CS211657B1 - Predzliatina na legovanie práškových kovov - Google Patents

Description

1 211657

Vynález sa týká predzliatiny na legovanie práškových kovov určených na výrobu legova-ných spekaných predmetov připravovaných z miešaných práškov postupní práškovej metalurgie, V práškovej metalurgii sú známe dva hlavně spósoby výroby legovaných spekaných predmetovna báze železa. V prvom radě sa používajú úplné predlegované ocelové prášky vyrábané rozstre-kovaním legovanej taveniny, takže potom obsah legujúcich prvkov v jednotlivých časticiachprášku odpovedá chemickému zloženiu taveniny. Druhý sposob spočívá v príprave práškovej zrně-si pozostávajúcej prevažne zo železného prášku a príslušnej práškovej legúry v odpovedájúcomranožstve. Takáto zmes po premiešaní obvykle s prídavkom mazadla sa potom spracováva najčastej-šie lisováním a spekaním, popřípadě dalšími postupmi na legované predmety, prevažne na stro-jové súčiastky. Výhodou rozstrekováných pred1egovaných práškov je ich vysoká chemická homoge-nita, Čím sa zabezpečuje aj odpovedajúca vysoká chemická a štruktúrna homogenita z nich vy-robených spekaných predmetov.

Ich hlavnou nevýhodou je vyššia tvrdost, čo zhoršuje aj ich zlísovateínost a zvyšuje ajopotrebenie lisovacích nástrojov a vyššia cena. Výhodou miešaných legovaných práškov je zasaich vyššia z 1 i sovateInost , nižšia cena a prevádzková pohotovost v príprave žiadaných legova-ných zmesí pře jeunotlivé prípády aplikácie. V případe miešaných práškov legúry sa pridávajúk železnému prášku vo formě práškov elementárnych kovov alebo roznych predzliatin obsahujúcichpotřebné prvky. V případe výroby spekaných materíálov legovaných prevažne mangánom alebomangánom a niektorými dalšími prvkami cestou miešaných práškov, mangan sa přidává taktiež voformě manganového prášku, napr. elektrolytického manganu, alebo vo formě práškov ferozliatin,ktoré obsahujú mangan najčastejšie v hmotnostnom množstve 40 až 80 Z, uhlík v hmotnostnommnožstve 0,2 až 0,8 Z a v niektorých prípadoch aj křemík v hmotnostnom množstve 14 až 25 Z.Přitom sú to ferozliatíny vyrábané pre metalurgický priemysel.

Je známy tiež sposob pridávania manganu k železnému prášku vo formě mangánom ditúznepřed 1egovaných práškov z bodových 2drojov podlá autorského osvedčenia SU č.466 066, v ktoťýchobsah manganu bývá najčastejšie v rozsahu hmotnostnej koncentrácie 5 až 40 Z. Přitom stálýmproblétnom, ktorý bráni r oz s i ahl e j š iemu zavádzaníu výroby mangánom legovaných oceLí, popřípaděaj chrómom, aj vysoká afinita týchto prvkov ku kyslíku, pretože odstraňovanie kyslíka z o-chrannej plynnej atmosféry na také hodnoty, aby najma pri ohřeve na spekaciu teplotu nedošlok oxidácii. týchto prvkov, by bolo velmi nákladné. 2 tohto dóvodu osobitne pre potřebypráškovej metalurgie bola vyvinutá známa predz 1iatina, ktorá obsahuje v hmotnostnej koncentrá-cii mangan, chróm, molybdén v množstve po 20 Z, uhlík v množstve 5 až 8 Z a zvyšok železo.Přitom móže byt niektorý z prvkov, okrem raangánu nahradený iným prvkov, ale zásadné predzlia-tina obsahuje všetky legujuce prvky v rovnakom množstve.

Doterajšie známe formy pridávania manganu ako legúry k železnému prášku na výrobu spe-kaných predmetov postupmi práškovej metalurgie majú nasledujúce hlavně nevýhody, čistý kovo-vý mangan je poměrně drahý a uhlík v případe potřeby sa musí v sústave přidávat vždy v inejformě, napr. vo formě grafitu. Ďalej v případe potřebného legovania materiálu aj dalšímiprvkami, tieto sa musia opátovne přidávat osobitne vo formě práškov, čo bráni rovnomernejŠie-mu rozdeleniu jednotlivých prvkov vo výlisku. Přitom podlá doterajších údajov na hlavný ne-dostatek manganu sa považuje vysoká afinita ku kyslíku a tým možnost jeho oxidácie i vo vý-lisku najma počas ohřevu na spekaciu teplotu.

