CS211657B1 - Predzliatina na legovanie práškových kovov - Google Patents

Abstract

Účelom vynálezu je zlepšenie možností legovania železného prášku a predlegovaného ocelového prášku vyššími obsahmi manganu v kombinácii s dalšími prvkami a tým súčasne zvýšenie vlastností spekaných súčiastok a zníženie materiálových nákladov. Uvedený účel sa dosiahne metalurgicky vyrobenou predz1iatinou, ktorá obsahuje v hmotnostnej koncentrácii 30 až 80 % manganu, uhlík, a aspoň jeden z prvkov zo skupiny zahrňujúcej chróm, molybdén, vanad, křemík, nikel, ktorých obsah jednotlivo nepřevyšuje v hmotnostnej koncentrácii 40 Z a zvyšok železo a znečisteniny do 100 %. Predzliatina sa využije v práškovej metalurgii na výrobu spekaných ocelových legovaných súčiastok z miešaných práškov.

Description

Vynález sa týká predzliatiny na legovanie práškových kovov určených na výrobu legovaných spekaných predmetov připravovaných z miešaných práškov postupmi práškovej metalurgie,

V práškovej metalurgii sú známe dva hlavné sposoby výroby legovaných spekaných predmetov na báze železa. V prvom radě sa používajú úplné predlegované ocelové prášky vyrábané rozstrekovaním legovanej taveniny, takže potom obsah legujúcich prvkov v jednotlivých časticiach prášku odpovedá chemickému zloženiu taveniny. Druhý spósob spočívá v príprave práškovej zmesi pozostávajúcej prevážne zo železného prášku a príslušnej práškovej legúry v odpovedájúcom množstve. Takáto zmes po premiešaní obvykle s prídavkom mazadla sa potom spracováva najčastejšie lisováním a spekaním, popřípadě dalšími postupmi na legované predmety, prevážne na strojové súčiastky. Výhodou rozstrekováných pred1egovaných práškov je ich vysoká chemická homogenita, Čím sa zabezpečuje aj odpovedajúca vysoká chemická a štruktúrna homogenita z nich vyrobených spekaných predmetov.

Ich hlavnou nevýhodou je vyššia tvrdost, čo zhoršuje aj ich zlisovatelnost a zvyšuje aj opotrebenie lisovacích nástrojov a vyššia cena. Výhodou miešaných legovaných práškov je zasa ich vyššia z 1 i sovateInosť , nižšia cena a prevádzková pohotovost v príprave žiadaných legovaných zmesí pre jeunotlivé pripády aplikácie. V případe miešaných práškov legúry sa pridávajú k železnému prášku vo formě práškov elementárnych kovov alebo róznych predzliatin obsahujúcich potřebné prvky. V případe výroby spekaných materíálov legovaných prevážne mangánom alebo mangánom a niektorými dalšími prvkami cestou miešaných práškov, mangan sa přidává taktiež vo formě manganového prášku, napr. elektrolytického manganu, alebo vo formě práškov ferozliatin, ktoré obsahujú mangan najčastejšie v hmotnostnom množstve 40 až 80 Z, uhlík v hmotnostnom množstve 0,2 až 0>8 Z a v niektorých prípadoch aj křemík v hmotnostnom množstve 14 až 25 Z. Přitom sú to ferozliatiny vyrábané pre metalurgický priemysel.

Je známy tiež sposob pridávania manganu k železnému prášku vo formě mangánom ditúzne před 1egovaných práškov z bodových zdrojov podlá autorského osvedčenia SU č.466 066, v ktorých obsah manganu bývá najčastejšie v rozsahu hmotnostnej koncentrácie 5 až 40 7. Přitom stálým problémom, ktorý bráni rozsiahlejšiemu zavádzaníu výroby mangánom legovaných ocelí, popřípadě aj chrómom, aj vysoká afinita týchto prvkov ku kyslíku, pretože odstraňovanie kyslíka z ochrannej plynnej atmosféry na také hodnoty, aby najma prí ohřeve na spekaciu teplotu nedošlo k oxidácíi. týchto prvkov, by bolo velmi nákladné. 2 tohto dóvodu osobitne pre potřeby práškovej metalurgie bola vyvinutá známa predz 1iatina, ktorá obsahuje v hmotnostnej koncentrácii 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 predzliatina obsahuje všetky legujúce prvky v rovnakom množstve.

