Способ получения композиционных борсодержащих сплавов для легирования сталей

СОЮЗ ".ОВЕТСКИХ СОЦИА/ ИСТИЧЕСК РЕСПУБ/1 ИК 5.1)5 С 22 С 33/00 ТЕНТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВГДОМСТВО СССР (ЬОСПАТЕНТ СССР ЗОБРЕ ГЕНИ(56) Авторское1 ч. 938628, кл.АвторскоеМ 1770434, кл ой ксвидетельство СССРС 22 С 1/04, 1980.свидетельство СССРод ро ед в из жащ приг рошк 1 Ч - Ч посл тной испо одно спла и/ил скол В и вать гор систем в направл рения с потока. способа ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Бьол. М 28илиал Института структуриАН СССРв, М.Х.Зиатдинов и О.М,М Изобретение относится к порошковой ллургии, в частности к способам палия борсодержщих сплавов для легироя и модифицирования сталей, чугунов и вов на никелевой основе.Цель изобретения - повышение произительности процесса и удешевление дукта за счет сокращения времени прония синтеза и продолжительности охдения, расширения класса исходных риалов,Цель изобретения достигается тем, что вестном способе получения борсодерих легирующих сплавов, включающем отовление реакционной смеси из поов борсодержащих сплавов и металлов 1 групп, проведение реакции горения и едующее охлаждение продукта в инерсреде, в качестве исходного материала льзуют смесь. состоящую из порошковго или нескольких борсодержащих вов железа, никеля, кобальта, хрома и марганца и порошков одного или неьких металлов И-ч групп и/или спла(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМГ 103 ИЦИОННЫХ БОРСОДЕРЖАЩИХ СПЛАВОВ ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛЕЙ(57) Сущность изобретения: реакционную смесь приготовляют из порошков борсодержащих сплавов и металлов 1/ - ь/11 группы периодической системы, и проводят реакцию горения в инертной среде с последующим охлаждением продукта. Реакцию горения осуществляют в спутном потоке инертного газа с расходом 0,83 -2,5 л/с.см . Производительность процесса повышается в 3 - 4 раза. 1 табл. вов, содержащих 15 - 88 , этих металлов с металлом Н 111 групп, а реакцию горения и охлаждения продукта осуществляют в спутном потоке инертного газа с расходом 0,083-6.25 л/с (или со скоростью 0,0023- 0,171 л/с,см ). Из практики процессов СВС известно, что горение слабоэкзотермическьлх безгазовых систем, например, таких, как сплав-сплав, осуществляется только при высоких начальных температурах, С технологической стороны это связано со значительными затратами электроэнергии, применением сложного специального оборудования, Кроме того, для предотвращения окисления, продукт охлаждается в инертной среде достаточно длительное врезобретении предлагается реализоение и охлаждение продукта таких спутном потоке инертного газа, т.е. ение распространения фронта гоовпадает с направлением газового Основное преимущество данного заключается в том, что тепло, кото 3 1830393рое извлекается из продукта горения фильтрующиМся газом, вазоращается в зону реакции, т.е. теплопотери в окружающую среду практически отсутствуют. Эффект регенерации, имеющий здесь место сущест. венно повышает температуру горения, следовательно увеличивается и скорость горения. Таким образом, поток инертного газа с одной стороны выполняет роль теплоносителя, увеличивающего скорость горения, с другой стороны предотвращает окисление продукта и охлаждает сгоревшие слои смеси, т,е, вся технологическая операция сокращается до минимума, Кроме того, данный способ позволяет значительно удешевить процесс за счет применения в качестве исходных материалов сплавов, Таким образом, значительно расширяется база исходных материалов, В изобретении расход газа ограничен значениями 0,083-6,25 л/с (или ско 2 ооть газового потока 0,0023- 0,171 л/с.см ), т.к. оремя горения смеси при расходе газа менее 0,083 л/с (ияи при скорости газового потока менее 0,0023 л/с см ) не происходит, а значение верхнего2предела является критическим, т,е. при расходе газа более 6.25 л/с (или при скорости газового потока более 0,171 л/с) газ проскакивает через зону реакции и имитирует горение. При этом в продукте содержатся либо непрореагировавшие частицы, либо смесь полностью затухает,В изобретении содержание боридаобразующих металлов О-ЧИ групп в сплавах ограничено значениями 15% и 88%, В смесях, где сплавы содержат менее 15% металлов ГЧ - ЧИ, реакцию горения не удается осуществить даже при высоких скоростях газового потока. Применение сплавоо, содержащих более 88% боридообразующих металлов, увеличивает производительность процесса, но не дает эффекта удешевления, т.