Способ изготовления спеченных изделий из железохромистых композиций

Способ изготовления спеченных изделий из железохромистых композиций

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ. ИЗГОТОВЛЕНИЯ СПЕЧЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЖЕЛЕЗОХРОМИСТЫХ КОМПОЗИЦИЙ , включающий прессование шихты композиции, спекание, повторное прессование , цементацию, закалку и отпуск, отличающийся .тем, что, с целью повышения термостойкости изделий, прессованию подвергают шихту с насыпной плотностью 2,22 ,8 г/см до остаточной пористости 10-16, цементацию проводят в течение 3-5 ч, а после цементации осуществляют повторное спекание при 1050-1 и повторную цементацию в течение 8-10 ч. с (Л

СОЮЗ СОЭЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИК

„„Я0„„1044433 A з(5)) В 22 F 3/24; С 22 С 33/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

1 > ,! .1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3447784/22-02 (22) 04.06.82

1 6) 30.09.83. Бюл. N 36 (72) Е.Д.Авербух, А.Я.Волчек, Н.П.Гребнев, Е.А.Дорошкевич и Л.И.Фрайман (71) Белорусское республиканское научно-производственное объединение порошковой металлургии (53) 621.762.8 669.15 26(088.8) (56) 1. Вальдман Л.Э. Распылители твердого топлива, изготовленные методом порошковой металлургии.Таллин, "Валгус", 1978, с.115.

2. Штальман С.Г. и др. Опыт применения двухступенчатых механических форсунок со спеченными распылителями .-"Электрические станции", 1980, М 6, с.68-69. (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СПЕЧЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЖЕЛЕЗОХРОМИСТЫХ КОМПОЗИЦИЙ, включающий прессование шихты композиции, спекание, повторное прессование, цементацию, закалку и отпуск, о т л и ч а ю щ и й. с я тем, что, с целью повышения термостойкости изделий, прессованию подвергают шихту с насыпной плотностью 2,22,8 г/смЭ до остаточной пористости

10-163, цементацию проводят в течение 3-5 ч, а после цементации осуществляют повторное спекание при

1050-1150 С и повторную цементацию о в течение 8-10 ч.

1044433

Изобретение относится к порош ковой металлургии, в частности, к способам изготовления спеченных изделий иэ желеэохромистых композиций, используемых для получения распылителей мазута мазутных форсунок, работающих в условиях гидроабразивного износа и термоциклирования.

Известен способ изготовления спеченных изделий для распылителей иэ 10 твердых сплавов, заключающийся в приготовлении шихты, ее прессовании и спекании (11.

Недостатками известного способа являются трудность изготовления иэ- 15 за использования сложного оборудования и дефицитных, а так же невысокая термостойкость получаемых изделий.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо- 20 му результату является способ изготовления спеченных иэделий из железохромистых композиций, заключающийся в прессовании шихты композиции, спекании, повторном прессовании,це-. 25 ментации, закалке и отпуске j2) .

Недостатком этого способа является низкая термостойкость получаемых изделий, который связан с тем, что в процессе цементации образуется значительный градиент концентрации углерода, а при, последующей закалке— структурная неоднородность по сечению детали, которая вызывает появление термонапряжений, приводящих к термоусталостному разрушению.

Термостойкость спеченных иэделий из железохромистых композиций, изготовленных известным способом при тер моциклировании нагрев 700 С - охлаж40 дение в воде до 20 С, составляет

90 циклов, Относительная износостойкость изделий в сравнении с эталоном сталь 45 составляет 5,12.

Цель изобретения - повышение термо45 стойкости изделий.

Для достижения поставленной цели в способе изготовления спеченных изделий из желеэохромистых композиций, включающем прессование шихты композиции, спекание, повторное прессова5Î ние, цементацию, закалку и отпуск, прессованию подвергают шихту с насыпной плотностью 2,2-2,8 г/см, до остаточной пористости 10-16ь, цементацию

55 проводят в течение 3-5 ч, а после цементации осуществляют повторное спекание при 1050-1150 С и повторную цементацию в течение 8-10 ч.