Doterajšie známe formy pridávania manganu ako legúry k železnému prášku na výrobu spekaných predmetov postupmi práškovej metalurgie majú nasledujúce hlavné nevýhody, čistý kovový mangan je poměrně drahý a uhlík v případe potřeby sa musí v sústave přidávat vždy v inej formě, napr. vo formě grafitu. Ďalej v případe potřebného legovania materiálu aj ďalšími prvkami, tieto sa musia opátovné přidávat osobitne vo formě práškov, čo bráni rovnomernejŠiemu rozdeleniu jednotlivých prvkov vo výlisku. Přitom podlá doterajších údajov na hlavný nedostatek manganu sa považuje vysoká afinita ku kyslíku a tým možnost jeho oxidácie i vo výlisku najma počas ohřevu na spekaciu teplotu.

Tento problém má riešíť predtým spomínaná predzliatina s obsahom manganu a ostatných prvkov v hmotnostnej koncentrácii po 20 Z, čím úraerne jeho koncentrácii v zliatine znižila sa aj jeho afinita ku kyslíku. Takýto doterajší přístup k legovaniu cestou miešaných práškov vychádza z představy, že sám proces legovania sa deje iba v tuhora stave. Z toho dóvodu nevýhodou predzliatin s uvedeným zníženýra obSah‘ďm*mangánu predovšetkým je, že neuvažuje sa pri nich sublimácia mangánu počas ohřevu na spekaciu teplotu a v priebehu spekania. Znížením obsahu mangánu v sústave sa znižila totiž jeho aktivita a tým aj intenzita sublimácie. To má za následok, že v skutočnosti sa zvýšila možnost oxidácie mangánu vo výlisku tým, že je nedostatečný vznik pár mangánu, z ktorých část aj uniká cez póry výlisku do atmosféry, kde reagu21 1657 je β kyslíkom z atmosféry za vzniku kysličníkov manganu, ktoré sú prevážne unášané plynnou atmosférou.

V případe vySšieho obsahu kyslíka v atmosféře je potřebný aj vznik vačšieho množstva pár mangánu a tento by sa mal naopak přidávat v Čo najvyššej kóncentrácii. Tým bý sa tiež vyššími kOncentráciami optimálně využili aj spevňujúce účinky mangánu na vlastnosti spekaných ocelí. Ďalšou nevýhodou doterajšej predzliatiny je, že v rovnakom množstve ako mangan a popřípadě chróm, sa přidává aj drahý a deficitný molybdén, popřípadě aj vanad.

Uvedené nevýhody odstraňuje predzliatina na legovaníe práškových kovov podía vynálezu, určených na výrobu spekaných legovaných ocelových materiálov z míešaných práškov, ktorá sa přidává v práškovej formě k Železnému alebo rozstrekovanému predlegovanému ocelovému prášku, pričom takáto prášková zmes obvykle s prídavkom mazadla sa spracuje postuprai práškovej metalurgie na súčiastky. Podstata vynálezu spočívá v 'tom, že predzliatina vzhládom k 100 7 hmotnostnej kóncentrácii všetkých zložiek obsahuje 30 až 80 7 mangánu, 0,5 až 10 % uhlíka, aspoň jeden z prvkov zo skupiny zahrňujúcej chróm, molybdén, vanád, křemík, nikel a zvyšok do 100 7» železo a znečísteniny.

Výhodou predzliatiny podlá vynálezu predovšetkým je, že obsahuje mangán v takej najvyššej kóncentrácii, akú možno dosiahnut pri jeho metalurgickej výrobě s prídavkami ostatných prvkov v uvedených končentráciach, a vždy vo vyššej kóncentrácii, ako je koncentrácia ktoréhokoIvek z 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 spekania touto predz 1iatinou legovaných súčiastok a tým aj vznik jeho pár sublimáciou v najvyššej miere v závislosti od teploty.

