RU1790094C

RU1790094C - Charge to produce multilayer pieces in mode of self-propagating high-temperature synthesis

Info

Publication number: RU1790094C
Application number: SU4824537A
Authority: RU
Inventors: Александр Рафаэльевич Качин; В.И. Юхвид; Сергей Павлович Синев; А.Р. Качин; Владимир Исаакович Юхвид; С.П. Синев
Original assignee: Институт структурной макрокинетики
Priority date: 1990-05-18
Filing date: 1990-05-18
Publication date: 1995-02-27

Abstract

FIELD: powder metallurgy. SUBSTANCE: charge has ingredients in following ratio (in mass %): chromous oxide CO₃ 37-41 , titanium oxide TiO₂ 4-8, ferrous oxide FeO - 2-4, nickelous oxide NiO - 1-5, molybdic oxide MoO₃ 13-15, aluminum - 30-32, carbon - 3-5. To produce multilayer piece following components are in series laid in graphitic mould: steel base, layer of intermediate charge, layer of proposed charge. After mould is placed in reactor, charge is kindled under excessive nitrogen pressure of 50 atm. Produced piece has upper layer of aluminum oxide slag, middle layer of synthesized solid alloy and steel base. EFFECT: durability of synthesized solid alloy increased by 50 %. 1 tbl

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано при изготовлении скребков бегунковых смесителей огнеупорной массы и других износостойких изделий металлургического оборудования. The invention relates to powder metallurgy and can be used in the manufacture of scrapers of runner mixers of refractory mass and other wear-resistant products of metallurgical equipment.

Известна шихта для получения многослойных изделий по способу, включающему засыпку экзотермической смеси оксидов металлов IУ-УIII группы "Периодической системы" с восстановителем, выбранным из группы, состоящей из алюминия, циркония, магния, и титана с неметаллами: углеродом, бором, кремнием, подачу аргона или азота под давлением 1-100 атм и восстановление смеси. A known mixture for producing multilayer products by a method comprising filling an exothermic mixture of metal oxides IU-UIII of the "Periodic System" group with a reducing agent selected from the group consisting of aluminum, zirconium, magnesium, and titanium with non-metals: carbon, boron, silicon, feed argon or nitrogen under a pressure of 1-100 atm and recovery of the mixture.

Недостатком указанной смеси является то, что при ее использовании невозможно получение двухслойных изделий, состоящих из металлургической основы и слоя тугоплавких соединений, поскольку синтез проведен из одного слоя однородной шихты, а для разделения слоев в изделии необходимо воздействие центробежной силы, что значительно усложняет технологический процесс и требует применения высокоскоростных центробежных установок. При этом получаемое изделие имеет низкую прочность сцепления слоя с основой и малую стойкость к воздействию ударных нагрузок, что ограничивает использование известной шихты для получения скребков бегунковых смесителей огнеупорной массы и других износостойких деталей металлургического оборудования. The disadvantage of this mixture is that when it is used it is impossible to obtain two-layer products consisting of a metallurgical base and a layer of refractory compounds, since the synthesis is carried out from one layer of a homogeneous charge, and the centrifugal force is necessary to separate the layers in the product, which greatly complicates the process and requires the use of high-speed centrifugal plants. Moreover, the resulting product has a low adhesion strength of the layer to the base and low resistance to impact loads, which limits the use of the known charge for producing scrapers of runner mixers of refractory mass and other wear-resistant parts of metallurgical equipment.

Известна шихта из "способа получения многослойных изделий", содержащая оксид хрома УI, оксид титана IУ, алюминий и углерод со следующим соотношением компонентов, мас.%:
CrO₃ : TiO₂ : Al : C = 0,57 : 0,06 : 0,32 : 0,05 (2)
Указанное соотношение компонентов шихты в совокупности с промежуточным слоем, состоящим из оксида материала основы с восстановителем, позволяет получить многослойное изделие с износостойким рабочим слоем.Known mixture from the "method of producing multilayer products" containing chromium oxide UI, titanium oxide IU, aluminum and carbon with the following ratio of components, wt.%:
CrO ₃ : TiO ₂ : Al: C = 0.57: 0.06: 0.32: 0.05 (2)
The specified ratio of the components of the mixture in conjunction with the intermediate layer consisting of oxide of the base material with a reducing agent, allows to obtain a multilayer product with a wear-resistant working layer.

