RU2450069C1 - Sintered antifriction iron-based material - Google Patents

Sintered antifriction iron-based material Download PDF

Info

Publication number
RU2450069C1
RU2450069C1 RU2011101841/02A RU2011101841A RU2450069C1 RU 2450069 C1 RU2450069 C1 RU 2450069C1 RU 2011101841/02 A RU2011101841/02 A RU 2011101841/02A RU 2011101841 A RU2011101841 A RU 2011101841A RU 2450069 C1 RU2450069 C1 RU 2450069C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
iron
sintered
manganese
carbon
copper
Prior art date
Application number
RU2011101841/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Васильевич Бабец (RU)
Николай Васильевич Бабец
Маркиз Азизович Исмаилов (RU)
Маркиз Азизович Исмаилов
Светлана Николаевна Миронова (RU)
Светлана Николаевна Миронова
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)"
Priority to RU2011101841/02A priority Critical patent/RU2450069C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2450069C1 publication Critical patent/RU2450069C1/en

Links

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: sintered antifriction iron-based material contains the following components, wt %: chrome 0.3-0.5, manganese 9.0-10.8, silicon 5.1-5.8, carbon 3.1-4.9, copper 1-3, iron - balance.
EFFECT: produced material has high mechanical and tribotechnical properties.
1 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к спеченным антифрикционным материалам, предназначенным для изготовления деталей, используемых в узлах трения без смазки.The invention relates to powder metallurgy, in particular to sintered antifriction materials intended for the manufacture of parts used in friction units without lubrication.

Известен хромосодержаший антифрикционный материал на основе железа следующего состава, вес.%: хром 2-4, углерод 2-4, медь 1.5-2.5, дисульфид молибдена 4-6, остальное железо. (Авторское свидетельство №263161, 1961).Known chromium-containing antifriction material based on iron of the following composition, wt.%: Chromium 2-4, carbon 2-4, copper 1.5-2.5, molybdenum disulfide 4-6, the rest is iron. (Copyright certificate No. 263161, 1961).

Однако материал имеет низкие механические свойстваHowever, the material has low mechanical properties.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению по существенным признакам является спеченный антифрикционный материал на основе железа следующего состава, вес.%: хром 1.07-1.44, углерод 1.00-3.00, кремний 0.27-0.67, марганец 0.46-0.77, медь 3-8, остальное железо. (Патент РФ №2101380 от 10.01.1998 г.).The closest to the proposed invention by essential features is a sintered antifriction material based on iron of the following composition, wt.%: Chromium 1.07-1.44, carbon 1.00-3.00, silicon 0.27-0.67, manganese 0.46-0.77, copper 3-8, the rest is iron. (RF patent No. 2101380 dated 01/10/1998).

Недостатками указанного материала являются низкие механические и триботехнические свойства.The disadvantages of this material are low mechanical and tribological properties.

Задачей изобретения является получение деталей работающих в узлах трения без смазки из спеченного антифрикционного материала с повышенными механическими и триботехническими свойствами.The objective of the invention is to obtain parts working in friction units without lubrication from a sintered antifriction material with enhanced mechanical and tribological properties.

Поставленная задача решается тем, что спеченный антифрикционный материал на основе железа содержит хром, марганец, кремний, углерод и медь при следующем соотношении компонентов, вес.%:The problem is solved in that the sintered antifriction material based on iron contains chromium, manganese, silicon, carbon and copper in the following ratio of components, wt.%:

Хром 0.3-0.5Chrome 0.3-0.5

Марганец 9.0-10.8Manganese 9.0-10.8

Кремний 5.1-5.8Silicon 5.1-5.8

Углерод 3.1-4.9Carbon 3.1-4.9

Медь 1-3Copper 1-3

Железо остальноеIron rest

Пример №1Example No. 1

Для реализации указанной задачи выбран железный порошок ПЖР 3.126.20, углерод 3.1% вводился в составе графита карандашного ГК-2, ГОСТ 4404-78. Марганец 9.0% и кремний 5.1% вводился в составе ферросплавов. В качестве связующего компонента, который повышает твердость, прочность материала, улучшает его структуру, предотвращает рост спеченных деталей, взята медь 1%. Хром 0.3% вводился вместе с марганцем в составе ферромарганца ФМn78.To implement this task, iron powder ПЖР 3.126.20 was selected, carbon 3.1% was introduced as a part of pencil graphite GK-2, GOST 4404-78. Manganese 9.0% and silicon 5.1% were introduced as part of ferroalloys. As a binder component, which increases the hardness and strength of the material, improves its structure, prevents the growth of sintered parts, copper 1% is taken. Chromium 0.3% was introduced together with manganese in the composition of ferromanganese FMn78.

