Разработка технологии низкотемпературного спекания легированной порошковой стали

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 621. 73
А. М. Буров, Д. Н. Гурулев
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО СПЕКАНИЯ ЛЕГИРОВАННОЙ ПОРОШКОВОЙ СТАЛИ
Волгоградский государственный технический университет
(e-mail: omd@vstu. ru)
В статье описан технологический процесс получения пористых порошковых материалов с использованием в качестве легирующих элементов бронзы Бр010 и сульфида цинка вместо меди. В этом случае процесс спекания проходит в присутствии жидкой фазы, что улучшает растворение компонентов в железной матрице и повышает физико-механические свойства порошковой стали.
Ключевые слова: порошковые материалы, штамповка, лигатура, спекание.
This paper describes a process of obtaining porous powder materials while using Br010 bronze and zinc sulfide instead of copper as alloying elements. In this case, the sintering process takes place in the presence of liquid phase, which improves the dissolution of the components in the iron matrix and improves the physical and mechanical properties of powder steel.
Keywords: powder materials, stamping, alloy, sintering.
Получение порошковых спеченных изделий с высокими физико-механическими свойствами всегда являлось актуальной задачей порошковой металлургии. Как правило, улучшение эксплуатационных свойств конструкционных порошковых изделий ведется в двух направлениях: 1 — создание беспористых порошковых материалов- 2 — улучшение их легирования.
В качестве легирующих добавок для конструкционных порошковых материалов, получаемых смешиванием порошковых компонентов, наибольшее применение получили: графит с температурой спекания от 1050 °C, медь — от 1100 °C, никель — от 1150 °C и хром — от 1200 °C.
Существующая практика показывает, что снижение температуры спекания существенно продлевает срок службы печного оборудования. В этой связи применение лигатур, позволяющих снизить температуру спекания, также является актуальной задачей.
Цель настоящей работы — подбор лигатур для пористых порошковых материалов, спекаемых при пониженных температурах.
В предложенной технологии приготовление шихты [1] осуществляли смешиванием порошковых компонентов, прессование образцов проводили до плотности 82−85%, спекали образцы при 1060−1080 °С.
Выбор легирующих компонентов порошкового конструкционного материала определяли из условия наименьшей температуры спекания.
В качестве материала аналога выбрана порошковая сталь СП30Д6 с содержанием меди в структуре около 6%, что, по данным работы [2], близко к оптимальной растворимости. Однако введение меди в чистом виде признано не-
целесообразным, так как ее температура плавления 1083 °C, и для снижения термодинамической устойчивости компонентов необходимо повысить температуру спекания до 1100−1150 °С.
Взамен меди в нашем случае в шихту вводилась бронза Бр010 в количестве, соответствующем оптимальной растворимости меди, т. е. около 7%. Температура плавления бронзы около 980 °C, следовательно, спекание проходит в присутствии жидкой фазы, что положительно сказывается на растворении компонентов в железной матрице и на улучшении физикомеханических свойств порошковой стали.
В некоторых работах [3, 4] изучалось взаимодействие железа с сульфидами и было доказано, что взаимодействие сульфидов с железной матрицей происходит при температурах более низких, чем температура их разложения в индивидуальном состоянии. Кроме этого, сульфиды выполняют роль модификатора в порошковых сплавах и при взаимодействии с железной матрицей влияют на характер структу-рообразования сплава стали. Например, введение в шихту в малом количестве (0,4… 0,8%) сульфида цинка (2и8) влияет на получение в структуре мелкодисперсного перлита. Известно, чем мельче зерно, тем больше суммарная площадь их границ и тем больше сопротивление пластической деформации. Влияние размера зерна на предел текучести от по формуле Холла-Петча:
где ом — прочность монокристалла- ку — коэффициент упрочнения- ё — размер зерна.
у
Таким образом, измельчая зерно, мы тем самым увеличиваем прочностные свойства материала.
Представляется целесообразным отметить и положительное влияние серы на режущие свойства стали, а сульфид цинка играет роль смазки и пластификатора при прессовании шихты.
Характерной особенностью спекания таких прессовок при температуре 1060−1080 °С является увеличение образцов еще в большей степени по сравнению с порошковой сталью, содержащей только бронзу. Испытания механических свойств показали: предел прочности образцов пористой порошковой стали, полученной из шихты, в состав которой входит Бр010 и 2п8, составляет 300. 390 МПа (30. 39 кг/мм2), что превышает прочностные свойства порошковой
Микроструктура порошковой стали легированной: ~ 0,3% С- ~7% Бр010- ~0,6 7пБ с отпечатками измерения микротвердости (х 200)
стали, полученной из железа, меди и графита и спеченной при температуре 1100−1150 °С.
Микроструктура порошковой стали, полученной из шихты с составом железо (Бе), бронза (Бр010), сульфид цинка (2п 8) и графит © приведена на рисунке. В структуре наблюдаются участки (~30%), которые классифицируются как перлит. Остальная площадь при травлении окрашивается в темно-серые и светло-серые цвета с избыточными выделениями внутри зерен. Микротвердость светло-серых участков составляет 1850. 2850 МПа и слишком высока для обычного феррита. Вероятно, это твердый раствор меди и других легирующих элементов в железной матрице.
Таким образом, применение бронзы взамен меди и введение сульфидов цинка в порошковую шихту позволяет получать мелкозернистые пористые порошковые стали при пониженных температурах спекания с высокими прочностными свойствами.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Патент на изобретение № 2 386 516 «Шихта на основе порошка железа для получения спеченного материала». Приоритет изобретения 16. 10. 2007.
2. Медь в черных металлах / Под редакцией И. Ле Мэя и Л. М. -Д. Шетки. — М.: Металлургия, 1988. — 312 с.
3. Альтман, В. А. Влияние легирования на физикомеханическое взаимодействие и фрикционные характеристики порошковых материалов с твердыми смазками /
В. А. Альтман [и др.] // Порошковая металлургия. — 1980. -№ 2. — С. 67−69.
4. Солнцев, В. П. Особенности выбора компонентов порошковых износостойких материалов, предназначенных для экстремальных условий эксплуатации / В. П. Солнцев, А. В. Степичев // Порошковые конструкционные материалы. — Киев ИПМ АН УССР. — 1989. — С. 42−49.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой