RU2490352C2 - Порошок на основе железа и его состав - Google Patents

Порошок на основе железа и его состав Download PDF

Info

Publication number
RU2490352C2
RU2490352C2 RU2010100955/02A RU2010100955A RU2490352C2 RU 2490352 C2 RU2490352 C2 RU 2490352C2 RU 2010100955/02 A RU2010100955/02 A RU 2010100955/02A RU 2010100955 A RU2010100955 A RU 2010100955A RU 2490352 C2 RU2490352 C2 RU 2490352C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
iron
powder
molybdenum
nickel
water
Prior art date
Application number
RU2010100955/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2010100955A (ru
Inventor
Сигурд БЕРГ
Ульф ЭНГСТРЕМ
Каролин ЛАРССОН
Original Assignee
Хеганес Аб (Пабл)
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 Хеганес Аб (Пабл) filed Critical Хеганес Аб (Пабл)
Publication of RU2010100955A publication Critical patent/RU2010100955A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2490352C2 publication Critical patent/RU2490352C2/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C33/00Making ferrous alloys
    • C22C33/02Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C33/0257Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
    • C22C33/0264Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements the maximum content of each alloying element not exceeding 5%
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12Both compacting and sintering
    • B22F3/16Both compacting and sintering in successive or repeated steps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/08Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/12Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/16Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing copper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • B22F9/08Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
    • B22F9/082Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
    • B22F2009/0824Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid with a specific atomising fluid
    • B22F2009/0828Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid with a specific atomising fluid with water
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2201/00Treatment under specific atmosphere
    • B22F2201/01Reducing atmosphere
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2201/00Treatment under specific atmosphere
    • B22F2201/20Use of vacuum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2301/00Metallic composition of the powder or its coating
    • B22F2301/35Iron
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10Processes characterised by the sequence of their steps
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12181Composite powder [e.g., coated, etc.]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению спеченных деталей из порошковой композиции на основе распыленного водой порошка на основе железа. Распыленный водой порошок на основе железа, легированный 0,75-1,1 мас.% никеля, 0,75-1,1 мас.% молибдена и до 0,45 мас.% марганца, содержит 0,5-3,0 мас.%, предпочтительно 0,5-2,5 мас.% и наиболее предпочтительно 0,5-2,0 мас.% меди, и неизбежные примеси. Легированная порошковая композиция на основе железа содержит распыленный водой порошок на основе железа, 0,4-0,9 мас.%, предпочтительно 0,5-0,9 мас.% графита, смазку и при необходимости твердофазные материалы, улучшающие механическую обрабатываемость и увеличивающие текучесть. Полученную композицию прессуют и спекают в восстановительной или нейтральной атмосфере при атмосферном или более низком давлении и температуре выше 1000°С. Обеспечивается получение изделий с незначительной усадкой при спекании, обладающих высокими механическими свойствами. 5 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 пр.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение касается легированного порошка на основе железа, в том числе порошка, имеющего в своем составе графит, смазку и другие добавки. Состав разрабатывался для повышения эффективности производства прессованных и спеченных изделий, имеющих хорошие механические свойства.
Уровень техники изобретения
На предприятиях все более распространенным становится использование металлических изделий, изготовленных прессованием и спеканием металлических порошковых смесей. Число производимых продуктов различной формы и состава необходимого качества постоянно растет, в то время как цена изделий снижается. Это особенно справедливо для автомобильного рынка, который является важнейшим покупателем продукции, производимой порошковой металлургией. Такие легирующие элементы как молибден, никель и медь используются в порошковой металлургии для улучшения свойств прессованных и спеченных изделий. Однако, эти легирующие элементы дорогие, поэтому желательно, чтобы их содержание было настолько низким, насколько это возможно в рамках поддержания достаточно хороших свойств прессованных и спеченных изделий.
