CS209604B1 - Mechanické práškové železo - Google Patents

Description

SOCIALISTICKÁ I POPIS VYNÁLEZU

' '·* 1 * K AUTORSKÉMU OSVĚDČENI U 209604 (Π) (Bl)

/22/ Přihlášené 11 12 78/21/ /PV 8203-78/ (51) int. Cl.3C 22 C 33/02

ÚŘAD PRO VYNÁLEZY

A OBJEVY (40) Zverejnené 29 08 80(45) Vydané 15 02 83 (75)

Autor vynálezu ŠALAK ANDREJ ing. CSc., KOŠICE (54) Mechanické práškové železo 1

Vynález sa týká práškového železa určeného predovšetkým na výrobu difúzne predlegovanýchpráškov a spekaných legovaných predmetov postupmi práškovej metalurgie, ktorým sa dosahujúvyššie vlastností.

Na výrobu tvarových predmetov cestou práškovej metalurgie na báze železa, okrem prípadov,v ktorých sa používajú úplné predlegované prášky vyrábané rozstrekovaním taveniny, ako výcho-diskový materiál sa používá práškové železo. V technickej praxi najrozširenejšie je hubovitépráškové železo, vyrábané redukciou roznych druhov kysličníkov železa a rozstrekované práškovéželezo, vyrábané rozstrekovaním taveniny kovu vzduchom, inertnými plynmi alebo vodou. Abypráškové železo splňovalo požiadavky práškovej metalurgie na jeho vlastnosti, s ohladom na jehopoužitie na výrobu spekaných tvarových súčiastok, před použitím sa obvykle ešte tepelne spracu-je a často sa upravujú níektoré jeho vlastnosti, ako napr. granulometrické zloženie osievaním.

Pokial sa vyskytujú nějaké rozdiely vo fyzikálnych alebo technologických vlastnostiachtýchto druhov práškového železa, napr. v 1isovatelnosti alebo v mechanických vlastnostiachz nich vyrobených spekaných súčiastok, tieto rozdiely sa pripisujú menším odchýlkam v ichfyzikálnochemických vlastnostiach, sposobeným výrobnými postupmi. Z hladiska použitelnosti,obidva druhy práškového železa pre konkrétné aplikácie sa považujú za rovnocenné. Jeden zosposobov výroby legovaných spekaných predmetov je ich výroba zo miešaných práškov. Podstatatohoto spósobu spočívá v tom, že k práškovému železu sa pridajú práškové legúry, s výhodous mastivom.

Po premiešaní z takejto práškovej zmesi sa lisujú tvarové predmety v zavretých nástrojoch,alebo sa takáto prášková zmes válcuje. Po takomto zhutnění za studená následuje vždy spekaniev ochranných atmosférách. Počas procesu spekania, ktoré sa robí pri teplotách pod bodom tavenia 209604 209604 2 základného kovu, dochádza jednak k vytvoreniu pevného kovového telesa, jednak k nalegovaniučastíc základného práškového železa vo výlisku přidanými legujúcimi prvkami.

Hlavným nedostatkem rozetrekovaných i hubovitých druhov práškového železa, pri ich použitína výrobu spekaných legovaných predmetov cestou miešaných práškov je, že samé legovaniejednotlivých častíc práškového železa vo výlisku, ktoré sa deje difúziou legujúcich prvkovv tuhom stave, trvá dlho. Pre skrátenie doby legovania, a tým spekania, sa používajú vyso-ké teploty, často nad 1 200 °C, aby sa doaiahla dostatočne homogénna Struktura takýchto raate-riálov i vyhovujúce vlastnosti. Je to sposobené predovšetkým tým, že tieto druhy práškovéhoželeza, ich částice, majú poměrně hrubozrnnú štruktúru, charakterizovánu střednou velkostoumetalografického zrna ferritu, ktorá je váčšia ako 20/um, často okolo 35 /um.

To znamená, že za týchto podmienok, při bežne používanej velkosti častíc prášku menšejako 100 alebo 160 μ®, je v jednotlivých časticiach prášku malý počet hraníc metalografic-kých zrn, ktorých počet sa zmenšuje so zmenšováním velkosti východiskovéj částice· V takýchtoprípadoch difúzne nalegovanie týchto častíc práškov vo výlisku přidanými legujúcimi prvkamisa deje prevážne formou objemovej difúzie, ktorá je potom pre celý proces spekania a legovaniaurčujúcim činitelom. Přitom objemová difúzia prebieha až o niekolko rádov pomalšie ako difú-zia po hraniciach zrn. Ciastočné zníŽenie nepriaznivých dosledkov tejto skutočnosti, ktorésa prejavujú nehomogenitou Struktury a nižšími vlastnostami predmetov, by vyžadovalo zvýšeniespekacích teplot a predíženie doby spekania, čo by vyžadovalo vysoké výrobné náklady.