Однако указанное содержание компонентов не обеспечивает технологичности шихты, вследствие сильной гигроскопичности оксида хрома УI, интенсивно поглощающего влагу воздуха с образованием хромовой кислоты. В процессе горения хромовая кислота испаряется. Ввиду интенсивной скорости кристаллизации газы не успевают полностью покинуть жидкую фазу. В результате синтезированный рабочий слой имеет раковины и поры, что снижает качество изделия. Поэтому такие шихтовые составы необходимо высушивать при температуре 80^оС и хранить в герметичных контейнерах. Следует отметить, что операция сушки является пожароопасной и может привести к воспламенению шихты.However, the specified content of the components does not ensure the manufacturability of the mixture, due to the strong hygroscopicity of chromium oxide UI, which intensively absorbs air moisture with the formation of chromic acid. During combustion, chromic acid evaporates. Due to the intense crystallization rate, the gases do not have time to completely leave the liquid phase. As a result, the synthesized working layer has shells and pores, which reduces the quality of the product. Therefore, such a charge composition must be dried at a temperature of 80 ^about C and stored in airtight containers. It should be noted that the drying operation is fire hazard and may lead to ignition of the charge.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является шихта для получения в режиме СВС многослойных изделий, имеющих подложку на основе железа, содержащая смеси порошков алюминия, углерода, оксидов хрома УI, титана IУ, железа II, никеля II при следующем соотношении компонентов, мас.%: Оксид хрома (УI) 40-50 Оксид титана (IУ) 5-17 Оксид железа (II) 4-6 Оксид никеля (II) Алюминий 30-32 Углерод 6-7
Введение оксида железа и никеля повышает качество многослойного изделия за счет уменьшения гигроскопичности шихты.Closest to the proposed invention is a mixture for producing in SHS multilayer products having an iron-based substrate containing mixtures of powders of aluminum, carbon, chromium oxides UI, titanium IU, iron II, nickel II in the following ratio, wt.%: Oxide chromium (UI) 40-50 Titanium oxide (IU) 5-17 Iron (II) oxide 4-6 Nickel (II) oxide Aluminum 30-32 Carbon 6-7
The introduction of iron oxide and Nickel improves the quality of the multilayer product by reducing the hygroscopicity of the charge.

Однако вышеуказанное соотношение компонентов шихты не позволяет получить необходимую износостойкость синтезированного рабочего слоя, которая требуется для деталей, работающих в условиях интенсивного износа. However, the above ratio of the components of the charge does not allow to obtain the necessary wear resistance of the synthesized working layer, which is required for parts operating in conditions of intense wear.

Цель изобретения - повышение износостойкости синтезированного рабочего слоя. The purpose of the invention is to increase the wear resistance of the synthesized working layer.

Поставленная цель достигается тем, что шихта для получения в режиме СВС многослойных изделий, имеющих подложку на основе железа, содержит смесь порошков, алюминия, углерода, оксидов, хрома УI, титана IУ, железа II, никеля II, дополнительно содержит оксид молибдена УI при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Оксид хрома (УI) 37-41 (ГОСТ 3776-78)
Оксид титана (IУ) 4-8 (ТУ 6-09-2116-77)
Оксид железа (II) 2-4 (ТУ 6-09-1404-76)
Оксид никеля (II) 1-5 (ТУ 6-09-5095-85)
Оксид молибдена (УI) 13-15 (ТУ 6-09-4471-77)
Алюминий 30-32 (АСД-1, ТУ 48-5-100-75 АСД-4, ТУ 48-5-1-77
Углерод 4-5 (марка не регламентируется)
Отличительным признаком изобретения является введение в шихту оксида молибдена УI в указанном соотношении, вследствие чего повышается износостойкость рабочего слоя.This goal is achieved in that the mixture for receiving in the SHS mode of multilayer products having an iron-based substrate contains a mixture of powders, aluminum, carbon, oxides, chromium UI, titanium IU, iron II, nickel II, additionally contains molybdenum oxide UI in the following the ratio of components, wt.%:
Chromium oxide (UI) 37-41 (GOST 3776-78)
Titanium oxide (IU) 4-8 (TU 6-09-2116-77)
Iron oxide (II) 2-4 (TU 6-09-1404-76)
Nickel (II) oxide 1-5 (TU 6-09-5095-85)
Molybdenum oxide (UI) 13-15 (TU 6-09-4471-77)
Aluminum 30-32 (ASD-1, TU 48-5-100-75 ASD-4, TU 48-5-1-77
Carbon 4-5 (brand not regulated)
A distinctive feature of the invention is the introduction into the mixture of molybdenum oxide UI in the specified ratio, thereby increasing the wear resistance of the working layer.