Насыпная плотность 2,2-2,8 г/см требуется для получения необходимой остаточной пористости 10-16 и плас-. тичности заготовок, Применение шихты с насыпной плотHoGTblo менее 2,2 г/см неприемлемо из-за технологических свойств; низкая уплотняемость 1 орошк при прессоввнии не обеспечивает получение минимальной необходимой пористости прессовок (161); плохая текучесть порошка не позволяет применять его для прессования на прессах-автоматах; усалка при спекании такого* порошка приводит к искажению формы прессовок и короблению,что затруд няет автоматизацию процессов доуплотнения заготовок. Интенсивное образование закрытых пор препятствует удалению газов из пор. При последующем доуплотнении имеющиеся газовые пузыри приводят к появлению локальных трещин, что в свою очередь снижает термоусталостную прочность.

Иихта с насыпной плотностью более

2,8 г/см плохо формуется, прессовки имеют шероховатую поверхность, происходит осыпание кромок, низкие механические свойства и позволяют осд ествлять транспортировку на операцию спекания. После спекания такие прессовки имеют низкую пластичность, что препятствует gx доуплотнению.

Прессование заготовок с порис" тостью более 16 не обеспечивает дсстаточной технологической пластичности материала, что приводит к резкому снижению механических свойств, а также не обеспечивает при доуплот" нении заготовок получение требуемой остаточной пористости из-за появления расслоений на поверхности изделий .

При прессовании заготовок с оста" точной пористостью менее 103 материал не имеет необходимого количества открытых пор, в результате чего в заготовках r ри спекании образуются газовые пузыри, приводящие к появлению локальных трещин в местах со сложной конфигурацией отдельных элементов изделий при последующем до-. уплотнении и к снижению термостойкос; ти при эксплуатации.

Последующее спекание спрессованных заготовок обеспечивает получение ме" таллического контакта между порршковыми частицами, тем самым формируя в основном комплекс прочностных и

10444

4g (Н Ч 200) . пластических свойств порошковой детали.

Операция повторного прессования позволяет получить требуемую остаточную пористость 3-9, обуславливаю- 5 щую высокую гидроабраэивную износостойкость в процессе эксплуатации.

Первая цементация в течение 3-5 ч необходима для получения в поверхностных слоях концентрации углерода на поверхности 1,2-1,63. Выдержка в течение менее 3 ч не приводит к на-. сыщению углеродом поверхности до

t,2ã., что не обеспечивает диффузионного проникновения углерода в серд- 15 цевину заготовки до концентрации

0,4-0,8i, необходимой при последующей термообработке для достижения однородной структуры, обеспечивающей высокую термостойкость при од- 20 новременном увеличении прочности и твердости.

Цементация в течение более 5 ч приводит к повышению концентрации углерода до величины более 1,63, 25 что создает градиент между поверхностью и сердцевиной изделия вследствие образования карбидов, не выравниваемого последующим спеканием, а это приводит к снижению термостой- ЗО кости.

Спекание цементированных загото.вок необходимо для более полного выравнивания концентрации углерода по сечению детали путем диффузионного перераспределения легирующих элементов, что приводит к повышению термостойкости. Нижний предел температуры спекания (1050С1С) обуслов- . лен тем, что при более низкой температуре диффузионные процессы перераспределения углерода по сечению детали протекают недостаточно быстро.

Верхний предел температуры спекания (1150 С) обусловлен тем, что при

0 температуре более высокой возможно частичное оплавление прбфиля иэделия иэ-за образования локальной железо-хромоуглеродистой эвтектики.

Повторная цементация в течение

8-10 ч проводится для обеспечения гид-50 роабразйвной иэносостойкости иэделий в потоке мазута, содержащего твердые минеральные частицы. Требуемая износостойкость достигается за счет образования .на поверхности изделия карбидно" Фазы в количестве 50-603„ обеспечивающей необходимую гидроаб- разивную износостойкость.

