Способ получения высокоплотной конструкционной порошковой стали Советский патент 1991 года по МПК C22C33/02 B22F3/14 

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к способам изготовления высокоплотной беспористой конструкционной порошковой стали общемашиностроительного назначения улучшенной обрабатываемости резанием.

Цель изобретения - повышение механических свойств за счет равномерного распределения свинца по объему заготовки в виде мелкодисперсной фазы.

В способе, включающем изготовление смеси компонентов, с добавками свинца, прессование в закрытой пресс-форме с получением пористого брикета, нагрев и выдержку в защитной атмосфере, горячую

обработку давлением и диффузионный от-- жиг в защитной атмосфере, свинец в смесь вводят в виде химического соединения (С1 НзСОО)2РЬ (стеарат свинца) в количестве 1-5 мас.%, смесь прессуют до получения брикета с пористостью 7-15%, а нагрев брикета осуществляют со скоростью 10-20 град/с до температуры 900-1000°С.

Введение свинца в порошковую смесь в виде стеарата свинца в указанном количестве дает возможность получить готовый материал с содержанием свинца в количестве 0,1-0.45 мас.%, что достаточно для улучшения обрабатываемости резанием и не приводит ухудшеа

3

оо

00

hO

нию прочностных и Других физико-механических свойств.

Стеарат свинца имеет невысокую плотность и при введении его в порошковую смесь в указанном количестве он занимает больший объем, чем эквивалентное по массе количество порошка чистого свинца. Поэтому при перемешивании порошковой смеси достигается его более равномерное распределение по объему порошковой смеси.

При нагреве пористого брикета перед горячей обработкой давлением в защитной среде до указанных температур стеарат свинца разлагается на составляющие компоненты. Газообразные компоненты разложения образуют в порах брикета восстановительную среду. Это способствует удалению оксидов железа с поверхности пор. Свинец выделяется на этих поверхностях в виде жидкой фазы, хорошо смачивая поверхности и растекаясь на них в виде тонкой пленки, не образуя отдельных капель.

Для предотвращения интенсивного угара свинца брикет выполняют с остаточной пористостью в пределах 7-15%. При такой с статейной пористости количество открытых пор в брикете резко сокращается, сужается сечение открытых пор.

Газообразные продукты распада стеа- рата свинца частично удаляются через открытые поры, а потери свинца при этом незначительны (не более 10%). При горячей обработке давлением нагретого брикета происходит ликвидация как закрытых, так и открытых пор по всему объему заготовки. В процессе этого газообразные продукты распада окончательно удаляются из материала, а свинец распределяется в виде мелкодисперсной фазы равномерно по всему объему материала.

В целях сокращения угара свинца из поверхностных слоев брикета при его нагреве перед горячей обработкой давлением выбраны рациональные температурно-вре- менные режимы нагрева. Скорость нагрева в пределах 10-20 град/с и время выдержки брикета при конечной температуре нагрева, достаточном для выравнивания температуры по всему объему заготовки. Конечная температура нагрева брикета 900-1000°С достаточна для горячей обработки давлением. При переносе брикета из зоны нагрева в зону горячей обработки давлением не происходит его остывание ниже температуры ковки.

Если для получения требуемой структуры стали необходимы диффузионные реакции между компонентами при высоких температурах, после горячей обработки давлением осуществляют диффузионный отжиг при температурах до 1200°С и времени выдержки до 5 ч. Установлено, что режимы диффузионного отжига в указанных пределах не приводят к потере свинца в готовой стали.

Предлагаемый способ включает приготовление порошковой смеси из порошков железа (ПЖ2Р) с добавкой 1-5% мае. стеа- рата свинца, прессование порошковой смеси в закрытой пресс-форме с получением брикета с остаточной пористостью 7-15%

(развиваемое при этом удельное усилие прессования 520 МПа), нагрев брикета в защитной атмосфере (осушенный водород) со скоростью нагрева 10-20 град/с до температуры 900-1000°С, выдержку при этой температуре до выравнивания ее по всему объему пористого брикета, горячую обработку давлением методом осадки в закрытой пресс-форме при величине удельной приведенной работы уплотнения 200-220

МДж/м3.

Результаты исследований приведены в таблице.

Исследуют прочность, твердость, а также обрабатываемость резанием по стандартным и общепринятым методикам образцов.

Из приведенных в таблице данных следует, что материал, изготовленный по предлагаемому способу, по характеристикам

обрабатываемости резанием выше материала, изготовленного по известному способу (разница в периоде стойкости до 50%). При этом прочность и твердость материала, полученного по предлагаемому способу, на 1012% выше, а стабильность этих свойств в 1,5-2 раза лучше.

Формула изобретения Способ получения высокоплотной конструкционной порошковой стали, включающий приготовление смеси компонентов с добавками свинца, прессование в пресс- форме с получением пористого брикета, нагрев и выдержку в защитной атмосфере,

горячую обработку давлением и диффузионный отжиг в защитной атмосфере, отличающийся тем, что, с целью повышения механических свойств, свинец в смесь вводят в виде стеарата свинца в количестве 1-5

мае. %, смесь прессуют до получения брикета с пористостью 7-15%, а нагрев брикета осуществляют со скоростью 10-20 град/с температуры 900-1000°С.

Примечание. К,,, ; Kgj - коэффициенты влричпин свойств.

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для получения высокоплотной порошковой конструкционной стали повышенной обрабатываемости. Целью изобретения является повышение механических свойств. Способ включает приготовление смеси компонентов с добавками в нее химического соединения стеарата свинца в количестве 1-5%. прессование порошковой смеси в закрытой пресс-форме до получения брикета пористостью 7-1 5%, нагрев брикета осуществляют со скоростью 10-20°С/с до 900-1000°С в защитной атмосфере, выдержку при этой температуре в течение времени, достаточном для выравнивания температуры по всему объему пористого брикета, и его горячую обработку давлением с получением беспористого материала, диффузионный отжиг в защитной атмосфере с получением готовой стали. Способ позволяет улучшить качество стали путем равномерного распределения свинца в виде мелкодисперсной фазы. 1 табл. СО с