CS207101B1 - Powder iron for making the sintered non-alloyed and alloyed pressings and method of making the same - Google Patents

Description

POPIS VYNÁLEZU

K AUTORSKÉMU OSVEDČENIU 207 101 (11) (Bl) ČESKOSLOVENSKASOCIALISTICKÁREPUBLIKA( 1S )

(6I) (23) Výstavná priorita(22) Přihlášené 07 12 79(21) BV 8517-79 (51) Int Cl.3 B 22 P 9/04

ÚftAD PRO VYNÁLEZY

A OBJEVY (40) Zverejnené 15 09 80(45) Vydané 01 11 83 (75)

Autor vynálezu ŠALAK ANDREJ ing. CSo., KOŠICE, BOHUŠ LADISLAV ing., DOLNÍ KUBÍN (54) Bráškové železo pre Výrobu spekaných nelegovanýoh a legovaných výlis- kov a sposob jeho výroby 1

Vynález aa týká práškového železa, ktoré aa vyznačuje zvýšenou difúznou aktivitou,ktorá umožňuje dosiahnuť vysoké fyzikálně a mechanické vlastnosti aúčiastok vyráběných pos-tupmi práškovej metalurgie bez zvyšovania množstva a druhu legujúcioh prvkov.

Spekané aúčiaatky z legovaných ocelí aa vyrábajú prevažne dvoma sposobmi. V jednompřípade aa používajú predlegováné prášky, vyrábané rozstrekovaním taveniny kovu požadova-ného chemického zloženia. V druhom případe aa připravujú práškové legované zmeai, pozostá-vajúce z práškového železa, ku ktorému aa pridávajú legujúce prvky taktiež vo formě práš-kov. Z takýchto legovaných práškových zmesí, obvykle a prídavkami mazadla, aa liaujú vý-lisky, ktoré aa potom spekajú v ochranných plynných atmosférách za zvolených teplotnýchpodmienok. Nespekané a spekané výlisky aa často zhutňujú dynamicky za tepla v záujme zvýše-nia vlastností týchto výliskov predovšetkým oestou zníženia až odstránenia ioh pórovitosti.V případe výroby spekaných ocelových aúčiastok z miešanýoh práškov k nalegovaniu východis-kových častíc práškového železa přidanými legujúcimi prvkami dochádza vo výlisku počas spe-kania difúziou v tuhom stave. Tento proces, potom v závislosti od podmienok spekania a fy-zikálnych vlastností komponentov sústavy, rozhoduje o stupni nalegovania, o chemickej aštruktúrnej homogenita materiálu a tým o konečných vlastnostiaeh materiálu a súčiaatky. Vporovnaní s předlegovanými práškami, výhodou výroby spekaných legovaných výliskov z mieša-ných práškov je ioh podstatné vyššia lisovatelnosť, nižšie opotrebenie nástrojov, vačšia 207 101 207 101 2 pohotovost· vo výrobě s ohíadom na požiadavky odberateíov na vlastnosti výllskov a osikovéaj nižšia oena hotovýoh súčiastok. Určitou loh nevýhodou je zasa vačšia ohemloká a štruk-túrna nehomogenlta materiálu, ktorá ale nemusí mať v každou případe zhoršujúoi vplyv namechanická alebo iné funkčná vlastnosti výlisku. Předlegováná prášky, ktorá sú drahšle ahoršie spraeovatelné, uprednostňujú sa preto tam, kde sa kladle zvýšený doraz právě na vy-soká ohemiokú a štruktúrnu homogenitu materiálu výlisku. V případe použitia práškovýohzmesí na výrobu legovaných výllskov, čo doteraz z uvedených dávodov v práškovej metalurgiipřevláda, i kež sa pridajú prvky, ktorá počas spekanla vytvárajú kvapalnú fázu na urýohle-nle difúznych pochodov rovnoměrnějším a rýohlejším rozdělením legúry po povrohoch častícpráškového železa vo výlisku, legovanie samáho jadra častíc práškového železa prebieha vždydifúziou legujúoioh prvkov v tuhom stave. Snahou přitom ale je, aby sa částice práškovéhoželeza v oelom výlisku nalegovali pri najnižšej teplote a za čo najkratšiu dobu. To ukazu-je, že oelý proces spekanla a legovania takýohto materiálových sústav bude ovplyvňovanýmitými vlastnostem! systému, ktorá určujú prooesy difúzie. Pre výrobu spekaných nelegovanýoha legovaných výllskov z miešaných práškov sa používá doteraz najma hubovitá prášková žele-zo, ktoráho sa vo svetovom meradle najviacej vyrába a rozstrekovaná prášková železo.

