Порошковый материал на основе железа

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к порошкам, применяемым для изготовления сплавов на основе железа. Порошковый материал может применяться для работы в условиях высоких температур, давлений, скоростной деформации, агрессивных сред и широких диапазонов режимов трения. Порошковый материал на основе железа содержит хром и углерод. При этом хром входит в состав порошка железа в виде легирующего элемента в количестве 30-40%, а углерод в виде крупнодисперсного порошка графита размером 80-120 мкм, при следующем соотношении компонентов, мас. %: легированное железо 75-85; углерод 15-25. Обеспечивается повышение износостойкости, коэффициента трения и коррозионной стойкости порошкового материала. 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности, к порошкам, применяемым для изготовления сплавов на основе железа. Порошковый материал может применяться для работы в условиях высоких температур, давлений, скоростной деформации, агрессивных сред и широких диапазонов режимов трения.

Известен материал на основе железа [А.с. 382733, С22С 33/02, опубл. БИ №23,1973 г.], который содержит легирующие компоненты (мас. %): углерод 0,9-1,1; хром 4,0-6,0; молибден 4,0-10,0; фтористый кальций 5,0-7,0; железо остальное. Недостатком данного материала является его невысокая износостойкость, а также хрупкость, обусловленная включениями фтористого кальция, образующего отдельные обособленные включения разупрочняющие материал.

В качестве прототипа выбран порошковый материал на основе железа, содержащий хром, углерод, бор, кремний и упрочняющую добавку, дополнительно содержит никель, а в качестве упрочняющей добавки карбидно-боридный композиционный порошок, синтезированный из хромита, при следующем соотношении компонентов, мас. %: хром 2,2 - 2,6; углерод 0,1 - 0,2; бор 0,3 - 0,45; кремний 0,3 - 0,45; никель 11,0 - 11,5; карбидно-боридный композиционный порошок, синтезированный из хромита 2-8; железо остальное [RU 95101499]. Недостатком данного материала является то, что содержащийся кремний разупрочняет матрицу, а карбидно-боридный композиционный порошок имеет высокую стоимость.

Техническая задача, которую решает предлагаемое изобретение, заключается в повышение износостойкости, коэффициента трения и коррозионной стойкости порошкового материала на основе железа.

Поставленная задача достигается тем, что порошковый материал на основе железа, содержащий хром, углерод. При этом хром входит в состав порошка железа в виде легирующего элемента в количестве 30-40%, а углеродом в виде крупнодисперсного порошка графита размером 80-120 мкм, при следующем соотношении компонентов, масс %: легированное железо 75-85; углерод 15-25.

Экспериментально установлено, что наличие в составе порошка железа легирующего элемента хрома при наличии углерода в виде крупнодисперсного порошка, в процессе спекания, приводит к формированию на поверхности железа слоя карбида хрома Cr23C6, состоящего из двух слоев. Первый компактный, равномерно расположенный по поверхности диффузионно связанный с самой частицей слой. Второй, расположенный на поверхности первого слоя в виде ультрадисперсного порошка того же карбида хрома Cr23C6. Слой, равномерно покрывает поверхность частиц легированного железа, при этом диффузионно связывается с первым слоем. Сформированный таким образом слой повышает коррозионную стойкость порошкового материала на основе железа, так как сформированный слой карбида хрома не имеет высокую коррозионную стойкость.

Пример

Для получения порошкового материала производили смешивание порошка железа, легированного хромом 30-40%, например ПХ-30 (ГОСТ 13084-88) с порошком углеродом в виде крупнодисперсного порошка графита размером 80-120 мкм (например графитом ГЭ-1 ГОСТ 7478-75), при следующем соотношении компонентов, масс %: легированное железо 80; углерод 20 производят в любом типе смесителя в течение 50 мин. Полученную шихту помещают в печь с защитно-восстановительной атмосферой (например диссоциированного аммиака), и производят нагрев до 840°С в течение 3 часов. После спекания, производят охлаждение порошкового материала на основе железа при наличии защитно-восстановительной атмосферы с печью до 200°С, после чего, извлекают материал.

