, широко используется химико-термическая обработка. Наиболее эффективен этот метод при получении изделий с беспористой структурой. Известен способ получения поверхностно-легированных порошковых деталей, включающий приготовление шихты, формование заготовки, металлизацию, гомогенизационный отжиг, горячее компактирование с последующей механической обработкой [1]
Использование такого способа влечет за собой высокие производственные затраты и требует большого количества технологического оборудования, что осложняет его промышленное освоение.

Перечисленные недостатки устраняет наиболее близкий по технической сущности к заявляемому способ получения деталей из порошковых материалов, согласно которому железный порошок засыпают в форму без приложения давления и спекают вместе с формой, затем спеченную заготовку пропитывают медным расплавом, содержащим легирующие элементы [2] Этот способ дает возможность осуществлять легирование изделий посредством введения добавок в инфильтрат и производить детали больших габаритов и сложной формы, а также получать заготовки, приближенные к реальной форме деталей.

Недостатками данного способа являются: применение свободной засыпки на стадии формования, которая вызывает необходимость спекания в форме; раздельное проведение операций спекания и инфильтрации; использование для пропитки гомогенного расплава, что увеличивает трудоемкость способа и не обеспечивает преимущественное распределение легирующих элементов.

Предлагаемый способ позволяет повысить антифрикционные характеристики и упростить технологию изготовления деталей из инфильтрированных порошковых материалов.

Заявляемый способ получения деталей из порошковых материалов, включающий приготовление порошковой заготовки и подготовку инфильтрата, содержащего медь и легирующие элементы, спекание заготовки, пропитку ее инфильтратом при одновременном легировании отличается тем, что порошковую заготовку и инфильтрат предварительно прессуют, легированию подвергают поверхностный слой заготовки, при этом процессы легирования поверхностного слоя и пропитку совмещают со спеканием и проводят при температуре 1150 1200^oC течение 1 2 ч.

Благодаря совмещению операций спекания с легированием и инфильтрацией и проведению их при заявляемых технологических режимах обеспечивается эффективное насыщение поверхностных слоев материала легирующими элементами, что способствует повышению свойств получаемых деталей.

Выбор температурного интервала обусловлен созданием оптимальных условий для процесса инфильтрации. Проведение процессов в течение более 2-х ч экономически нецелесообразно, так как это не приводит к заметному увеличению толщины слоя поверхностно-легированного материала. Уменьшение времени проведения процессов меньше 1 ч приводит к получению материала с малой толщиной слоя.

Осуществить предлагаемый способ можно при следующей последовательности операций:
смешивание шихты состава 1% порошка коллоидального графитового препарата C-1, 99% порошка технического железа марки ПЖР 3.200.28, 0,8% стеарата цинка в смесителе со смещенной осью вращения в течение 8 ч;
смешивание состава для приготовления пропитывающего брикета: 3% порошка никеля карбонильного марки ПНК-ОТ4, 4% порошка хрома марки ПХ-1М, 6% порошка железа карбонильного, 1% коллоидального графитового препарата C-1, порошок меди ПМС-1 остальное, в течение 2-х ч в смесителе со смещенной осью вращения;
прессование шихты на основе железа при давлении 650 МПа;
прессование пропитывающих брикетов при давлении 200 МПа;
спекание, совмещенное с пропиткой и насыщением поверхности легирующими добавками, в атмосфере осушенного водорода с точкой росы 40^oC по режиму 1200^oC, 2 ч.

Полученные детали были испытаны на износ масляно-абразивной прослойкой при давлении 2,5 МПа. Их износ составил 3,5 мкм/км, а коэффициент трения 0,02, что сопоставимо с износом литой стали Х12Ф (6,5 мкм/км).

Условия осуществления способа при других режимах и свойства полученных деталей представлены в таблице.

Из таблицы видно, что предлагаемый способ по сравнению с прототипом обеспечивает преимущественную концентрацию легирующих элементов в поверхностном слое, в результате чего резко повышается триботехнические свойства деталей при их близком химическом составе. Так, интенсивность изнашивания снижается в 1,7 5,7 раза. Кроме того, более рациональная технологическая схема обеспечивает сокращение общего числа операций и исключает необходимость спекания деталей в формах.

Использование: в области порошковой металлургии для изготовления износостойких деталей из поверхностно-легированных сталей. Сущность изобретения: осуществляют приготовление порошковой заготовки и подготовку инфильтрата, содержащего медь и легирующие элементы, спекание заготовки, пропитку ее инфильтратом при одновременном легировании. При этом порошковую заготовку и инфильтрат предварительно прессуют. Легированию подвергают поверхностный слой заготовки. Легирование и пропитку совмещают со спеканием и проводят при температуре 1150 - 1200^oC в течение 1 - 2 ч. Способ позволяет повысить антифрикционные характеристики и упростить технологию изготовления деталей из инфильтрированных порошковых материалов. 1 табл.

Способ получения деталей из порошковых материалов, включающий приготовление порошковой заготовки и подготовку инфильтрата, содержащего медь, легирующие элементы, спекание заготовки, пропитку ее инфильтратом при одновременном легировании, отличающийся тем, что порошковую заготовку и инфильтрат предварительно прессуют, легированию подвергают поверхностный слой заготовки, при этом процессы легирования поверхностного слоя и пропитку совмещают со спеканием и проводят при 1150 1200^oС в течение 1 2 ч.