Способ изготовления спеченных изделий на основе железа Советский патент 1992 года по МПК B22F3/24 C22C33/02 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к производству спеченных деталей конструкционного назначения на основе железа, работающих а условиях средних нагрузок, а также в условиях, когда создаются очаги локального давления, как циклического, так и статического характера.

Известны способы изготовления высокопрочных изделий на основе железа (а.с. № 405659, №917907, № 1135550).

Недостатками этих способов являются необходимость применения дорогостоящего и дефицитного оборудования для горячей штамповки, образование накалины при нагреве, а также в некоторых случаях необходимость легирования остродефицитными металлами, например молибденом.

Известен способ производства спеченных деталей, включающий приготовление шихты, прессование, спекание при температуре 1150°С, выдержку и охлаждение, причем общее время термообработки составляет 12-17 ч (Технологическая инструкция ЛЗПМ Спекание заготовок и изделий, ТИ № 25000.00028). выбранный авторами в качестве прототипа.

Недостатком данного способа является низкая твердость и прочность деталей, что ограничивает их применение в нагруженных узлах.

Целью изобретения является повышение механических свойств спеченных изделий на основе железа способом технологичным в условиях серийного производства.

Цель достигается тем, что в способе изготовления спеченных изделий на основе железа, включающем приготовление шихты, прессование и спекание, спеченные заготовки подвергают нагреву со скоростью не менее 150°С/с в соляных ваннах до температуры 950-1100°С с выдержкой при этой температуре в течение 10-30 мин, после чего охлаждают на воздухе.

Проведение такой дополнительной несложной обработки повышает плотность и механические свойства изделий. При нагреве спеченной заготовки при температуре выдержки со скоростью не менее 150°С/с происходит интенсификация диффузионных процессов, что приводит к повышению плотности и механических свойств.

При нагреве со скоростью менее 150°С/с происходит аналогичный процесс,

w

Ё

VI VI

О О 00

Ю

но эффект повышения плотности и механических свойств слабеет. Аналогичный слабый эффект упрочнения наблюдается при нагреве до температуры ниже 950°С. Максимальное приращение плотности и прочности наблюдается при нагреве до 1100°С, после чего наблюдается некоторое снижение механических свойств. Время изотермической выдержки также оптимизировано в пределах 10-30 минут. При выдержке менее 30 минут дальнейшего их увеличения не наблюдается. Наиболее целесообразным в производственных условиях является безокислительный процесс нагрева в соляных ваннах, что обеспечивает требуемую скорость нагрева.

Ниже приводятся конкретные примеры применения изобретения. Приготавливались опытные шихтовые составы на железной основе, содержащие медь и никель, путем смешивания порошков железа марки ПЖРВЗТУ 14-1-3882-85. меди ПМС-1 (Гост. 4960-75) и никеля ПНК ОТ2 (Гост.9722-79). Содержание меди и никеля в шихте находилось в пределах 4,5-5,0 вес.%. Смешивание шихты производилось в смесителе СМ-10 в течение 2-х часов. Далее из шихты прессовали образцы для исследования механических свойств и измерения плотности при давлении прессования 6-8 т/см до плотности 5,4-6,6 г/см . Затем образцы спекали при температуре 1150°С в проходной печи Енбер в атмосфере диссоциированного аммиака.

При спекании образцы подвергались термообработке и производилось измерение физико-механических свойств. Нагрев образцов под термообработку производился в соляных ваннах.

В табл. 1 приведены примеры измерения плотности спеченных образцов марки

ЖД5Н5, подвергнутых термообработке по режиму: нагрев со скоростью более 150°С/с в соляной ванне до 1000°С, выдержка 15 минут, охлаждение на воздухе.

В табл. 2 приведены примеры применения по предлагаемому способу с изменением физико-механических свойств спеченного сплава ЖД5Н5.

Для реализации изобретения не требуется разработка нового технологического оборудования или применения дефицитных материалов.

Применение предлагаемого способа существенно расширит номенклатуру деталей, которые могут быть переведены на изготовление по прогрессивной технологии порошковой металлургии.

Приводим расчет экономического эффекта от применения нового способа для

изготовления детали Втулка ПЭ 1.34.005, используемой в гидроцилиндре экскаваторного погрузчика.

Экономический эффект (э) образуется за счет снижения трудоемкости изготовления, повышения КИМ с 0,34 до 0,9 и общего снижения себестоимости. Расчет производится по формуле: Э « (Ci - С2) А, где С т и Cz - себестоимость базового и нового вариантов, руб/шт. А - годовая программа, шт. Э

(1,81 - 0,80) Х55000 - 55550 руб/год. Формула изобретения Способ изготовления спеченных изделий на основе железа, включающий приготовление шихты, прессование и спекание,

отличающийся тем, что, с целью повышения механических свойств, спеченные заготовки подвергают нагреву со скоростью не менее 150°С/с в соляных ваннах до 950-1100°С с выдержкой при этой температуре 10-30 мин, после чего охлаждают на воздухе.

Та б л и ц а 1

Примеры изменения физико-механических свойств образцов марки ЖД5Н5 (Скорость нагреве ЗОО /сек, среда - соляная ванна)

Таблице

Сущность изобретения: приготавливают шихту, проводят прессование, спекание и нагрев в соляных ваннах со скоростью не менее 150°С/с до температуры 950-1100°С с выдержкой при этой температуре в течение 10-30 мин и охлаждение на воздухе. 2 табл.

ннй способ 6.39-М2 71-79

31-37 0,Э-0,5