Способ парооксидирования спеченных изделий из порошков железа

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к обработке спеченных изделий водяным паром. Предложен способ парооксидирования спеченных изделий из порошков железа, включающий нагрев изделий до 400-550^oС и окисление водяным паром, причем процесс псевдоожижения и окисления ведут одновременно подачей воды непосредственно в рабочее пространство печи. Техническим результатом является увеличение коррозионной стойкости и уменьшение расхода электроэнергии за счет снижения потерь при транспортировке пара.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к обработке спеченных изделий водяным паром.

Известен способ парооксидирования спеченных пористых сталей в среде водяного пара (см. Szeki P, Abhandl. Deutsch. Anad. Wiss., Berlin; R1. Math, Lhis, und Techn. 1966, 1. S. 357), состоящий в том, что осуществляют выдержку изделия при температуре 500^oС в течение двух часов и последующий перенос в герметическую полость с атмосферой водяного пара и выдержкой в ней при температуре 550-560^oС в течение четырех часов и последующим охлаждением на воздухе.

Недостатком данного способа является малая производительность процесса обработки, недостаточная коррозионная стойкость пористых сталей и при данном способе практически не повышается прочность материала изделия.

Известен способ парооксидирования спеченных изделий из порошков железа, состоящий в нагреве изделий до 400-550^oС в струе водяного пара со скоростью не менее 0,5^oС/c (см. а.с. 1321523 по МКИ В 22 F 3/24, Файншмидт Е.М., Карисавин В.В., Кардюков И.Г., Шаламов А.А. от 29.09.85).

При нагреве с высокими скоростями и обработке в струе пара процесс оксидирования протекает значительно интенсивнее и качество покрытия резко возрастает, так привес деталей на 1,3% достигается за 30 минут, а при применении способа Szeri P за 8 часов, кроме того, резко растет коррозионная стойкость, приблизительно в 4 раза.

Недостатком данного способа является большой расход энергии, применение специальных печей (например, индукционных) и недостаточная толщина оксидной пленки.

Задачей изобретения является повышение коррозионной стойкости и уменьшение расхода электроэнергии.

Указанная задача решается тем, что в способе парооксидирования спеченных изделий из порошков железа, включающем нагрев изделий до 400-500^oС и окисление водяным паром, процесс псевдоожижения и окисления ведут одновременно подачей воды непосредственно в рабочее пространство печи.

Таким образом, предлагаемая технология предлагает использовать в качестве кипящего слоя (доведенная до кипения) воду, подающуюся непосредственно в рабочее пространство печи.

Пример конкретного выполнения.

Проводят парооксидирование в кипящем слое спеченных изделий на порошковых материалах ПК10Д2 с плотностью 6,6-6,8 г/см³, пористостью 12-16%. Экспериментальная отработка технологии проводилась на установке "Корунд-300". При этом садку с деталями помещали в рабочую зону теплоносителя (катализатор алюмоникельмагниевый мелкосферический по ТУ 6-68-119-91) и выдерживали там при Т=450^oС в течение 30-35 мин и последующем охлаждении на воздухе. Псевдоожижение при этом осуществлялось подачей воды в рабочее пространство печи дозирующим насосом.

Качество парооксидирования оценивали по относительному приросту массы деталей за счет образования слоя оксидов на поверхности и внутри пор порошкового материала. Увеличение массы в среднем составило 1,53%, из чего следует, что предлагаемый способ ведет к увеличению привеса изделий за счет более интенсивного образования окислов Fе₃O₄.

Металлографическим способом определяли толщину поверхностной оксидной пленки и глубину заполнения пор оксидами. Из обработанных деталей вырезали стандартные образцы, из которых для исследования микроструктуры центральных сил делали шлифы в продольном и поперечном направлении, а для анализа поверхностных слоев детали - косой срез. Металлографический анализ показал, что на поверхности деталей наблюдается пористая оксидная пленка, толщина которой h_oбщ.=17 мкм, а глубина заполнения пор составила h₀=4,5 мм.

Определенная методом гидростатического взвешивания, плотность образцов после парооксидирования составила 7,2 г/см³.

Учитывая, что процесс парообразования идет непосредственно в рабочей зоне печи, то уменьшается расход электроэнергии за счет снижения потерь при транспортировке пара, а рост параметров окисной пленки и глубины заполнения оксидами пор спеченных деталей позволяет гарантировать увеличение коррозионной стойкости на 35-50% по отношению к прототипу.

Формула изобретения

Способ парооксидирования спеченных изделий из порошков железа, включающий нагрев изделий в псевдоожиженном слое до температуры 400-550°С и окисление водяным паром, отличающийся тем, что процесс псевдоожижения и окисления ведут одновременно подачей воды непосредственно в рабочее пространство печи.