Способ изготовления износостойких деталей из сталей со структурой метастабильного аустенита

 

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для производства конструкционных и износостойких деталей, работающих в присутствии абразивных частиц. Способ изготовления износостойких деталей из сталей со структурой метастабильного аустенита включает приготовление шихты, изготовление заготовок, близких по форме к детали, гомогенизирующий отжиг, механическую обработку и закалку. В состав шихты вводят 5-12% порошка лигатуры ПХ18Н15 и 1-1,5% углерода, заготовки изготавливают прессованием, гомогенизирующий обжиг ведут при температуре 1130-1180^oC в течение 2-4 ч и совмещают с инфильтрацией медью, а закалку проводят при температуре 850-1050^oC. Предлагаемый способ позволяет упростить технологию изготовления изделий при сохранении их высокой абразивостойкости. 1 табл.

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для производства конструкционных и износостойких деталей, работающих в присутствии абразивных частиц.

Известны способы изготовления деталей из абразивостойких аустенитных сталей, включающие плавку, вакуумно-дуговой переплав по мере необходимости, ковку, гомогенизирующий обжиг, механическую и термическую обработку.

Типичным представителем этого класса материалов является сталь Х12Ф1 [1] Эта сталь при содержании 80% нестабильного остаточного аустенита обладает в 2,72 раза большей абразивостойкостью по сравнению с такой же сталью, термообработанной на максимальную твердость.

Недостатком этого материала является высокое содержание легирующих элементов, длинная технологическая цепочка для изготовления изделия и высокая температура закалки.

Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому является способ изготовления деталей из сплавов со структурой металлостабильного аустенита, включающий плавку, ковку, гомогенизирующий обжиг, механическую обработку, закалку при температуре 1120-1200^oC и заключительную механическую обработку [2] Лучшую износостойкость имели составы, содержащие 1,03-1,4% C, 1,2-5,39% Cr и по 0,2-0,24 Mn и Ni.

Недостатком данных сплавов является большое количество технологических операций, необходимых для производства изделий, и высокая температура закалки, затрудняющая проведение этой операции.

Заявляемый способ изготовления износостойких деталей из сталей со структурой метастабильного аустенита, включающий приготовление шихты, изготовление заготовок, близких по форме к детали, гомогенизирующий обжиг, механическую обработку и закалку, отличается тем, что в состав шихты вводят 5-12% порошка лигатуры ПХ18Н15 и 1,0-1,5% углерода, заготовки изготовляют прессованием, гомогенизирующий обжиг ведут при 1130-1180^oC в течение 2-4 ч и совмещают с инфильтрацией медью, а закалку проводят при температуре 850-1050^oC.

Предлагаемый способ позволяет упростить технологию изготовления изделий при сохранении их высокой абразивостойкости.

Заявляемый способ отличается от известного отсутствием операций традиционного металлургического производства и более низкими закалочными температурами.

Способ изготовления абразивостойких деталей включает приготовление шихты, прессование деталей из порошка заданного состава, изготовление пропитывающего брикета, спекание, совмещенное с пропиткой, термообработку.

Пример.

Для получения порошковой стали состава 15ОХ2Н готовили шихту следующего состава, мас.

Порошок железа распыленного марки ПЖ2.200.28 88,5 Порошок стали марки ПХ18Н15 10,0 Порошок графита коллоидного марки С-1 1,5 Стеарат цинка 0,8 Шихту смешивали в течение 8 ч в смесителе со смещенной осью вращения, после чего из приготовленной шихты прессовали детали на гидравлическом прессе П-100 при давлении 650 МПа.

Пропитывающие брикеты из смеси Сu, содержащей 5% Fе и 1% С, прессовали при давлении 300 МПа и укладывали в контейнер на плоскую контактную поверхность деталей. При этом масса брикета составляла 9% от массы деталей, а в качестве засыпки использовали оксид алюминия, содержащий 1 мас. графита коллоидного.

Подготовленный контейнер помещали в печь и проводили спекание в атмосфере водорода с точкой росы 40^oC по режиму 1150^oC в течение 4 ч. Спеченные детали подвергали закалке с температуры 950^oC в масло.

Повышение температуры спекания выше 1180^oC приводит к оплавлению образцов. Нижний предел температуры спекания 1130^oC. Такая температура необходима для обеспечения достаточной текучести сплава на основе меди. Увеличение продолжительности спекания более 4 ч после закалки не приводит к росту количества остаточного аустенита и износостойкости. Температура закалки в интервале температур 850-1050^oC на износостойкость также не влияет, а более низкая температура не обеспечивает образования достаточного количества остаточного аустенита. Повышение температуры закалки создает технологические трудности. Изменяя содержание углерода и лигатуры ПХ18Н15 получили результаты, представленные в таблице.

Точность измерения температуры составляет 20^o, поэтому ее варьирование в интервале 1130-1180^oC не имеет смысла.

Таким образом, спекание, совмещенное с пропиткой медью порошковой стали, содержащей 5-12% ПХ18Н15 и 1,0-1,5% С по режиму 1130-1180^oC в течение 2 ч обеспечивается абразивостойкость на уровне лучших традиционных сталей со структурой метастабильного аустенита. В порошковой стали метастабильный аустенит создавали за счет выбора оптимальной неоднородности распределения никеля и хрома. При этом необходимо отметить, что неоднородность распределения обоих элементов взаимосвязана, поскольку их вводили в состав лигатуры.

Изменения размеров образцов не превышали 0,1% независимо от содержания углерода и лигатуры, а это во многих случаях позволяет упростить окончательную обработку изделий.

Формула изобретения

Способ изготовления износостойких деталей из сталей со структурой метастабильного аустенита, включающий приготовление шихты, изготовление заготовок, близких по форме к детали, гомогенизирующий отжиг и закалку, отличающийся тем, что в состав шихты вводят 5 12% порошка лигатуры ПХ18Н15 и 1 1,5% углерода, заготовки изготавливают путем прессования, гомогенизирующий отжиг ведут при 1130 1180^oС в течение 2 4 ч и совмещают с инфильрацией медью, а закалку с 850 1050^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1