Технологический процесс получения антифрикционного материала на основе железа включает следующие основные операции: подготовка исходных компонентов; взвешивание исходных компонентов; перемешивание составляющих шихты; дозировка; холодное прессование; спекание.The technological process for producing antifriction material based on iron includes the following basic operations: preparation of the starting components; weighting of the starting components; mixing the components of the mixture; dosage; cold pressing; sintering.

Операция подготовки исходных материалов заключается в получении порошков фракции с размерами частиц от 63 до 100 мкм просеиванием через сита. Затем порошки взвешивались на весах с точностью до ±0.5 г.The operation of preparing the starting materials is to obtain powders of a fraction with particle sizes from 63 to 100 microns by sieving through sieves. Then, the powders were weighed on a balance accurate to ± 0.5 g.

В соответствии с количественным соотношением компонентов шихты основным компонентом является железный порошок, а остальные составляющие являются легирующими материалами, в связи с этим соблюдалась последовательность засыпки взвешенных компонентов шихты в смеситель по мере уменьшения их процентного состава. Смешивание осуществлялось в конусном смесителе в течение 4 часов. В качестве пластификатора использовали стеарат цинка. После анализа химического состава шихты следует операция дозировки, которая производилась на технических весах с точностью до 0.1 г.In accordance with the quantitative ratio of the components of the mixture, the main component is iron powder, and the remaining components are alloying materials, in this regard, the sequence of filling the suspended components of the mixture into the mixer was observed as their percentage composition decreased. Mixing was carried out in a cone mixer for 4 hours. Zinc stearate was used as a plasticizer. After analyzing the chemical composition of the charge, a dosage operation follows, which was carried out on a technical balance with an accuracy of 0.1 g.

Прессование образцов осуществлялось в пресс-форме на гидравлическом прессе с удельным давлением прессования от 400 до 600 МПа.Samples were pressed in a mold on a hydraulic press with a specific pressing pressure of 400 to 600 MPa.

Контейнер с образцами загружают в печь, прогретую до 700%С. Спекание производилось в камерной печи типа СНОЛ, в защитной среде диссоциированного аммиака, путем последовательного увеличения температуры от 500°С до 1150°С с выдержкой 1 час и последующим охлаждением контейнера на воздухе.The container with the samples is loaded into a furnace heated to 700% C. Sintering was carried out in a chamber furnace of the SNOL type, in a protective environment of dissociated ammonia, by successively increasing the temperature from 500 ° C to 1150 ° C with holding for 1 hour and then cooling the container in air.

При данном соотношении легирующих компонентов спеченный антифрикционный материал на основе железа, по сравнению с прототипом, имеет повышенные механические свойства - твердость 15%, прочность 20%, триботехнические свойства - коэффициент трения 10%, износостойкость 12%.With this ratio of alloying components, the sintered antifriction material based on iron, in comparison with the prototype, has increased mechanical properties - hardness 15%, strength 20%, tribological properties - friction coefficient 10%, wear resistance 12%.

Пример №2Example No. 2

Для реализации указанной задачи выбран железный порошок ПЖР 3.126.20, углерод 4.0% вводился в составе графита карандашного ГК-2, ГОСТ 4404-78. Марганец 10.1% и кремний 5.4% вводился в составе ферросплавов. В качестве связующего компонента, который повышает твердость, прочность материала, улучшает его структуру, предотвращает рост спеченных деталей, взята медь 2%. Хром 0.4% вводился вместе с марганцем в составе ферромарганца ФМn78.To implement this task, iron powder ПЖР 3.126.20 was selected, carbon 4.0% was introduced as a part of pencil graphite GK-2, GOST 4404-78. Manganese 10.1% and silicon 5.4% were introduced as part of ferroalloys. As a binder component, which increases the hardness and strength of the material, improves its structure, prevents the growth of sintered parts, copper 2% is taken. Chromium 0.4% was introduced together with manganese in the composition of ferromanganese FMn78.