Hlavným nedostatkom obidvooh spomínanýoh druhov práškového železa je, že majú poměrněhrubozrnnú štruktúru, ktorá je výsledkom ich doterajšleho spásobu výroby. Hubovitá práško-vé železo sa vyrába redukciou prírodných alebo technických kysličníkov železa najčastejšiepri teplotách 1100 až 1300 °C, čiže v oblasti austenitu. Tým je v rozhodujúoej miere ov-plyvnená aj velkost’ metalografického zrna feritu častíc tohto práškového železa. Rozstre-kované práškové železo sa vyrába rozstrekovaním taveniny kovu vzduohom, inertnými plynmialebo vodou. 7 tomto případe lde teda opat* o poměrně hrubozrnnú liaou štruktúru. Nasledu-júoe žíhanle obidvooh druhov práškového železa, pri ktorom ide predovšetkým o zníženie ob-sahu kyslíka, zásadné už nezmení charakter ich štruktúry, pričom mSže ale dojet* ešte k dai-šiemu rastu metalografického zrna. Velkost’metalografického zrna feritu týohto druhov práš-kového železa v stave používanom v práškovej metalurgii je v rozsahu 20 až 60 jxm, najčas-tejšie okolo 30 £im. V takýchto prípadoch nalegovanie jadra častíc práškového železa s hru-bozranou štruktúrou legujúoim prvkom prebieha prevažne formou objemovej difúzie, a to jeprooes poměrně pomalý. Pre doslahnutie vyhovujúoej ohemiokej a strukturně homogenity avlastností legovanýoh výllskov, připravovaných z takýchto práškov železa, ktorých mikrotvr-dosť feritu, stanovená mikrotvrdomerom pódia Hannemanna, určujúoim tvrdost· pódia Viokersapri zatežení 20 g (dále pouze jeho mikrotvrdost HVM) nepřevyšuje hodnotu 160 a příslušnýchlegúr, tieto sa spekajú pri poměrně vysokých teplotách, a to až 1280 °C a za dlhšiu dobu,ako napr. v případe použitia predlegovaných práškov.

Vyššie uvedené nevýhody nemá práškové železo pre výrobu spekanýoh nelegovanýoh a le-govanýoh výllskov podlá vynálezu, ktoráho podstata spočívá v tom, že má velkost’metalogra-fického zrna feritu menšiu ako 20 jun. Predmetom vynálezu je tiež sposob výroby Uvedenéhopráškového železa, ktoráho podstata spočívá v tom, že hubovitá alebo rozstrekovaná práško-vé železo s veíkosteu častíc, stanovovanou šitovým rozborom, s výhodou vačšou ako 100 pm,s veíkosteu metalografického zrna vačšou ako 20 pm a s mikrotvrdosteu HVM feritu menšou 3 207 101 180, sa deformuje za studená, s výhodou mletím, válcováním alebo posobením rázovéj energiei za spolupoísobenia vibráolí k dosiahnutiu hodnot mikrotvrdosti HVM feritu 180 až 450, po-tom sa práškové železo žíhá pri teplotách 500 až 900 °G po dobu 0,5 až 5 h, s výhodou vredukčněj plynnéj atmosféře. Výhodou riešenia podlá vynálezu je, že uvedeným zjemněním štruktúry práškového železasa zvačší oelková dížka hraníc jeho metalografických zrn feritu, takže v týohto prípadoohdifúzia legujúoeho pivku počas spekania do jadra jednotlivých Častíc práškového železa vovýlisku, ktorýoh velkosť sa určuje najčastéjšie šitovým rozborom, bude prebiehať prevažneformou difúzie po hraniciach zrn, a to je proces, ktorý je o niekolko rádov rýchlejší akoobjemová difúzia, ktorá takto převažuje pri legovaní práškového železa s hrubozrnnou štruk-túrou, akú má hubovité a rozstrekované práškové železo vyrábané doterajšimi postupmi. Zmen-šením metalografického zrna feritu jednotlivých častíc práškového sa zmenšujú potom výraz-né aj nutné difúzne dráhy na ich nalegovanie v celom objeme. Riešením podlá vynálezu sateda zrýchli jednak proces spekania nelegovaných výliskov v dosledku prevažujúcej difúziepo hraniciach zrn, jednak proces spekania legovania výliskov připravovaných z miešanýchpráškov. To vytvára podmienky pre dosiahnutie vysokých fyzikálnych a mechanických vlast-ností spekaných výliskov, a to ako v stave spekanom, tak aj v stave napr. po kovaní alebopo inom meohanickom alebo tepelnom spracovaní, v porovnaní s prípadom použitia rozstreko-vaného alebo hubovitého práškového železa s hrubozrnnou štruktúrou, ako sú tieto druhypráškového železa doteraz vyrábané a dodávané. Vynálezom sa rieši aj spSsob dosiahnutia-potrebnej jemnozrnnosti štruktúry jednotlivých častíc uvedených obidvoch druhov práškovéhoželeza. Příklad