Vznikajúce páry mangánu takto kondenzujú rovnoměrně na povrchoch častíc železného prášku alebo predlegovaného ocelového prášku v rozsahu otvorených pórov vo výlisku, odkial dalšie nalegovanie vnútra častíc prebieha už difúziou legujúcich prvkov v tuhom stave. To zabezpečuje velmi rýchle a rovnoměrné nalegovanie železného prášku i vyššími obsahmí mangánu ako ostatných prvkov, čím sa využije lepšie aj vysoký spevňujúci účinok mangánu. Súčasne predzliatinou podía vynálzu sa pridávajú aj dalšie prvky, ale obvykle s nižšou koncentráciou ako mangán, čím sa predzliatina zlacňuje a tým aj hotové súčiastky. Ocele legované predzliatinou podlá vynálezu predstavujú komplexně legované materiálové systémy, ktoré zabezpečujú dosiahnutie vysokých 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 kóncentrácii jednotlivých prvkov v predzliatine pri zásadě vyššej koncentrácie mangánu ako ostatných prvkov zabezpečujú takto dosiahnutie priaznivých vlastností legovaných súčiastok pre rózne případy aplikácie 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 kóncentrácii 4 7 k mechanickému železnému prášku vo vztahu k jeho hmotnosti a zmiešala sa s ním s prídavkom 0,8 Z stearanu zinočnatého ako mazadla. Z tejto práškovej zmesi sa vylisovali tlakom 590 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 kóncentrácii 50 % mangánu, 20 Z chrámu a 5 Z uhlíka vzorky dosiahli medzu pevnosti 680 MPa, tvrdost 165 HV 1 0 a tažnost 5 7,

Příklad 2

Prídavkom prédzliatiny spósobom uvedeným v.příklade 1, ktorá obsahovala v hmotnostnej koncentrácii 50 Z mangánu, 10 Z molybdenu a 5 Z uhlíka, vzorky dosíahli medzu pevnosti 585 MPa, tvrdost 155 HV10 a taznost 8 Z.

Příklad 3

Prídavkom prédzliatiny spósobom uvedeným v příklade 1, ktorá obsahovala v hmotnostnej koncentrácii 50 Z mangánu, 10 Z vanadu a 5 Z uhlíka, vzorky dosiahli medzu pevnosti 610 MPa, tvrdost 165 HV10 a taznost 6 Z.

Příklad 4

Prídavkom prédzliatiny spósobom uvedeným v přiklade 1, ktorá obsahovala v hmotnostnej koncentrácii 50 Z mangánu, 20 Z kremíka a 5 Z uhlíka, vzorky dosiahli medzu pevnosti 690 MPa, tvrdost 175 HV10 a taznost 3 Z.

Príklad5

Prídavkom prédzliatiny spósobom uvedeným v příklade 1, ktorá obsahovala v hmotnostnej koncentrácii 50 Z mangánu, 20 Z chrómu, 5 Z molybdénu a 5 Z uhlíka, vzorky dosiahli medzu pevnosti 784 MPa, tvrdost 195 HV10 a Ůažnost 4 Z.

Příklad 6 .Prídavkom prédzliatiny spósobom uvedeným v příklade 1, ktorá obsahovala v hmotnostnej koncentrácii 50 Z mangánu, 20 Z chrómu, 5 Z vanádu a 5 Z uhlíka, vzorky dosiahli medzu pevnosti 795 MPa, tvrdost 190 HV10 a taznost 5 Z.

Príklad7

Prídavkom prédzliatiny spósobom uvedeným v bode 1, ktorá obsahovala v hmotnostnej koncentrácii 50 Z mangánu, 20 Z chrómu, 10 Z kremíka a 5 Z uhlíka, vzorky dosiahli medzu pevnosti 805 MPa, tvrdost 210 HV10 a taznost 2 Z.