33 4

При повторной цементации в течение менее 8 ч концентрация карбидной

Фазы не обеспечивает гидроабразивной износостойкости, отвечающей требованиям эксплуатации.

При повторной цементации в течение периода более 10 ч на поверхности изделий образуется карбидной фазы более 604, что приводит к охрупчиванию поверхности иэ-эа науглероживания матричного твердого раствора и снижению термостойкости распылителей.

Пример . Шихту с насыпной плотностью 2,2;2,8 г/сме прессуютпри давлении, обеспечивающем получение пористости прессовок

10-163, спеканию при температуре 1250-1280 С в восстановительной атмосфере (например, диссоциированном аммиаке), при этом обеспечивается фиксирование полученной в процессе прессования пористости (так как желеэохромистые материалы спекаются, как правило, в .твердой фазе) и образование прочного металлического контакта между порошковыми частицами, а также происходит гомогенизация сплава. Затем заготовки доуплотняют при давлении 1400-1600 МПа. После чего проводят цементацию при 10200С в течение 1 ч и повторно цементируют в течение 8-10 ч. Для придания изделию объемной прочности и твердости за счет образования мартенситной структуры проводят закалку при 960 10 С и

Ю отпуск при 190 10 С.

Из спеченного материала, полученного иэ смеси порошков железа и стали ПХЗО по предлагаемому способу изготовлены распылители мазутных форсунок. Состав материала, вес.Ф: хром t2 (в составе высоколегированной стали

ПХЗО); углерод 0,2; железо 87,8.

В таблице приведены режимы получения спеченного материала иэ желеэохромистой композиций по предлагаемому способу и свойства полученного материала.

Термостойкость определяют путем о многократного нагрева до 700 С и о быстрого охлаждения в воде до 20 С.

Относительную износостойкость определяют в потоке гидроабразивной струи при угле атаки 30о. В качестве абразива используют кварцевый песок с твердостью 1100-1200HV. В качестве эталона для сравнения используют

1 о (4 о х ()

LA (Ч

C) (4

CO а.а з 1о v о

С> м

О (.4

111

С3

О о

)Х о о

1v

3

Z о

)v о С

) К т э

С") (V (D

СЭ (Ч

СЪ

C)

С 4

С>

L о к т а i о t(tv (() )- о

Q. ((t Э

, о

C)

)41

С) (D (D

С) !.(1

С) Г

1 1

1 1

l 1

I 1

I I

1 1

I l

l 1

t(f CJ

CL Ct

6 ((t

Q. (L) 0

1- )С7 (Я

С) (D

С:) С)

Ct

LA (D

C)

С!

C)

lA (D (D 0 (D

СЪ

- Ф

К

Х ((f ч (tI Q

1:

О о

L о

Q.

Э (D

1 с 4 с.

С.") л (М

С) л (4

Ct л (М

1 у о

1tII

)» о

СЭ (D

С. ) (D

СР

)4Ъ

С) (D (D

C) (D (D л

СМ

С4

» (Ч

Щ

)Х (())

X (I! (Щ

Х

Q. о

1О

К

tip

1X

Ф

X ().)

tti

Q. (U

С: о

L о

Х

Q. о

f()) о

l

Ф (0

И L о о и

Ф

Q.

1 ! 4) У> 1

1- 1Q v v

Составитель M.Ñoëîâåé

Редактор E ° Лушникова- Техред И,Тепер

Корректор О, Билак

Заказ 7422/11 Тираж 813

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий,11303Я,, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 1044433 8

Как следует из приведенных в таб-, в 1,4-2 раза при одинаковой относилице данных, предлагаемый способ в тельной износостойкости. Ожидаемый сравнении с известным обеспечивает экономический эффект составит повышение термостойкости изделий 200 тыс.руб. в год