Vyššie uvedené nedostatky odstraňuje použitie mechanického práškového železa, vyrábanéhomletím kúskov nízkouhlíkovej ocele s výhodou vo vířivých nárazových mlynoch žíháním a navýrobu legovaných práškov difúziou alebo pre výrobu legovaných predmetov. Týmto výrobným postupom vyrobené práškové železo, ak sa po mletí za studená žíhá priteplotách nižších ako 900 °C, s výhodou pri teplotách v rozsahu 550 až 800 °C, má jemnozr-nú štruktúru, chrakterizovanú velkostou metalografického zrna menšou ako 20 ^im, s výhodou,podlá teploty žíhania, menšou ako 10/um, čo je novou objavenou vlastnostou tohto práškové-ho železa. V tomto případe, v každej částici práškového železa je úměrně so zmenšováním vel-kosti jeho metalografického zrna, sa zváčšuje počet hraníc zrn. To má za následok, že nale-govaníe takýchto Častíc prášku vo výlisku pri spekaní legujúcim prvkom sa deje přednostně di-fúziou po hraniciach zrn, ktorá má o niekolko rádov rýchlejší priebeh ako pri hrubozrnnýchpráškov objemová difúzia. Výhodou použitia tohto práškového železa 8 novoobjavenou jemnozrnnou Strukturou je, Že prirovnakých podmienkách spekania, ako v případe rozstrekovaného a hubovitého práškového železa,sa dosiahne podstatné rovnoměrnějšie nalegovanie celého objemu spekaných predmetov, čo saprejaví vyššími fyzikálnymi vlastnostami. Ďalej je možné z uvedených dSvodov prevádzat. speka-nie pri nižších teplotách, a to nielen pri teplote 1 100 °C, ale*aj pri teplotách pod 900 °C,čo sa doteraz pre legované materiály v práškovej metalurgií ešte nepoužívalo. Ďalšou výhodou je, že za daných podmienok spracovaňia sa lepŠíe vyuŽijú vlastnosti le-gúr, čo vo vybraných prípadoch vedie i ku zníženiu ich prídavkov v porovnaní s rozstrekovanými'hubovítým práškovým železom. Zníženie spekacích teplot a popřípadě skrátenie doby sa priaz-nivo odrazí v úsporách energie. Spomínané nevýhody potvrdzuje aj nasledujúci příklad. Příklad

Na výrobu spekanej mangánovej ocele bolo použité v jednom případe mechanické práškové že-lezo podlá vynálezu s velkostou častíc menšou ako 160 <um, a velkostou metalografického zrnaferritu 12 μη a v druhom případe rozstrekované práškové železo s velkostou Častíc menšou ako160 pm a s velkostou metalografického zrna 35 p. K týmto druhom práškového železa bol přidanýv hmotnostnej koncentrácii /6 Z/ uhlíkový feromangán a 1 % steranu zinočnatého ako mazadlo. Z týchto práškových zmesí po premiešaní boli vylisované za studená normalizované trhacie tyčky

Claims (1)

1. 3 209604 tlakom 589 MPa, ktoré bolí potom súčasne spekané v retortovej pecí v štiepenom cpávku, v jednompřípade pri teplote 1 120 °C po dobu 3 hodin a v druhom případe pri teplote 875 C po dobu 1 hodin. Po takomto spracovní pri teplote 1 120 °C sa dosiahla pri vzorkách z mechanického práško-”3 vého železa podlá vynálezu hustota 7,12 g.cra , medza pevnosti 886 MPa, tažnost 4 % a tvrdost 179 HV10. Pri vzorkách rovnako spracovaných z rozstrekovaného práškového železa sa dosiahla -3 , . hustota 6,95 g.cm , medza pevnosti 639 MPa, tažnost 3,4 % a tvrdost 150 HV10. Spekanim pnteplote 875 °C v případe mechanického práškového železa sa dosiahla hustota 6,73 g.cm , medza pevnosti 496 MPa a tvrdost 205 HV10. Naproti tomu pri výliskoch připravených na báze rozstreko-~3 váného práškového železa sa dosiahla hustota 6,73 g.cra , medza pevnosti 138 MPa a tvrdost142 HV10. Tieto výsledky zretelne ukazujú na výhody, aké zabezpečuje použitie mechanickéhopráškového železa v oblasti výroby legovaných spekaných predmetov. Mechanické práškové železo, podlá vynálezu, je možné využit tíež aj na výrobu difúznepredlegovaných práškov, pričom sa dosiahne rovnoměrnějšie ich nalegovaníe ako v případe ostat-ných druhov práškov. Takéto predlegované prášky sa vyznačujú ešte dobrou lisovatelnostouv porovnaní s úplné předl egovánými práškami, vyrábanými rozstrekovaním a je možné ich úspěšněpoužit na výrobu spekaných predmetov s vysokými vlastnostami. Nakolko difúzne predlegovaniepráškov sa robí pri teplotách nižších ako 900 °C, aby sa nespekali, pri rozstrekovaných práskochsa dosiahne len velmi obraedzené nalegovaníe, takže sa strácajú určité výhody tohoto postupu. Mechanické práškové železo a jeho používanie v práškovej metalurgii je známe. Tento druhpráškového železa patří v skutočnosti k najstaršíra. Používalo sa ale iba na výrobu železných,nelegovaných spekaných výliskov, kde sa teraz novoobjavená vlastnost, jemnozrnnost, nemohla pre-javit, preto nebola ani skúmaná a všetky druhy práškového železa, vrátné mechanického, sapovažovali za rovnocenné. Nakolko výroba mechanického práškového železa vo vířivých mlynoch jemenej ekonomická ako výroba rozstrekovaných a hubovitých druhov práškového železa a pretožezo spomínaných dovodov nebola známa jeho vysoká štruktúrna aktivita, daná jemnozrnnostouštruktúry, vo váčšine štátov sa přestalo vyrábat. S novou, teraz objavenou, vlastnostou před-stavuje mechanické práškové železo nové možnosti pre výrobu spekaných legovaných ocelí a pred-metov bez zvyšovania obsahu a změnu druhu legúr, iba využitím existujúcich výhodných struktur-nych vlastnostní. PREDMET VYNÁLEZU· Použitie mechanického práškového železa, vyrábaného mletím kúskov nizkouhlíkovej oceleza studená, s výhodou vo vířivých nárazových mlynoch a žíháním na výrobu difúzne predlegova-ných práškov a spekaných legovaných predmetov. Severografia. n. p.. závod 7. Most