Tento problém má riešíť predtým spomínaná predzliatina s obsahora mangánu a ostatnýchprvkov v hmotnostnej koncentrácii po 20 Z, čím úraerne jeho koncentrácii v zliatine znížila saaj jeho afinita ku kyslíku. Takýto doterajší přístup k legovaniu cestou miešaných práškov vy-chádza z představy, že sám proces legovania sa deje iba v tuhora stave. Z toho dóvodu nevýho-dou predzliatin s uvedeným zníženýra obSah‘ďm*mangánu predovšetkým je, že neuvažuje sa prinich sublimácia mangánu počas ohřevu na spekaciu teplotu a v priebehu spekania. Znížením obsa-hu mangánu v sústave sa znížila totiž jeho aktivita a tým aj intenzita sublimácie. To má zanásledok, že v skutočnosti sa zvýšila možnost oxidácie mangánu vo výlisku tým, že je nedosta-tečný vznik pár mangánu, z ktorých část aj uniká cez póry výlisku do atmosféry, kde reagu- 21 1657 je 8 kyslíkom z atmosféry za vzniku kysličnikov manganu, ktoré sú prevažne unášané plynnouatmosférou. V případe vySšieho obsahu kyslíka v atmosféře je potřebný aj vznik vdčšieho množstvapár mangánu a tento by sa mal naopak přidávat v Čo najvyššej koncentrácií. Tým bý sa tiežvyššími kOncentráciami optimálně využili aj spevňujúce účinky mangánu na vlastnosti spekanýchocelí. ĎalŠou nevýhodou doterajšej predzliatiny je, že v rovnakora množstve ako mangan apopřípadě chróm, sa přidává aj drahý a deficitný molybden, popřípadě aj vanád.

Uvedené nevýhody odstraňuje predzliatina na legovanie práškových kovov podlá vynálezu,určených na výrobu spekaných legovaných ocelových materiálov z miešaných práškov, ktorá sapřidává v práškovej formě k Železnému alebo rozstrekovanému predlegovanému ocelovému prášku,pričom takáto prášková zraes obvykle s prídavkom mazadla sa spracuje postuprai práškovej me-talurgie na súčiastky. Podstata vynálezu spočívá v 'tom, že predzliatina vzhladom k 100 Xhmotnostně] koncentrác.ii všetkých zložiek obsahuje 30 až 80 % mangánu, 0,5 až 10 % uhlíka,aspoň jeden z prvkov zo skupiny zahrňujúcej chróm, molybden, vanád, křemík, nikel a zvyšokdo 100 7» železo a znečisteniny. Výhodou predzliatiny podlá vynálezu predovšetkým je, že obsahuje mangán v takej najvyššejkoncentrácii, akú možno dosiahnut pri jeho metalurgickej výrobě s prídavkami ostatných prvkovv uvedených končentráciach, a vždy vo vyššej končentráci i, ako je koncentrácia ktoréhokoIvekz dalších prvkov, ktoré predzliatina obsahuje, ktorými sa odlišuje od obvyklých ferozliatin.Tým sa v prvom radě zabezpečuje vysoká aktivita mangánu ako legúry počas ohřevu a spekaniatouto predz 1iatinou legovaných súčiastok a tým aj vznik jeho pár sublimáciou v najvyššejmiere v závislosti od teploty.

