Порошковый материал на основе железа для получения спеченных изделий

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к порошковому материалу на основе железа для получения спеченных изделий. Сущность изобретения: порошковый материал на основе железа для получения спеченных изделий, содержащий углерод, кремний, марганец и азот, содержит компоненты в следующем соотношении , мас.%: углерод 0,001-0,05; кремний 0,6-0,9; марганец 0,3-0,45; азот 0,003- 0,005; железо остальное, при соотношении содержания кремния и к марганцу 2-2,5. Содержание кислорода в материале снижается в 3-4 раза, а прочность спеченных изделий возрастает с 285 до 330-360 МПа. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4816125/02 (22) 19.03,90 (46) 15.06.92, Бюл, № 22 (71) Тюменский индустриальный институт им. Ленинского комсомола (72) В,Н.Кусков и С.П.Бурмасов (53) 621.762:669.018.25 (088.8) (56) Заявка Японии ¹ 57-164901, кл. С 22 С 33/02, 1982.

Заявка Японии N- 56-38450, кл. С 22 С 33/02, 1981. (54) ПОРОШКОВЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СПЕЧЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к порошковому

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к производству порошков на основе железа, предназначенных для изготовления изделий прессованием и спеканием.

Среди низколегированных стальных порошков, обладающих высокой формуемостью и прессуемостью, известен порошок состава, мас.%: углерод не более 0,02; марганец 0,3 — 2,0; хром 0,1-2,0; ванадий

0,03-0 5; н и о 6 ий 0,05 — 0,5; н и кел ь О, 1 — 2,0; медь 0,2 — 2,0; железо остальное. Однако качество изделий из указанного материала понижено из-за присутствия в порошке

0,20 — 0,35 мас.% кислорода, переходящего в частицы порошка в процессе их охлаждения после распыления расплава.

Наиболее близкой к изобретению является порошковая низколегированная сталь, содержащая, мас.%:

ЬЦ 1740481 А1 (я)з С 22 С 38/04, В 22 F 1/00, С 22

С 33/02 материалу на основе железа для получения спеченных изделий. Су цность изобретения; порошковый материал на основе железа для получения спеченных изделий, содержащий углерод, кремний, марганец и азот, содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,001-0,05; кремний

0,6-0,9; марганец 0,3-0,45; азот 0,003—

0,005; железо остальное, при соотношении содержания кремния и к марганцу 2 — 2,5.

Содержание кислорода в материале снижается в 3 — 4 раза, а прочность спеченных изделий возрастает с 285 до 330 — 360 МПа.

2 табл, Углерод Менее 0,05

Никель 1,0-2,4

Медь 0,2-0,7

Кремний Менее 0,1

Азот 0,015 и один или более металлов из группы, мас.%;

Марганец 0,1-0.5 .

Хром 0,1-0,7

Молибден 0,1-0,8

Недостатком известного порошкового материала на основе железа является снижение прочности спеченных заготовок в результате повышения содержания кислорода в исходном порошке в процессе охлаждения после распыления расплава. Так, предел прочности на растяжение спеченных заготовок с концентрацией кислорода 0,057 мас.% составляет 350 МПа, а при 0,415 мас.% кислорода — только 280 МПа.

1740481

Таблица 1

Средняя удельная прочность окисления железоуглеродистых сплавов при 10-73Кв слабоокислительной атмосфере в течение 2,5 ч

Целью изобретения является повышение устойчивости материала к окислению и прочности спеченных изделий.

Указанная цель достигается поддержанием в составе порошка отношения количества кремния к марганцу равным 2,0 — 2,5 при следующем содержании компонентов, мас о

Углерод 0,001 — 0,050

Кремний 0,60 — 0,90

Марганец 0,30 — 0,45

Азот 0,003 — 0,005

Железо Остальное

Предложенный состав разработан на основе установленной зависимости скорости высокотемпературного окисления сплава на основе железа от соотношения кремния и марганца (некоторые данные приведены в табл. 1).

Видно, что скорость окисления сплава на основе железа уменьшается при увеличении соотношения кремния и марганца, входящих в состав сплава. При этом отпадает необходимость использования дорогостоящих, усложняющих процессы выплавки и распыления элементов, заведомо придающих стали окалиностойкость, таких как никель, хром, алюминий, титан. Кроме того, при наличии в порошке перечисленных легирующих элементов ухудшается его прессуемость.

При отношении содержания кремния в материале к содержанию марганца более

2,5 повышается вязкость расплава и усложняется процесс его распыления.

Для экспериментальной проверки данного состава было выплавлено 6 сплавов (см. табл. 2). Сплавление чистых компонентов осуществляли в атмосфере гелия в корундизовых тиглях при 1880-1910 К в течение 40 мин. Полученные сплавы распыляли в атмосфере гелия на лабораторной установке электроимпульсного дробления с последующим охлаждением в воде. После извлечения из воды и сушки порошок прессовали (давление 700 — 750 МПа, скорость 2 мм/мин) и спекали в атмосфере 80 гелия и 20 водорода при 1380 — 1420 К в течение

5 получаса, Операции прессования и спекания повторили дважды. Полученные заготовки испытали на растяжение на машине

УММ-5 по стандартной методике.

Представленные данные подтвержда10 ют, что образцы предлагаемого состава с указанным соотношением кремния и марганца (ММ 1, 2 и 3) содержат пониженное количество кислорода и обладают большей прочностью как по сравнению с прототипом

15 (Ф 6), так и с материалами, в которых содержание компонентов находится за пределами заявляемых (N 4 и 5). Причем величина ob возрастает с 285 (прототип) до 330 — 360 МПа (заявляемый состав), или на

20 15,8 — 26,3, т,е. повышается надежность изделий из низколегированного порошкового материала на основе железа, экономятся никель, медь, хром, молибден. Кроме того, изделия из порошка данного состава в

25 меньшей степени подвержены коррозии в процессе их эксплуатации.

Формула изобретения

Порошковый материал на основе желе30 за для получения спеченных изделий, содержащий углерод, кремний, марганец и азот, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости материала к окислению и прочности спеченных изделий, он

35 содержит компоненты в следующем соотношении, мас. :

Углерод 0,001 — 0,05

Кремний 0,6-0,9

Марганец 0,3 — 0,45

40 Азот 0,003 — 0,005

Железо. Остальное при отношении содержания кремния к марганцу 2,0 — 2,5.

1740481

Таблица 2

Химический состав порошков и результаты испытаний

15

Составитель В.Кусков

Техред М.Моргентал

Корректор А.Осауленко

Редактор Н.Швыдкая

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2054 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5