Hubovité práškové železo s veíkosttou častíc v rozsahu 150 až 400 £tm bolo podrobenédeformácii za studená vo vírivom nárazovom mlýne po dobu 8 hodin na vzduchu. Po tejto de-formácii, ktorá z fyzikálnych hiadísk i s ohladom na rozdielnu velkost’ častíc práškovéhoželeza nemože zabezpečit’rovnaký stupeň deformačného spevnenia» oelej vsádzky, mali jednot-livé částice práškového železa mikrotvrdosť HVM, stanovená nh metalografickom výbruse, vrozsahu 250 až 380. Potom bolo toto práškové železo v stave po vykonanej deformácii za stu-dená žíhané pri teplote 750 °C po dobu 2 hod. v štiepenom čpavku. Po tomto spracovaní prijednotlivých časticiach práškového železa sa dosiahla velkost’ metalografického zrna ferituv rozsahu 8 až 12 jun, čo splňuje podmienky vynálezu. Přitom použité hubovité práškové žele-zo vo východiskovom stave málo středná velkost*metalografického zrna feritu 35 Jim. Práškovéželezo spracované uvedeným postupom podlá vynálezu, s dosiahnutou jemnozrnňou štruktúrou,splňuje podmienky pre prednostný priebeh difúziá legujúcioh prvkov pri spekaní z miešanýchpráškov připravovaných legovaných výliskov přednostně po hraniciach metalografických zrna tým pre dosiahnutie vyšších vlastností spekaných výliskov. fialšou výhodou práškového železa podlá vynálezu je, že zabezpečuje zníženie spotřebyčasto deficitných a drahých legúr v dosledku ich rovnoměrnějšieho rozdelenia v objeme spe-kaného výlisku spomínanou difúziou po hraniciach jemnozrnnej štruktúry a tým ich lepšieho

Claims (2)

1. 207 101 4 využitia v prospěch, požadovanýoh vlastností. Súčasne sa dosahuje 1 zníženie spraoovatei-ských nákladov, pretože takéto materiálové sústavy je možné spekať i pri nižších teplotáohako výlisky připravené z doterajšíoh druhov hubovitého alebo rozstrekovanóho práškového že-leza, čo prispieva aj k zníženiu spotřeby energií. PREDMET VYNÁLEZU

   1. Práškové železo pre výrobu spekaných nelegovanýoh a legovaných výliskov vyznačenétým, že má velkost’ metalografických zrn feritu menšiu ako 20 jim.
2. 2. SpSsob výroby práškového železa pódia bodu 1 vyznačený tým, že hubovité alebo roz-strekované práškové železo, s výhodou s veikostbu častíc s výhodou vačšou ako 100 gim, s velkostbu metalografického zrna feritu vačšou ako 20 jdi a s mikrotvrdostfou HVM feritu menšouako 180 sa podrobí deformácii za studená, s výhodou mletím, valoovaním alebo působením rá-zové j energie i za spoluposobenia vibrócií k dosiahnutiu hodnot mikrotvrdosti VHM feritu180 až 450, potom sa práškové železo žíhá pri teplotáoh 500 až 900 °C po dobu 0,5 až 5 h, s výhodou v redukčněj plynnéj atmosféře. Vytiskly Moravské tiskařské závody,provoz 12, Leninova 21, Olomouc Cena: 2,40 Kčs