Способ изготовления износостойких изделий из порошковых материалов на основе железа

(5 ИЯ,ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ временном сокращении длительности технологического цикла химико - термической обработки. Способ включает изготовление шихты, прессование, спекание, повторное прессование, первичную цементацию, повторное спекание. повторную цементацию, закалку и отпуск, Операции первичной цементации, повторного спекания и повторной цементации проводят в восстановительной газовой среде, при этом первичную цементацию осуществляют в углеродсодержащей сажеобразующей атмосфере в течение 0,4 - 2,0 ч при температуре образования железоуглеродистой эвтектики, повторное спекание - в безуглеродистой атмосфере при температуре на 450 - 500 С ниже температуры первичной цементации, а вторичную цементацию - в бессажистой углеродсодержащей атмосфере в течение 4 - 7 ч, Применение предлагаемого способа позволяет повысить износостойкость при абразивной эрозии в 1,15 - 1,25 раза при одновременном сокращении технологического цикла химико - термической обработки в 1,4 - 2,85 раза, 1 табл. 4 (Л Сд эии при одновтольности технЭто достивключающем ивание, спеканипервичную цемние, повторнуюпуск операцииповторное специю проводят всреде, при эт вляется повыше- абразивной эроОСУДАРСТ 8 ЕН(ЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Белорусское республиканское научнопроизводственное обьединение порошковой металлургии(56) Авторское свидетельство СССР М 1079360, кл. В 22 Г 3/24, 1982.Авторское свидетельство СССР Ю 1044433, кл. В 22 Е 3/24. 1982.(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА (57) Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления иэносостойких в условиях абразивной эрозии изделий иэ порошковых сталей, применяющихся в машиностроении, энергетике и строительной индустрии. Цель изобретения - повышение износостойкости при абразивной эрозии при одноИзобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления иэносостойких в условиях абразивной эрозии, изделий из порошковых сталей, например пустотообразователей силикатного кирпича, распылителей мазутных форсунок и других деталей, применяющихся в машиностроении. энергетике и строительной индустрии.Целью изобретения яние износостойкости при еменном сокращении длилогического цикла.ается тем, что в способе. иготовление шихты, прессое, повторное прессование, ентацию, повторное спекацементацию закалку и отпврвичную цементацию, ание и повторную цемента- восстановительной газовой м первичную цементациюосуществляют в углеродсодержащей саже- образующей атмосфере в течение 0,4-2,0 ч при температуре образования желеэоуглеродистой эвтектики, повторное спекание - в безуглеродистой атмосфере при температуре на 450 - 600 С ниже температуры первичной цементации, э вторичную цементацию - в безсажистой углеродсодержащей атмосфере в течение 4 - 7 ч.Способ осуществляют следующим образом.Изготавливают шихту из порошковых материалов на основе железа, из которой прессуют заготовки, после чего их спекают для получения металлического контакта между порЬшковыми частицами и повторно прессуют для получения высокоплотных заготовок. В дальнейшем заготовки подвергают первичной цементации в газовой углеродсодержащей сажеобраэующей атмосфере в течение 0,4 - 2,0 ч при температуре образования железоуглеродистой звтектики.ВыдерЖка заготовок внутри указанных временных пределов позволяет получить заготовки иэ порошковых материалов на основе железа с равномерно расположенными на их поверхности износостойкими оплавленными карбидными включениями при уменьшении продолжительности первичной цементации.Затем производят повторное спекание цементированных заготовок в восстановительной безуглеродистой газовой атмосфере при температуре нэ 450 - 600 С ниже температуры первичной цементации в течение 0,5 - 1 ч. Проведение повторного спекания цементированных заготовок е укаэанных температурно - временных интервалах обеспечивает достаточно высокую диффузионную подвижность углерода в железе. Вследствие сравнительно высокой диффузионной подвижности углерода при одновременной низкой скорости диффузии железа происходит перераспределение углерода в зоне оплавленных карбидов, приводящее к изменению их формы с многоугольной до более износостойкой округлой формы. При этом из-эа весьма низкой диффузионной подвижности атомов железа в указанных темперэтурно-временных интервалах нв происходит образование грубой цементитной сетки, снижающей абразивную износостойкость иэделий. К тому же процесс образования грубой цементитной сетки нэ стадии промежуточного спекания подавляется из-зэ наличия восстановительной беэуглеродистой атмосферы, например диссоциированного аммиака или водородэ. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Проведение повторного спекания внутри указанного временного интервала обеспечивает повышение абразивной износостойкости изделий при рациональной продолжител ьности технологической операции.Далее заготовки подвергают вторичной цементации в безсажистой углеродсодержащей атмосфере в течение 4 - 7 ч.Наличие беэсажистой углеродсодержащей атмосферы интенсифицирует процесс вторичной цементации, та как улучшает адсорбцию и последующую абсорбцию углерода порошковыми материалами на основе железа, Это приводит к получению качественных цементированных слоев с повышенной износостойкостью е условиях абразивного износа,Проведение вторичной цементации внутри указанных временных пределов позволяет получить износостойкие поверхности порошковых заготовок, оптимально отвечающие правилу Шарли: мелкодисперсные карбиды вторичной цементации окружают крупные оплавленные карбидные части, полученные на операции первичной цементации.П р и м е р 1 (по известному способу). Образцы, изготовленные по известному способу, имеют химический состав, аналогичный химическому составу заготовок, приведенных в примерах 2 - 4, Из приготовленной шихты прессуют, спекают, повторно прессуют образцы по технологическим режимам, аналогичным приведенным в примерах 2 - 4. Затем заготовки подвергают цементации е твердом карбюризаторе в течение 4 ч, промежуточному спеканию при 1100 С в течение 1 ч, повторной цементации е твердом карбюризаторе в течение 9 ч. Закалку и отпуск проводят по режимам, аналогичным режимам е примерах 2 - 4,П р и м е р ы 2-4. Изготавливают шихту для заготовок составных частей изделия "пустотообразователь силикатного кирпича" из порошковой композиции состава, мас,6: Сг 9, Ге остальное, путем смешивания в конусном смесителе, прессуют при давлении 600 МПа, спекают при 1280 С в течение 2 ч е атмосфере диссоциироеан ного аммиака, повторно прессуют усилием 1600 МПа. В дальнейшем заготовки подвергают первичной цементации в углеродсодержащей сажеобразующей атмосфере при температуре образования железоуглеродистой эвтектики 1150 С, в течение 0,4 - 2 ч. Заготовки спекают при 550 - 700 С в восстановительной безуглеродистой атмосфере - диссоциированном аммиаке в течение 0,5 - 1 ч и затем подвергают вторичной цементации в беэсажистой углеродсодержащей ат1675373 одновременном сокращении длительноститехнологического цикла химико-термической обработки в 1,4 - 2,85 раза. Абразивная износостой- кость Время выдержки при первичной цементации,ч Пример Температура повторного спекания,С Химический состав порошкового материала, мас,Длительность технологического цикла ХТО,Ч Время выдержки промежуточного спекания,чВремя выдержки при вторичной цементации,чЗаказ 2978 Тираж Ю 2 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 мосфере при 1050 С в течение 4 - 7 ч закалке (950 С, 1 ч масло) и отпуску (180 С, 2 ч),После чистовой шлифовки заготовки подвергают испытаниям на абразивную износостойкость, которую проводят на уста новке известной конструкции Хрущева Х 4-Б. Образцы в виде цилиндра истирают торцом об абразивную шкурку, натянутую на плоскую сторону диска диаметром 250 мм, вращающегося со скоростью 60 об/мин. 10Сравнительную износостойкость определяют по соотношению величин обычного изнашивания испытываемого материала и эталонного материала:ЬЬ ь 15 где Ьбэ и р - потеря массы и плотность эталона;Ьбх и рх - потеря массы и плотность исследуемого материала.чВ качестве эталона применяют сталь 45 в нормализованном состоянии твердостью 2000 МПа.Результаты испытаний представлены в таблице. 25Таким образом, предлагаемый способ, позволяет повысить износостойкость при абразивной эрозии в 1,15 - 1,25 раза при Формула изобретения Способ изготовления износостойких изделий иэ порошковых материалов на основе железа, включающий приготовление шихты, прессование, спекание, повторное прессование, первичную цементацию, повторное спекание, повторную цементацию. закалку и отпуск, отл ич а ю щи й с я тем, что, с целью повышения износостойкости при абразивной эрозии при одновременном сокращении длительности технологического цикла, первичную цементацию, повторное спекание и повторную цементацию проводят в восстановительной газовой среде, при этом первичную цементацию осуществляют в углеродсодержащей сажеобразующей атмосфере в течение 0,4 - 2 ч при температуре образования железоуглеродистой эвтектики, повторное спекание - при температуре на 450 - 600 С ниже температуры первичной цементации в безуглеродистой атмосфере в течение 0,5 - 1 ч, а повторную цементацию - в безсажистой углеродсодержащей атмосфере в течение 4 - 7 ч,