Способ изготовления спеченных изделий на основе железа

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕспуБлик

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4833931/02 (22) 01.06.90 (46) 23,10.92. Бюл, № 39 (71) Производственное объединение "Завод

"Большевик" (72) Ю.Л. Са и ож ни ко в, К. P. Краутман и

Е.С.Рувинская (56) Технологическая рекомендация ЛЗПМ

"Спекание заготовок и изделий", ТИ

N - 25 000.00028, Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к производству спеченных деталей конструкционного назначения на основе железа, работающих в 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. Й.

405659, № 917907, ¹ 1135550), Недостатками этих способов являются необходимость применения дорогостоящего и дефицитного оборудования для горячей штамповки, образование накалинь1 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 N. 25000.00028). выбранный авторами в качестве прототипа. Ы, 1770089 А1

tsar>s В 22 F 3/24, С 22 С 33/02 (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СПЕЧЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА (57) 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.

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

Целью изобретения является повыше. ние механических свойств спеченных иэделий на основе железа способом технологичным в условиях серийного производства.

Цель достигается тем, что в способе изготовления спеченных изделий на основе железа, включающем приготовление ших- а ты, 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. О©

Проведение текли дооолнительнои не- нО сложной обработки повышает плотность и механические свойствв изделий. При нагре° и ве 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

1500C/с происходит аналогичный процесс.

1770089

Табл и ца1

П име ы спеченный образец по прототип. номер образца номер образца спеченный образец по прототипи . номер образца предлагаемый способ предлагаемый способ спеченный образец по прототип. предлагаемый способ

8

11

6,05

6,04

6,15

6,22

6;15

5,98

6;54

6,70

6,63

687

6.78

6,82

6,62

6,65

6.66

6,73

6,66

6.57

2

5,75

5,93

5,61

5,55

5.79

5,43

13

14

16

17

18. 6,21

6,51

6,45

6,46

6,43

6,38

7,01

6,88

6.97

6,84

9,94

6,91 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 1100ОС. после чего наблюдается некоторое снижение механических свойств. Время иэотер-. мической 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 .

2 з

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 термоабработку производился в соляных ваннах.

В табл, 1 приведены примеры измере. ния 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.

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

Для реализации изобретения не требу10 ется разработка нового технологического оборудования или применения дефицитных материалов, Применение предлагаемого способа существенно расширит номенклатуру дета15 лей, которые могут быть переведены на изготовление по прогрессивной технологии порошковой металлургии.

Приводим расчет экономического эффекта от применения нового способа .для

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

Экономический эффект (э) образуется эа счет снижения трудоемкости изготовле25 ния, повышения КИМ с 0,34 до 0,9 и общего снижения себестоимости. Расчет производится по формуле: Э -(С1 — С2) А, где С1 и С2 — себестоимость базового и нового вариантов, руб/шт. А — годовая программа, шт. Э =

30 =(1,81 — 0,80) х55000 55550 руб/год.

Формула изобретения

Способ изготовления спеченных иэделий на основе железа, включающий приготовление шихты, прессование и спекание, 35 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 темпера40 туре 10-30 мин, после чего охлаждают на воздухе.

1770089

Таблицв2

Примеры изменения. физико-механических свойств образков марки мй5Н5 (Скорость нагрева 300 /сек, среда - соляная ванне) Твердость НВ,кгс/ммз

1Р п/п

Ревим обработки темпеаратура,,С время выдеркKN мин после спе- предпакания по гаемый прототипу способ после спекания по прототипу

1 1000

2 1000

3 1100

4 1100

5 950

Известный способ

31-37 0,3 -0,45

6,39-6.42 71 "79

Составитель С,Харенкин

Техред М.Моргентал Корректор М.Петрова

Редактор

Заказ 3699 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открь(тиям при ГКНТ СССР

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

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

6,41-6,45

6,43-6,48

6,31-6>49

6, 32-6 ° 46

6,42-6,44

6,68-6,75 72-87

6,62-6,74 72-89

6,70-6,81 69т74

6,69-6,78 71-76

6,69-6,80 71-78

21 1" 222

194-218

191-217

189-215

188-210

65-73

63-71

69-71

62 70

61-69 ударная вязкость 1 кгс м/смз (по предлагаемому способу) 0,7-0,9

0 6-0,8

0,6-0,9

0 5-0,7

0,6-0,9