Vznikajúce páry mangánu takto kondenzujú rovnoměrně na povrchoch častíc železného práškualebo predlegovaného ocelového prášku v rozsahu otvorených pórov vo výlisku, odkial dalšienalegovanie vnútra častíc prebieha už difúziou legujúcich prvkov v ťuhom stave. To zabezpeču-je velmi rychle a rovnoměrné nalegovanie železného prášku i vyššími obsahmi mangánu ako ostat-ných prvkov, čím sa využije lepšie aj vysoký spevňujúci účinok mangánu. Súčasne predzliatinoupodlá vynálzu sa pridávajú aj dalšie prvky, ale obvykle s nižšou koncentráciou ako mangán,čím sa predzliatina zlacňuje a tým aj hotové súčiastky. Ocele legované predzlíatinou podlávynálezu predstavujú komplexně legované materiálové systémy, ktoré zabezpečujú dosiahnutie vy-sokých vlastností spekaných predmetov, ktoré možno úspěšně aj dynamicky zhutňovat za tepla,tepelne a chemicko-tepelne spracovávať i s prídavkom ďalšieho uhlíka, napr. vo formě grafitu'alebo sadzí, popřípadě i iných prvkov přidávaných vo formě práškov.

Kombinácie koncentrácií jednotlivých prvkov v predzliatine pri zásadě vyššej koncentrá-cie mangánu ako ostatných prvkov zabezpečujú takto dosiahnutie priaznivých vlastností legova-ných súčiastok pre rožne případy aplikáčie pri nízkých nákladoch. Přikladl

Metalurgicky vyrobená predzliatina podlá vynálezu o zložení, ako bude uvedené v ďalšom,sa rozomlela na prášok strednej velkosti okolo 10/im a přidala sa v hmotnostnej koncentrácií4 Z k mechanickému železnému prášku vo vztahu k jeho hmotnosti a zmiešala sa s ním s prídav-kom 0,8 X stearanu zinočnatého ako mazadla. Z tejto práškovej zmesi sa vylisovali tlakom590 MPa vzorky tvaru trhacej tyčky, ktoré sa potom spekali pri teplote 1 120 °C po dobu 2 hod. v štiepenom Čpavku·.

Prídavkom predzliatiny, ktorá obsahovala v hmotnostnej koncentrácií 50 % mangánu, 20 Xchrámu a 5 Z uhlíka vzorky dosíahli medzu pevnosti 680 MPa, tvrdost 165 HV 1 0 a tažnost 5 3 211657 Příklad 2

Prídavkom prédzliatiny spósobom uvedeným v.příklade 1, ktorá obsahovala v hmotnostnejkoncentrácii 50 Z mangánu, 10 Z molybdenu a 5 Z uhlíka, vzorky dosíahli medzu pevnosti585 MPa, tvrdost 155 HV10 a tažnost 8 Z. Příklad 3

Prídavkom prédzliatiny sposobom uvedeným v příklade 1, ktorá obsahovala v hmotnostnejkoncentrácii 50 Z manganu, 10 Z vanadu a 5 Z uhlíka, vzorky dosiahli medzu pevnosti 610 MPa,tvrdost 165 HV10 a tažnost 6 Z. Příklad 4

Prídavkom prédzliatiny sposobon uvedeným v příklade 1, ktorá obsahovala v hmotnostnejkoncentrácii 50 Z mangánu, 20 Z kremíka a 5 Z uhlíka, vzorky dosiahli medzu pevnosti 690 MPa,tvrdost 175 HV10 a tažnost 3 Z.

Príklad5

Prídavkom prédzliatiny sposobom uvedeným v příklade 1, ktorá obsahovala v hmotnostnejkoncentrácii 50 Z mangánu, 20 Z chrómu, 5 Z molybdenu a 5 Z uhlíka, vzorky dosiahli medzupevnosti 784 MPa, tvrdost 195 HV10 a tažnost 4 Z. Přiklad 6 .Prídavkom prédzliatiny sposobom uvedeným v příklade 1, ktorá obsahovala v hmotnostnejkoncentrácii 50 Z mangánu, 20 Z chrómu, 5 Z vanádu a 5 Z uhlíka, vzorky dosiahli medzu pev-nosti 795 MPa, tvrdost 190 HV10 a tažnost 5 Z.