Исходная поверхность порошка ПХ-30 представлена на фиг. 1. После процесса спекания поверхность порошка со сформированным слоем карбида Cr23C6 представлена на фиг. 2. На фиг. 3 приведена структура полученного слоя на поверхности порошка ПХ-30 в разрезе, где можно отметить наличие сформированного слоя (1), и основной матрицы порошка ПХ-30 (2). Наличие сформированного слоя Cr23C6 подтверждено результатами рентгенофазового анализа (фиг. 4).

Полученный слой карбида хрома Cr23C6 имеет толщину 2,5-4,0 мкм равномерно покрывает частицу ПХ-30. Первый, диффузионно связанный с порошком железа слой имеет толщину 2,0-2,5 мкм. На поверхности первого слоя располагается второй слой ультрадисперсного порошка карбида хрома Cr23C6 размером 0,5-1,0 мкм. Полученный таким образом порошковый материал на основе железа, содержащий поверхностный карбидный слой обеспечивает повышение износостойкости и коэффициента трения.

1. Порошковый материал на основе железа, который содержит хром, углерод, отличающийся тем, что хром входит в состав порошка железа в виде легирующего элемента в количестве 30-40%, а углерод - в виде крупнодисперсного порошка размером 80-120 мкм, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

легированное железо 75-85
углерод 15-25

2. Порошковый материал по п. 1, отличающийся тем, что легированное железо содержится в губчатой форме фракции 50-150 мкм.

3. Порошковый материал по п. 1, отличающийся тем, что углерод содержится в виде графита пластинчатой формы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу изготовления листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой для железных сердечников трансформаторов. Способ включает изготовление материала кремнистой стали, содержащего, мас.%: Si: от 0,8 до 7,0%, С: 0,085% или меньше, кислоторастворимый Al: от 0,010 до 0,065%, N: от 0,004 до 0,012%, Mn: 1,00% или меньше, S: 0,050% или меньше, Cr: от 0,02 до 0,50%, Cu: 0% или больше и 0,4% или меньше, Р: 0% или больше и 0,5% или меньше, Ni: 0% или больше и 1,0% или меньше, В: 0% или больше и 0,008% или меньше, V: 0% или больше и 0,15% или меньше, Nb: 0% или больше и 0,20% или меньше, Мо: 0% или больше и 0,10% или меньше, Ti: от 0% или больше и 0,015% или меньше, Bi: 0% или больше и 0,010% или меньше, остальное: Fe и примеси.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к листу анизотропной электротехнической стали, используемому в качестве материала для железных сердечников трансформаторов. Лист анизотропной электротехнической стали содержит основной стальной лист и изоляционное покрытие, между которыми отсутствует пленка форстерита.

Изобретение относится к металлургии, а именно к высокопрочной многофазной луженой листовой стали в форме листовой пластины-заготовки для изготовления упаковочных изделий, таких как трехкомпонентные корпуса банок, днища банок, легко открываемые крышки и завинчивающиеся крышки. Сталь имеет химический состав, мас.%: С 0,081-0,14, Mn 0,2-0,8, Al 0,01-0,09, Р 0,01-0,03, N 0,002-0,015, а также дополнительно включающий в себя один или более из следующих компонентов, мас.%: В 0,001-0,005, Cr 0,005-0,05, Ti 0,001-0,1, Nb 0,001-0,2, Cu 0,005-0,03, Mo 0,001-0,008, Fe и неизбежные примеси - остальное, при этом 0,21% ≤ Mn + 1,3Cr + 3,2Мо + 0,5Cu ≤ 0,91%.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению горячекатаного стального листа, используемого для производства конструкционных деталей транспортных средств. Горячекатаный стальной лист имеет химический состав, включающий, мас.%: 0,15 ≤ C ≤ 0,20, 0,50 ≤ Mn ≤ 2,00, 0,25 ≤ Si ≤ 1,25, 0,10 ≤ Al ≤ 1,00, причем 1,00 ≤ Al+Si ≤ 2,00, 0,001 ≤ Cr ≤ 0,250, P ≤ 0,02, S ≤ 0,005, N ≤ 0,008, при необходимости по меньшей мере один элемент из: 0,005 ≤ Mo ≤ 0,250, 0,005 ≤ V ≤ 0,250, 0,0001 ≤ Ca ≤ 0,003 и 0,001 ≤ Ti ≤ 0,025, остальное - Fe и неизбежные примеси.

