Способ получения композиционных борсодержащих сплавов для легирования сталей Советский патент 1992 года по МПК C22C33/02 C22C1/05 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно, к способам получения борсодержащих легирующих сплавов, предназначенных для выплавки сталей, чугунов и сплавов на основе никеля и кобальта.

Целью изобретения является повышение степени усвоения бора сталью.

В известном способе получения борсодержащих легирующих сплавов, включающемсмешиваниепорошков, борсодержащей лигатуры с металлами в качестве борсодержащей лигатуры используют один или несколько сплавов железа, никеля, кобальта, хрома, марганца, содержащих 5-50% бора, которые измельчают в порошок с размером частиц менее 0,1 см смешивают с порошками титана, циркония,

гафния, ванадия, ниобия, тантала, хрома, молибдена, вольфрама и марганца с размером частиц менее 0,25 см в атомном отношении металлов к бору 0,5-10, полученную шихту зажигают при помощи экзотермич- ной смеси в атмосфере инертного газа при давлении 104-107 Па, которое поддерживают до конца реакции, и осуществляют процесс взаимодействия компонентов шихты в режиме горения при температуре -1250- 1750°С.

В изобретении в качестве исходных материалов использованы сплавы железа никеля и кобальта с бором. Обусловлено это тем, что наиболее часто бором легируют стали, чугуны, а также никелевые и кобальтовые сплавы. Концентрационные пределы бора в исходных борсодержащих материаvjЧ О

GJ 4

лах выбраны из следующих условий. Использование сплавов, содержащих менее 5 % бора нецелесообразно, так как смеси на их основе обычно горят в нестационарном режиме, а часто горение реализовать не удается. Введение в исходную смесь сплавов, содержащих более 50% бора неэкономично, так как выплавка таких материалов сопряжена со значительными потерями сырья, а также расходом большого количества электроэнергии и использованием сложного специального оборудования из-за высокой температуры плавления ферробора, никельбора и кобальтбора, содержащих свыше 50% бора.

Использование в качестве исходных материалов таких металлов как титан, цирконий, гафний, ванадий, ниобий, тантал, хром, молибден, вольфрам, марганец определяется тем, что эти элементы наиболее часто используются для совместного легирования сталей, чугунов и сплавов, содержащих бор, Размер частиц исходных борсодержа- щих сплавов железа, никеля,кобальта, хрома, марганца ограничен 0,1 см вследствие того, что смеси с более крупным порошком обычно не взаимодействуют в режиме горения. В тех случаях, когда порошки реагируют, продукт из крупнозернистого сырья образуется непрочным с повышенной пористостью. Кроме того, при использовании ис- ходного крупного порошка горение происходит в нестационарном режиме, что приводит к расслоению образца и неполному взаимодействию компонентов смеси. Те же причины не позволяют также использовать исходные порошки металлов с размером частиц более 0,25 см.

Соотношение между металлами и бором выбрано из условия проведения процесса в режиме послойного трения. Исследования показали, что при других соотношениях компонентов процесс взаимодействия в режиме горения не происходит. Проведение процесса горения в атмосфере инертного газа необходимо для исключения окисления продукта. Интервал давлений инертного газа, при котором осуществляется горение исходной шихты, выбран из условия проведения процесса в стационарном режиме. Использование более высокого или более низкого давления нецелесообразно экономически, а также по требованиям техники безопасности. Пример. Получают композиционный легирующий сплав титан - бор - железо. Исходными материалами служат ферробор марки ФБ20 по ГО СТ 14848-69, содержащий 21,4 % -бора и 73,0% железа, остальное примеси алюминия, кремния, углерода и др и титановый

порошок марки ПТМ по ТУ 14-1-958-74 с размером частиц менее 0,008 см.

Ферробор измельчают в порошок с размером частиц менее 0,01 см, смешивают с порошком титана в атомном соотношении титана к бору равным 0,67, что соответствует весовому содержанию титана 38,7% и ферробора 61,3% (содержание бора в шихте

13,1%). Полученную шихту в количестве 40 кг помещают в установку для синтеза, рабочий объем которой герметизируют и заполняют аргоном до давления 106 Па. При помощи экзотермического состава подачей

электрического теплового импульса шихту зажигают. Далее взаимодействие ферробора с титаном происходит в режиме горения при температуре 1380°С и давлении 1,2хЮ6 Па. Горение продолжается 0,12 часа. По

окончании процесса продукт охлаждается в течение 0,5 часа, затем установка разгерметизируется, целевой материал извлекается. Продукт представляет собой хорошо спеченный композиционный состав, состоящий

из боридов титана, боридов железа и железа. Вес брикета 40 кг, Содержание бора 13,1%, Химический анализ полученного сплава показал, что ликвация бора, титана и железа по сечению брикета отсутствует. Во

есех точках, из которых производился про- боотбор, концентрации элементов оказались одинаковыми и совпадали с их концентрациями в исходной шихте. Следовательно потери легирующих элементов во

время переработки отсутствовали, а степень извлечения составила 100%.

В таблице приведены другие примеры выполнения предлагаемого изобретения. В известном способе степень усвоения

бора сталью составляет 62-77%.

Формула изобретения Способ получения композиционных борсодержащих сплавов для легирования

сталей, включающий приготовление реакционной смеси из порошков борсодержа- щей лигатуры и металлов, инициирование реакции горения в инертной атмосфере, о т- ли чающийся тем. что, с целью повыше0 ния степени усвоения бора сталью, в качестве борсодержащей лигатуры используют лигатуру на основе одного или более металлов, выбранных из группы: железо, никель, кобальт, хром, марганец с содержанием 5- 50% бора с размером частиц менее 0,1 см,

5 в качестве порошка металлов используют один или несколько металлов, выбранных из группы: титан, цирконий, гафний, ванадий, ниобий, тантал, хром, молибден, вольфрам, марганец, с размером частиц менее 0,25 см.

смесь готовят при соотношении металла к бору 0.5-Ю, инициирование осуществляют

при давлении инертного газа 10 -107 Па, которое поддерживают до конца реакции.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения композиционных борсодержащих сплавов для легирования сталей. Целью изобретения является повышение степени усвоения бора сталью. В способе получения композиционных борсодержащих сплавов для легирования сталей готовят реакционную смесь из порошков борсодержащей лигатуры, в качестве которой используют лигатуру на основе одного или более металлов, выбранных из группы железо, никель, кобальт, хром, марганец с содержанием 5- 50% бора с размером частиц менее 0,1 см, и порошков металлов, выбранных из группы титан, цирконий, гафний, ванадий, ниобий, тантал, хром, -молибден, вольфрам, марганец с размером частиц менее 0 25 см, смесь готовят при соотношении металла к бору 0,5-10, инициируют реакцию горения, при давлении инертного газа 10 -10 Па, которое поддерживают до конца реакции 1 табл. со с