При данном соотношении легирующих компонентов спеченный антифрикционный материал на основе железа, по сравнению с прототипом, имеет повышенные механические свойства - твердость 15%, прочность 20%, триботехнические свойства - коэффициент трения 10%, износостойкость 12%.With this ratio of alloying components, the sintered antifriction material based on iron, in comparison with the prototype, has increased mechanical properties - hardness 15%, strength 20%, tribological properties - friction coefficient 10%, wear resistance 12%.

Пример №3Example No. 3

Для реализации указанной задачи выбран железный порошок ПЖР 3.126.20, углерод 4.9% вводился в составе графита карандашного ГК-2, ГОСТ 4404-78. Марганец 10.8% и кремний 5.8% вводился в составе ферросплавов. В качестве связующего компонента, который повышает твердость, прочность материала, улучшает его структуру, предотвращает рост спеченных деталей, взята медь 3%. Хром 0.5% вводился вместе с марганцем в составе ферромарганца ФМn78.To accomplish this task, iron powder ПЖР 3.126.20 was selected, carbon 4.9% was introduced as a part of pencil graphite GK-2, GOST 4404-78. Manganese 10.8% and silicon 5.8% were introduced as part of ferroalloys. As a binder component, which increases the hardness and strength of the material, improves its structure, prevents the growth of sintered parts, 3% copper is taken. Chromium 0.5% was introduced together with manganese in the composition of ferromanganese FMn78.

При данном соотношении легирующих компонентов спеченный антифрикционный материал на основе железа, по сравнению с прототипом, имеет повышенные механические свойства - твердость 15%, прочность 20%, триботехнические свойства - коэффициент трения 10%, износостойкость 12%.With this ratio of alloying components, the sintered antifriction material based on iron, in comparison with the prototype, has increased mechanical properties - hardness 15%, strength 20%, tribological properties - friction coefficient 10%, wear resistance 12%.

Границы содержания углерода в предлагаемом материале определяется следующими факторами: при содержании углерода менее 3.1% существенно повышается коэффициент трения, увеличивается износ спеченного материала, при содержании углерода свыше 4.9% резко снижаются прочностные характеристики спеченного антифрикционного материала. Границы содержания меди определяются следующими факторами: при содержании меди менее 1% явных изменений свойств материала не наблюдается, при содержании меди от 1-2% повышается прочность спеченного материала и практически отсутствует усадка, при содержании меди более 3% снижается прочность спеченного материала и увеличивается рост брикетов. Это связано тем, что при спекании количество растворенной меди повышается и объем частиц железа увеличивается, приводя к общему увеличению объема заготовки. Повышенное содержание кремния и марганца (по сравнению с прототипом) позволяет улучшить физико-механические свойства материала. Поскольку марганец понижает активность углерода, а кремний повышает, то содержание марганца и кремния в пределах 9.0-10.8 и 5.1-5.8 соответственно позволяет получить активность углерода на уровне нелегированного сплава.The boundaries of the carbon content in the proposed material are determined by the following factors: when the carbon content is less than 3.1%, the friction coefficient increases significantly, the wear of the sintered material increases, when the carbon content is more than 4.9%, the strength characteristics of the sintered antifriction material sharply decrease. The boundaries of the copper content are determined by the following factors: when the copper content is less than 1%, there are no obvious changes in the properties of the material, when the copper content is from 1-2%, the strength of the sintered material increases and there is practically no shrinkage, when the copper content is more than 3%, the strength of the sintered material decreases and growth increases briquettes. This is due to the fact that during sintering, the amount of dissolved copper increases and the volume of iron particles increases, leading to an overall increase in the volume of the workpiece. The increased content of silicon and manganese (compared with the prototype) can improve the physical and mechanical properties of the material. Since manganese decreases the activity of carbon, and silicon increases, the content of manganese and silicon in the range of 9.0–10.8 and 5.1–5.8, respectively, allows one to obtain carbon activity at the level of an undoped alloy.

Предлагаемый спеченный антифрикционный материал на основе железа с повышенными механическими и триботехническими свойствами (табл.1) предназначен для изготовления деталей, работающих в узлах трения без смазки.The proposed sintered antifriction material based on iron with enhanced mechanical and tribological properties (Table 1) is intended for the manufacture of parts operating in friction units without lubrication.