Сущность изобретения заключается в следующем: авторами установлено, что наличие в твердом сплаве зерен карбида молибдена (Мо-С) повышает износостойкость твердого сплава в 1,5 раза по сравнению с прототипом, в котором карбид молибдена (Мо-С) отсутствует. The essence of the invention is as follows: the authors found that the presence in the solid alloy of grains of molybdenum carbide (Mo-C) increases the wear resistance of the hard alloy by 1.5 times compared with the prototype in which there is no molybdenum carbide (Mo-C).

Для получения многослойного изделия с верхним слоем из твердого сплава (Ti-Cr-Mo/C+Fe+Ni и нижним слоем из стали на графитовую форму помещают основу из стали. На ее поверхность - слой промежуточной шихты, состоящей из оксида железа II и алюминия при следующем соотношении компонентов, в мас.%: Оксид железа (II) 80 Алюминий 20
Затем слой основной шихты:
CrO₃ : TiO₂ : FeO : MoO₃ : Al : C = 0,39 : 0,06 : 0,03 : 0,14 : 0,31 : 0,04.To obtain a multilayer product with an upper layer of hard alloy (Ti-Cr-Mo / C + Fe + Ni and a lower layer of steel, a steel base is placed on a graphite mold. On its surface is a layer of an intermediate charge consisting of iron oxide II and aluminum in the following ratio of components, in wt.%: Iron oxide (II) 80 Aluminum 20
Then the layer of the main mixture:
CrO ₃ : TiO ₂ : FeO: MoO ₃ : Al: C = 0.39: 0.06: 0.03: 0.14: 0.31: 0.04.

Графитовую форму помещают в реактор, шихту воспламеняют раскаленной спиралью под давлением газа (азот) 50 атм. The graphite form is placed in the reactor, the mixture is ignited with a red-hot spiral under a gas pressure (nitrogen) of 50 atm.

После завершения синтеза и полного остывания изделие достают из реактора. Полученное изделие состоит из трех слоев: верхнего - шлак (оксид алюминия), среднего - синтезированного твердого сплава, нижнего - стальной основы. Шлак, не имея сцепления с синтезированным твердым сплавом, легко удаляется механически. After completion of the synthesis and complete cooling, the product is removed from the reactor. The resulting product consists of three layers: the upper one is slag (aluminum oxide), the middle one is synthesized hard alloy, the lower one is steel base. Slag, without adhesion to the synthesized hard alloy, is easily removed mechanically.

В таблице приведены характеристики синтезированного твердого сплава и состав шихты по компонентам. The table shows the characteristics of the synthesized hard alloy and the composition of the mixture by components.

Claims

MIXTURE FOR PRODUCING IN THE MODE OF SELF-DISTRIBUTING HIGH-TEMPERATURE SYNTHESIS OF MULTILAYERED PRODUCTS having an iron-based substrate containing mixtures of aluminum, carbon, chromium oxides VI, titanium IV, iron II, nickel II powders, characterized in that, with the aim of increasing their wear resistance additionally contains hexavalent molybdenum VI oxide in the following ratio of components, wt.%:
Chromium oxide VI - 37 - 41
Titanium Oxide IV - 4 - 8
Iron oxide II - 2 - 4
Nickel oxide II - 1 - 5
Molybdenum oxide VI - 13 - 15
Aluminum - 30 - 32
Carbon - 3 - 5