P r	i k 1 a d	8
Prídavkom prédzliatiny centrácii 50 Z mangánu, 20 Z 710 MPa, tvrdost 185 HV10 a	spósobom 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	spó sobom	uvedeným v	bode '	1 , ktorá	ob sahovala v	hmo tnostnej

koncentrácii 50 Z mangánu, 5 Z vanádu, 5 Z molybdénu a 5 Z uhlíka, vzorky dosiahli medzu pevnosti 630 MPa, tvrdost 158 HV10 a taznost 6 Z.

Predzliatina podlá vynálezu sa s výhodou použije v práškovej metalurgii na výrobu legovaných súčiastok. Přitom predz 1iatinou podlá vynálezu, ktorá obsahuje mangán vo vyššej koncentrá cii, ako je' koncentrácia ostatných prvkov, sa zabezpečuje optimálně využitie vlastností cenove výhodných a dostupných legujúcich prvkov, ako je mangán a chróm a rieši sa aj problém oxidácie častíc nositela mangánu vo výlisku jeho zvýšenou koncentráciou. Cestou miešaných práškov možno touto predz 1iatinou dolegovávat prevážne magnánom a chrómora aj rozstrekované predlegované ocelové prášky, pretože dosial nie je doriešený spósob výroby rozstrekovaných práškov legovaných vyššími obsahmi mangánu a chrómu bez vzniku ich tažkoredukovateťných kysličníkov. Výhodou použitia predzliatiny podlá vynálezu leguje ňou komplexně, čo zvyšuje i chemickú a štruktútnu tiež je, že železný prášok sa homogenitu ocelí.

Claims (10)

1. Predzliatina na legovanie práškových kovov určených na výrobu spekanýuh legovaných ocelí z miešaných práškov, ktorá sa přidává v práškovej formě k železnému alebo k rozstrekovanému před legovanému ocelovému prásku, pričom sa takáto zmes práškov obvykle s prídavkom mazadla spracuje postupmi práškovej metalurgie na súčiastky, vyznačená tým, že vzhladom k ΙΟΟΧ-nej hmotnostnej koncentrácii všetkých zložiek obsahuje 30 až 80 Z magnánu, 0,5 až 10 X uhlíka a aspoň jeden z prvkov zo skupiny zahrňujúcej chróm, molybdén, vanad, křemík, nikel a zvyšok do 100 % železo a znečisteniny.

2 . Predzliatina podlá bodu 1 vyznačená tým, že obsahuj e v hmotnostnej koncentrácii 10 a ž 40 % chrómu. 3. Predzliatina podlá bodu 1 vyznačená tým, , že : obsahuj' e v hmotnostnej koncentrác i i 5 až 20 Z molybdénu. 4 . Predzliatina podlá bodu 1 vyznačená tým, že obsahuj e v hmotnostnej koncentrác ii 5 až 20 Z vanádu . 5. Predzliatina podlá bodu 1 vyznačená tým, že obsahuj e v hmotnostnej koncentrácii 5 i 1Z 40 Z kremíka. 6. Predzliatina podlá bodu 1 vyznačená tým, ž e obsahuje v hmotnostnej koncentrácii 10 až 40 ^! X chrómu a 5 až 20 X mo1ybd énu. 7. Předzliatina podlá bodu 1 vyznač ená tým, ž e obsahuj e v hmotnostnej koncentrác ii 10 až 40 ¹ Z 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 ι X chrómu a 5 až 30 X kremíka. 9. Predzliatina podlá bodu 1 vyznačená tým, že obsahuj e v hmotnostnej koncentráci i 10 až ; 4C ) X chrómu a 5 až 20 Z niklu. 10. Predzliatina podlá . bodu 1 vyznačená tým , že obsahuj e v hmo tno s tnej koncentrácii 10 až 4 0 7. niklu a 5 až 20 X molybdénu.

Scvrroprifia, n. p„ eivod 7. Mo»t