Figure 00000001
Figure 00000001

Claims (1)

Спеченный антифрикционный материал на основе железа, содержащий хром, марганец, кремний, углерод и медь, отличающийся тем, что имеет следующее соотношение компонентов, вес.%:
хром 0,3-0,5 марганец 9,0-10,8 кремний 5,1-5,8 углерод 3,1-4,9 медь 1-3 железо остальное
Sintered antifriction material based on iron, containing chromium, manganese, silicon, carbon and copper, characterized in that it has the following ratio of components, wt.%:
chromium 0.3-0.5 manganese 9.0-10.8 silicon 5.1-5.8 carbon 3.1-4.9 copper 1-3 iron rest
RU2011101841/02A 2011-01-19 2011-01-19 Sintered antifriction iron-based material RU2450069C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011101841/02A RU2450069C1 (en) 2011-01-19 2011-01-19 Sintered antifriction iron-based material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011101841/02A RU2450069C1 (en) 2011-01-19 2011-01-19 Sintered antifriction iron-based material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2450069C1 true RU2450069C1 (en) 2012-05-10

Family

ID=46312272

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011101841/02A RU2450069C1 (en) 2011-01-19 2011-01-19 Sintered antifriction iron-based material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2450069C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1397534A1 (en) * 1986-12-18 1988-06-15 Республиканский инженерно-технический центр порошковой металлургии Powder antifriction material based on iron
RU2044790C1 (en) * 1992-05-18 1995-09-27 Гилевич Игорь Борисович Sintered antifrictional ferrum base materials
RU2101380C1 (en) * 1995-12-26 1998-01-10 Институт физики прочности и материаловедения СО РАН Sintered antifriction material on the base of ferrum
EP1985393A1 (en) * 2006-02-15 2008-10-29 JFE Steel Corporation Iron-base mixed powders and processes for production of iron-base powder compacts and sintered iron-base powder compacts

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1397534A1 (en) * 1986-12-18 1988-06-15 Республиканский инженерно-технический центр порошковой металлургии Powder antifriction material based on iron
RU2044790C1 (en) * 1992-05-18 1995-09-27 Гилевич Игорь Борисович Sintered antifrictional ferrum base materials
RU2101380C1 (en) * 1995-12-26 1998-01-10 Институт физики прочности и материаловедения СО РАН Sintered antifriction material on the base of ferrum
EP1985393A1 (en) * 2006-02-15 2008-10-29 JFE Steel Corporation Iron-base mixed powders and processes for production of iron-base powder compacts and sintered iron-base powder compacts

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2524510C2 (en) Production of diffusion-alloyed iron powder or iron-based powder, diffusion-alloyed powder, composition including diffusion-alloyed powder, compacted and sintered part made thereof
JP5613049B2 (en) Iron-based composite powder
TWI325896B (en) Iron-based powder combination
CN104759618B (en) A kind of ferrotianium base oil-containing antifriction material
SE533866C2 (en) High-strength iron powder composition and sintered detail made therefrom
KR101918431B1 (en) Iron-based alloy powder for powder metallurgy, and sinter-forged member
JP6142987B2 (en) Iron-based sintered sliding member
CN104046926A (en) Iron Based Sintered Sliding Member And Method For Producing Same
JP7395635B2 (en) iron-based powder
KR20160045825A (en) Alloy steel powder for powder metallurgy and method of producing iron-based sintered body
JP5125488B2 (en) Hard particle powder for sintered body and sintered body
RU2450069C1 (en) Sintered antifriction iron-based material
JP2015160960A (en) Abrasion resistant copper-based sinter alloy
RU2327546C2 (en) Method of regulating dimensional change at sintering of iron based powder compund
WO2018181015A1 (en) Heat-resistant sintered material having excellent oxidation resistance, wear resistance at high temperatures and salt damage resistance, and method for producing same
CN107614163B (en) The wear ring complex of excellent thermal conductivity
SU1779681A1 (en) Charge for producing porous permeable material
CA3138161A1 (en) Iron-based alloy sintered body and iron-based mixed powder for powder metallurgy
RU2766601C1 (en) Method for producing two-layer powder antifrictional material based on copper
RU2645530C1 (en) Iron-based sintered anti-friction material
RU2378404C2 (en) Method of receiving of antifriction powder material on basis of copper
RU2718243C1 (en) Metal-composite friction alloy
WO2018232813A1 (en) Mixed powder for use with electric tool and preparation method therefor
JP2011214097A (en) Alloy-steel-powder mixed powder with small variation of sintering strength
RU2396144C2 (en) Composition of anti-friction powder materials on base of copper

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160120