Способ изготовления спеченных изделий из железохромистых композиций

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСНИСПУБЛИК О 9) 01) А З(511 В 22 Р 3/24; С ГОСУД ПО ДЕ к ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) (57НЫХ ИЗДЕЗИЦИЙ, вкомпозицсованиео т л ис цельюизделийшихту с2,8 г/см10-163,ние 3-5ществляю1050-115в течени РСТБЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР М ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТНРЫТИЙ(56) 1, Вальдман Л.Э. Распылителитвердого топлива, изготовленныеметодом порошковой металлургии.Таллин, "Валгус", 1978, с.115.2. Штальман С.Г. и др. Опыт применения двухступенчатыхмеханическихфорсунок со спеченными распылителями .-"Электрические станции", 1980,М 6, с.68-69. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СПЕЧЕНЛИЙ ИЗ ЖЕЛЕЗОХРОМИСТЫХ КОИПО- ключающий прессование шихты ии, спекание, повторное пресцементацию, закалку и отпуск, ч а ю щ и й с я тем, что, повышения термостойкости прессованию подвергают насыпной плотностью 2,2 до остаточной пористости цементацию проводят в течеч, а после цементации осут повторное спекание при о0 С и повторную цементацию е 8-10 ч.сИзобретение относится к порошковой металлургии, в частности, кспособам изготовления спеченных изделий иэ железохромистых композиций,используемых для получения распылителей мазута мазутных форсунок,работающих в условиях гидроабразивного износа и термоциклирования.Известен способ изготовления спеченных иэделий для распылителей иэ 10твердых сплавов, заключающийся в приготовлении шихты, ее прессовании испекании 11.Недостатками известного способаявляются трудность изготовления иэза использования сложного оборудования и дефицитных, а так же невысокаятермостойкость полуцаемых изделий.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемо Ому результату является способ изготовления спеченных иэделий из железохромистых композиций, заключающийся в прессовании шихты композиции,спекании, повторном прессовании,це-. 25ментации, закалке и отпуске 121.,Недостатком этого способа является низкая термостойкость получаемыхиэделий, который связан с тем, что впроцессе цементации образуется значительный градиент концентрации углерода, а при, последующей закалке -структурная неоднородность по сеценищдетали, которая вызывает появлениетермонапряжений, приводящих к термоусталостному разрушению,Термостойкость спеченных иэделийиэ железохромистых композиций, изготовленных известным способом при термоциклировании нагрев 700 С -охлаж 4 Одение в воде до 20 С, составляет90 циклов, Относительная износостойкость изделий в сравнении с эталономсталь 15 составляет 5,12,Цель изобретения - повышение термо 45стойкости изделий.Для достижения поставленной целив способе изготовления спеченных изделий из желеэохромистых композиций,включающем прессование шихты композиции, спекание, повторное прессова 5 Оние, цементацию, закалку и отпуск,прессованию подвергают шихту с насыпной плотностью 2,2-2,8 г/см, до остаточной пористости 10-16, цементациюпроводят в течение 3-5 ч, а послецементации осуществляют повторноеспекание при 10 ЯС и повторнуюцементацию в течение 8-10 ч. Насыпная плотность 2,2-2,8 г/смтребуется для получения необходимойостаточной пористости 10-16 и пласттицности заготовок,Применение шихты с насыпной плотностью менее 2,2 г/смз неприемлемоиз-за технологических свойств; низкаяуплотняемость Порошка при прессоввниине обеспечивает получение минимальнойнеобходимой пористости прессовок(163); плохая текучесть порошкане позволяетприменять его дляпрессования на прессах-автоматах; усалка при спекании такого порошка приводит к искажению формы прессовок и короблению,что затрудняет автоматизацию процессов.доуплотнения заготовок. Интенсивное образование закрытых пор препятствуетудалению газов из пор. При последующем доуплотнении имеющиеся газовыепузыри приводят к появлению локальных трещин, что в свою очередь снижает термоусталостную прочность.Иихта с насыпной плотностью более2,8 г/см плохо формуется, прессовкиимеют шероховатую поверхность, проис.ходит осыпание кромок, низкие механические свойства и позволяют осдествлять транспортировку на операциюспекания. После спекания такие прессовки имеют низкую пластичность, чтопрепятствует их доуплотнению.Прессование заготовок с порис"тостью более 163 не обеспечиваетдсстаточной технологической пластичности материала, что приводит крезкому снижению механических свойств,а также не обеспечивает при доуплотчненни заготовок получение требуемойостаточной пористости из-за появления расслоений на поверхности изделий.При прессовании заготовок с оста"тоцной пористостью менее 103 материал не имеет необходимого количества открытых пор, в результате чего взаготовках при спекании образуютсягазовые пузыри, приводящие к появлению локальных трещин в местах сосложной конфигурацией отдельных элементов изделий при последующем до-.