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству сверхнизкоуглеродистой нержавеющей стали марки 13Cr, содержащей, мас.%: С≤0,03 и Cr 12,5-13,5. Способ включают очистку расплавленной стали путем переведения примесей в шлак с последующим вакуум-кислородным обезуглероживанием, проведение вакуумного обезуглероживания, проведение вакуумного шлакоудаления и деоксигенации, при которых основность шлака составляет 5-10, а массовое отношение СаО к Al2O3 в шлаке составляет 1,6-2,4, проведение девакуумирования, при котором подают алюминиевую проволоку, проведение вакуумной обработки и вторичного девакуумирования.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к холоднокатаной и термообработанной листовой стали, используемой для изготовления деталей автомобилей. Сталь имеет следующий химический состав, в мас.%: 0,10 ≤ углерод ≤ 0,5, 1 ≤ марганец ≤ 3,4, 0,5 ≤ кремний ≤ 2,5, 0,03 ≤ алюминий ≤ 1,5, сера ≤ 0,003, 0,002 ≤ фосфор ≤ 0,02, азот ≤ 0,01, при необходимости по меньшей мере один элемент из: 0,05 ≤ хром ≤ 1, 0,001 ≤ молибден ≤ 0,5, 0,001 ≤ ниобий ≤ 0,1, 0,001 ≤ титан ≤ 0,1, 0,01 ≤ медь ≤ 2, 0,01 ≤ никель ≤ 3, 0,0001 ≤ кальций ≤ 0,005, ванадий ≤ 0,1, бор ≤ 0,003, церий ≤ 0,1, магний ≤ 0,010 и цирконий ≤ 0,010, остальное - железо и неизбежные примеси.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к термообработанному и холоднокатаному стальному листу, используемому для изготовления конструкционных деталей или деталей, отвечающих за безопасность, в транспортном средстве. Лист выполнен из стали, содержащей, в мас.%: 0,18 ≤ углерод ≤ 0,24, 1,5 ≤ марганец ≤ 2,5, 1,2 ≤ кремний ≤ 2, 0,01 ≤ алюминий ≤ 0,06, 0,2 ≤ хром ≤ 0,5, фосфор ≤ 0,02, сера ≤ 0,03, при необходимости по меньшей мере один элемент из: ниобий ≤ 0,06, титан ≤ 0,08, ванадий ≤ 0,1 и кальций ≤ 0,005, остальное - железо и неизбежные примеси.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению гибко-катаного плоского стального продукта переменной толщины, состоящего из высокопрочной марганецсодержащей стали. Для получения плоского стального продукта переменной толщины используют горячекатаную или холоднокатаную стальную полосу, оцинкованную или неоцинкованную, имеющую состав, содержащий, мас.%: С: от 0,0005 до 0,9, Мn: от 4 до 12, А1: до 10, Р: <0,1, S: <0,1, N: <0,1, при необходимости один или несколько из: Si: до 6, Сr: до 6, Nb: до 1, V: до 1,5, Ti: до 1,5, Мо: до 3, Sn: до 0,5, Сu: до 3, W: до 5, Со: до 8, Zr: до 0,5, Та: до 0,5, Те: до 0,5 и В: до 1,5, остальное - железо с неизбежными примесями.

Группа изобретений относится к способу получения стальной пластины для магистральной трубы, способам получения магистральной трубы, стальной пластине для магистральной трубы, которые могут быть использованы для получения магистральных труб, используемых для транспортировки нефти и природного газа и для изготовления подводных трубопроводов.

Изобретение относится к изготовлению рельса. Осуществляют разливку стали для получения полуфабриката.

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для переработки отходов металлообрабатывающего производства в виде металлической стружки, преимущественно из стружковых отходов стали Р6М5. Способ получения заготовок из карбидосталей для металлорежущего инструмента из стружковых отходов стали Р6М5 включает дробление стружки стали Р6М5, добавление порошка карбида титана, прессование полученной шихты с получением стружечных брикетов, спекание и отжиг.
Наркология
Наверх