к,затраты, связанные с получением таких сплавов и последующее их измельчение чаще всего превосходят стоимость порошков чистых металлоо,Пример: получение композиционнога материала Т-В-Ге, В качестве исходных материалоо используют промышленные сплавы; ферробар марки ФБ 20 (ГОСТ 14849-69) и ферротитан марки ФТи 65 (ГОСТ 4761-80), которые измельчают в порошок с размером частиц 0,005-0,4 см и смешивают при атомном отношении титана к бору равном 1,5, что соответствует весовому содержанию ферробора 52,3% и ферротитана 47,7%, Полученную смесь в количестве 40 кг загружают в проточный реактор. В смесь устанав 50 55 Формула изобретения Способ получения композиционных борсодержащих сплавоо для легирования сталей, включающий приготовление реакционной смеси из порошкоо борсодержащих сплавов и металлов Ч-Ч 11 групп периодической системы, проведение реакции горения о инертной среде и последующее охлаждение продуктов реакции, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности процесса, реакцию горения осуществляют в спутном потоке инертнога газа с расходом 0,083-2,5 л/с,см . ливают термопары ВР 5/ВР 20 для фиксациитемпературы и продувают инертный газоморгоном до и в течение процесса горения срасходом 2,6 л/с или со скоростью 0,0725 л/с.см ) и при помощи зкзотермичного состава зажигают. Далее происходит вынужденное распространение фронта горения засчет экзотермической реакции образованияборидов титана и железа, а также интерме 10 таллических соединений. Кроме того, существенный вклад в увеличении скоростигорения вносит конвективный перенос тепла вниз по потоку газа. Бремя горения смесипри этом 4 минуты. Сгоревшие слои шихты15 охлаждаются потоком аргона - на это указывают значения температур на приборах,подведенных к термопарам, По окончаниигорения продукт полностью охлаждают за 4минуты, после чего газ перекрывается и про 20 дукт извлекается. Технологическая операция по получению лигатуры Т-В-Ге поспособу - прототипу длится 37,2 мин. Такимобразом, производительность процессаувеличивается более чем о 4 раза, а применение сплава ферротитана вместо титанаудешевляет стоимость продукта в 3 раза,например: стоимость 1 кг титана марки ПТМ10 руб., а стоимость сплава 1 кг ферротитана, включая измельчение 3,2 руб. Горение30 смеси ферробор-титан без продуоа газомосуществить не удалось,Другие примеры выполнения способа исопоставления с прототипом сведены в таблицу.35 Сопоставительный анализ заявляемогорешения с прототипом показал, что заявляемый способ отличается от известного исходным материалом, осуществлениемреакции горения и последующего охлажде 40 ния продукта в спутном потоке инертногогаза, в результате чего производительностьпроцесса увеличивается, а применениесплавов вместо чистых металлов значительно удешевляет продукт.1%0393 Ст ичь Скорость газоаси о Инертный Исходная смесь ув лче -ния прппотокал/с сн изясдительногти нин нин 21,4 4 77,2 30 О, 0410 1137,2 1 0 Аргон ферроборТитан Предпаг. Ч рототип 3,37 815 1) 45 17,5 Гелий 0055ин 2,00 Предлаг. Прототип 4,2 30,2 То же е15 О, 083Э 730 15 45 00 ".Э феррохромборТитан Чредла г, Прототип 3 67,2 10 21,4 6,25Э 0,1710 937,2 Предлаг. Прототип ФерроборТитан фарроборферротитан 2,60 21, 4 69, 6 4 4Не горит 0,0(20 Предлаг. о и 17,888 5,оо 4 Не горит162Э То гке ферроборНикельтитан 18,5 Гелий кремнийцирконий 15 0,0910 3,30 Не горит 2,19 О 060 25,175 11Не горит Аргон 0,0830 0,0230 12 3 15 Не горитТо же феррохромборФерротитан 5,4400,090 ферробор.Ферровольфрам 6,3 0,173 Горение прекрацается ферроборТи тан О Оо 30,2 Гелий 002 о 1 О Время горения не увеличивается феррохромборТитан 30 14,2 2,9 Иарганецборферрониобий Аргон Не горит расхо 3 газаП р и н е ч а н и е, Скорость газового потока=плоцадь поперечного сечения реактора = 363 смз Составитель /4. ГугуевТехред М.Моргентал Корректор С,Пекарь Редактор Заказ 2516 Тираж 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 НикельборЦирконийХром НикельборФерросиликоцир"коний КобальтборферроваиадийГафний ФерроборФерромарганецИолибден Содбораи метал,1 Ч-Ч 11 гр,в сплавах,29,5 6,96 21,6 70,2 21,6 79,1 21,4 Расходгаза,л/с бремяГедени яснеси,Рремяохтатпения,Ере ягрокоса,тии