Príklad7

Prídavkom prédzliatiny sposobom uvedeným v bode 1, ktorá obsahovala v hmotnostnejkoncentrácii 50 Z mangánu, 20 Z chrómu, 10 Z kremíka a 5 Z uhlíka, vzorky dosiahli medzupevnosti 805 MPa, tvrdost 210 HV10 a tažnost 2 Z. P r í k 1 a d 8 Prídavkom prédzliatiny centrácii 50 Z mangánu, 20 Z 710 MPa, tvrdost 185 HV10 a sposobom chrómu, ta žnos t 5 uvedeným v 10 Z niklu Z . bode a 5 Z 1 , ktorá uhlíka, obsahovala v hmotnostnej kon- vzorky dosíahli medzu pevnosti P r i k 1 a d 9 Prídavkom prédzliatiny spósobom uvedeným v bode ' 1 , ktorá ob sahovala v hmo tnostnej koncentrácii 50 Z mangánu, 5 Z vanádu, 5 Z molybdenu a 5 Z uhlíka, vzorky dosiahli medzupevnosti 630 MPa, tvrdost 158 HV10 a tažnost 6 Z.

Predzliatina podlá vynálezu sa s výhodou použije v práškovej metalurgii na výrobu legova-ných súčiastok. Přitom predz 1iatinou podlá vynálezu, ktorá obsahuje mangan vo vyšsej koncentrácii, ako je' koncentrácia ostatných prvkov, sa zabezpečuje optimálně využitie vlastností cenovevýhodných a dostupných legujúcich prvkov, ako je mangan a chróm a rieši sa aj problém oxi-dácie častíc nositela mangánu vo výlisku jeho zvýšenou koncentráciou. Cestou miešanýchpráškov možno touto predz 1iatinou dolegovávat prevažne magnánom a chrómora aj rozstrekovanépredlegované ocelové prášky, pretože dostal nie je doriešený spósob výroby rozstrekovanýchpráškov legovaných vyššími obsahmi mangánu a chrómu bez vzniku ich tažkoredukovateťných

Claims (10)

211657 4 kysličníkov. Výhodou použitia predzliatiny podlá vynálezuleguje ňou komplexně, co zvyšuje í chemíckú a štruktúrnu tiež je, že železný prášok sahomogenitu ocelí. PREDMET VYNÁ1EZU

1. Predzliatina na legovanie práškových kovov určených na výrobu spekaných legovanýchocelí z miešaných práškov, ktorá sa přidává v práškovej formě k železnému alebo k rozstreko-vanému před legovanému ocelovému prásku, pricom sa takáto zmes práškov obvykle s prídavkommazadla spracuje postupmi práškovej metalurgie na sučiastky, vyznačená tým, že vzhladomk ΙΟΟΧ-nej hmotnostnej koncentrácií všetkých zložiek obsahuje 30 až 80 % magnánu, 0,5 až10 X uhlíka a aspoň jeden z prvkov zo skupiny zahrňujúcej chróm, molybdén, vanád, křemík,nikel a zvyšok do 100 X železo a znečisteniny.

2 . Predzliatina podlá bodu 1 vyznačená tým, že obsahuj e v hmotnostnej koncentrácií 10 a ž 40 % chrómu.

3. Predzliatina podlá bodu 1 vyznačená tým, , že : obsahuj' e v hmotnostnej koncentrác i i 5 až 20 Z molybdenu.

4 . Predzliatina podlá bodu 1 vyznačená tým, že obsahuj e v hmotnostnej koncentrác ii 5 až 20 7» vanádu .

5. Predzliatina podlá bodu 1 vyznačená tým, že obsahuj e v hmotnostnej koncentrácií 5 i 1Z 40 % kremíka.

6. Predzliatina podlá bodu 1 vyznačená tým, ž e obsahuje v hmotnostnej koncentrácií 10 až 40 ! X chrómu a 5 až 20 X mo1ybd énu.

7. Predzliatina podlá bodu 1 vyznač ená tým, ž e obsahuj e v hmotnostnej koncentrác ii 10 až 40 1 X chrómu a 2 až 20 X vanádu.

8 . Predzliatina podlá b odu 1 vyznačená tým, že obsahuj e v hmo tno s tne j koncentrác i i 10 a ž 40 i X chrómu a 5 až 30 X kremíka.

9. Predzliatina podlá bodu 1 vyznačená tým, že obsahuj e v hmotnostnej koncentráci i 10 až ; 40 ) X chrómu a 5 až 20 Z niklu.

10. Predzliatina podlá . bodu 1 vyznačená tým , že obsahuj e v hmo tno s tnej koncentrácií 10 až 4 0 7. niklu a 5 až 20 X molybdénu. Scvrroprifia, n. p„ eivod 7. Mo»t