уплотнении и к снижению термостойкос;ти при эксплуатации.Последующее спекание спрессованныхзаготовок обеспечивает получение ме"таллического контакта между порошковыми частицами, тем самым формируяв основном комплекс прочностных и. 10444 45 (Н ч 200) . пластических свойств порошковой детали.Операция повторного прессованияпозволяет получить требуемую остаточную пористость 3-9, обуславливающую высокую гидроабраэивную износостойкость в процессе эксплуатации.Первая цементация в течение 3-5 чнеобходима для получения в поверхностных слоях концентрации углерода 10на поверхности 1,2-1,6. Выдержкав течение менее 3 ч не приводит к на-,сыщению углеродом поверхности до1,2, что не обеспечивает диффузионного проникновения углерода в сердцевину заготовки до концентрации0,4-0,83, необходимой при последующей термообработке для достиженияоднородной структуры, обеспечивающей высокую термостойкость при одновременном увеличении прочностии твердости.Цементация в течение более 5 чприводит к повышению концентрацииуглерода до величины более 1,63, 25что создает градиент между поверхностью и сердцевиной изделия вследствие образования карбидов, не выравниваемого последующим спеканием, аэто приводит к снижению термостойкости.Спекание цементированных загото.вок необходимо для более полноговыравнивания концентрации углеродапо сечению детали путем диффузионного перераспределения легирующих элементов, что приводит к повышению термостойкости. Нижний предел температуры спекания (1050 С 1 С) обуслов- .лен тем, что при более низкой температуре диффузионные процессы перераспределения углерода по сечениюдетали протекают недостаточно быстро.Верхний предел температуры спекания1150 С) обусловлен тем, что приОтемпературе более высокой возможно частичное оплавление прбфиля иэделия иэ-за образования локальнойжелезо-хромоуглеродистой эвтектики.Повторная цементация в течение8-10 ч проводится для обеспечения гид роабразйвной иэносостойкости иэделийв потоке мазута, содержащего твердыеминеральные частицы, Требуемая износостойкость достигается за счет образования .на поверхности изделиякарбидной Фазы в количестве .50-603,обеспечивающей необходимую гидроаб-"разивную износостойкость,33 4При повторной цементации в течениеменее 8 ч концентрация карбиднойФазы не обеспечивает гидроабразивной износостойкости, отвечающей требованиям эксплуатации,При повторной цементации в течениепериода более 10 ч на поверхностиизделий образуется карбидной фазыболее 60, что приводит к охрупчиванию поверхности иэ-эа науглероживания матричного твердого раствораи снижению термостойкости распылителей.П р и м е р . Шихту с насыпнойплотностью 2,2;2,8 г/сме прессуют .при давлении, обеспечивающем получение пористости прессовок10-163, спеканию при температуре 1250-1280 С в восстановительной атмосфере например, диссоциированном аммиаке, при этом обеспечивается фиксирование полученной впроцессе прессования пористости 1 таккак желеэохромистые материалы спекаются, как правило, в .твердой фазе) иобразование прочного металлическогоконтакта между порошковыми частицами,а также происходит гомогенизация сплава. Затем заготовки доуплотняют придавлении 1400-1600 МПа. После чегопроводят цементацию при 10280 С в течение 1 ч и повторно цементируют втечение 8-10 ч. Для придания изделиюобъемной прочности и твердости засчет образования мартенситной структуры проводят закалку при 96010 С иотпуск при 190 ф 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 12в составе высоколегированной сталиПХЗО); углерод 0,2; железо 87,8.В таблице приведены режимы получения спеченного материала иэ желеэохромистой композиций по предлагаемомуспособу и свойства полученного материала.Термостойкость определяют путемомногократного нагрева до 700 С иобыстрого охлаждения в воде до 20 С.Относительную износостойкостьопределяют в потоке гидроабразивнойструи при угле атаки 30 о. В качествеабразива используют кварцевый песок ствердостью 1100-1200 НУ. В качествеэталона для сравнения используютО г ь 11 Ч О о 1оХ о ф Т Б о у 11 О) 1 СХ 1 Я 111 Я 1 СЕф а с щ 1дО 1 1- 1 К с э Оао кта хО 11 О1 1- ОСоставитель И.СоловейРедактор Б.Лушникова- ТехредИ.ТеперфКорректор О, Билак Заказ 7122/11 Тираж 813 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытийПодписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,7 10 ММ 33 8Как следует из приведенных в таб, в 1,чраза при одинаковой относиливе данных, предлагаемый способ в тельной износостойкости. Ожидаемый сравнении с известным обеспечивает экономический эффект составит повышение термостойкости изделий 200 тыс.руб. в год