В целях достижения высокой прочности прессованного и спеченного изделия способность материала к закаливаемости является неотъемлемой частью. Самый высокоэффективный способ закалки изделий, производимых порошковой металлургией, - это так называемый спекаемо-закалочный метод, при котором изделие закаляется сразу после спекания в течение этапа охлаждения. При строго подобранном содержании легирующих элементов спекаемо-закалочная операция может быть проведена в обычной печи для спекания при нормальной скорости охлаждения.
При производстве изделий прессованием и спеканием еще одним важным обстоятельством является различие размеров между спекаемыми частями, которые могут быть очень маленькими, поэтому стараются избегать дорогостоящей механической обработки после спекания. Кроме того, желательно, чтобы изменение размеров изделия между начальной стадией, то есть после прессования, и стадией спекания было незначительным, и поскольку изменение размеров несколько влияет на изменение содержания углерода, по возможности стараются избегать применения деформирующих сил, так как возможное искажение изделия также приведет к дорогостоящей механической обработке. Это особенно важно для материалов, обладающих высокой твердостью и прочностью, потому что стоимость механической обработки возрастает с увеличением твердости и прочности материала.
Еще одно важное обстоятельство - возможность переработки металлолома автомобильной промышленности (при подготовке к плавке его измельчают), которое позволяет снизить отрицательное воздействие на окружающую среду. В связи с этим, возможное содержание марганца в легированном порошке на основе железа до 0,3% масс. соответствует критическому уровню содержания марганца в обычном металлоломе.
Порошки на основе железа, легированные никелем, молибденом и медью, широко применяются как легирующие добавки и известны из различных заявок на патент. Так, например, патент США 6068813 Семела раскрывает порошковую композицию, содержащую порошок, предварительно легированный железом и молибденом, с содержанием молибдена 0,10-2,0% масс., смешанный с медьсодержащим и никельсодержащим порошками, причем медьсодержащий порошок и никельсодержащий порошок связаны с порошком железа и молибдена посредством связующего вещества. В состав приведенного порошка входит 0,5-4,0% масс. меди и 0,5-8,0% масс. никеля. Порошок на основе железа, используемый для образцов, содержит 0,56% масс. молибдена, 1,75 или 4,0% масс. никеля и 1,5% масс. меди.
Другим примером в патентной литературе, относящимся к предварительно легированным порошкам, содержащим никель, молибден и марганец, которые могут быть смешаны с медным порошком, является патент США 4069044 Моцарского. Этот патент раскрывает способ получения порошка, применяемого для получения готовых изделий с помощью штамповки. Согласно результатам исследования штампованных изделий наиболее предпочтительным содержанием молибдена и никеля в порошке является 0,4-0,65%. В патенте также упоминаются различные варианты состава предварительно легированного порошка на основе железа, содержащего 0,2-1,0% никеля, 0,2-0,8% молибдена и 0,25-0,6% марганца, смешанного с графитом и медью или медьсодержащим порошком. Таким образом, получают прессовку, пригодную для спекания при температуре 2250-2350ºF и горячей поковки, содержащую 0,2-2,1% меди. Однако, испытания для порошков, содержащих свыше 0,6% масс. никеля и более 0,65% масс. молибдена, не проводились.
Для упрочнения спеканием применяют различные имеющиеся на рынке порошки, такие как Ancorsteel 737 SH, производимый «Hoeganaes Corp.», Нью-Джерси, США, и Atomet 4701, производимый «Quebec Metal Powders», Канада. Упомянутые порошки на основе железа легированы молибденом, никелем и марганцем, а Atomet 4701 в дополнение еще и хромом. Ancorsteel 737 SH - это легированный стальной порошок, имеющий следующий химический состав: 0,42% марганца, 1,25% молибдена, 1,40% никеля. Химический состав Atomet 4701: 0,45% марганца, 1,00% молибдена, 0,9% никеля и 0,45% хрома.
Задача изобретения
Задача изобретения состояла в получении нового порошка на основе железа и/или порошковой композиции, имеющих низкое содержание молибдена, никеля и меди.
Дополнительные задачи изобретения:
- представление нового порошка на основе железа и/или порошковой композиции, пригодных для получения прессованных и спеченно-закаленных изделий;
- представление нового порошка на основе железа и/или порошковой композиции, пригодных для производства спеченных изделий, имеющих незначительные изменения размеров между начальной стадией и стадией спекания;
- представление нового порошка на основе железа и/или порошковой композиции, в которых влияние изменения содержания углерода на изменение размеров изделия будет незначительным;
- представление нового порошка на основе железа и/или порошковой композиции, содержащих до 0,45% масс. марганца, допускающих использование легированного порошка на основе железа, произведенного из дешевого металлолома.
Сущность изобретения
По меньшей мере, одна из вышеперечисленных задач и/или проблем соответствует разработке порошка на основе железа, предварительно легированного молибденом (0,75-1,1% масс.), предпочтительнее содержание молибдена более 0,8% масс., никелем (0,75-1,1% масс.), марганцем (вплоть до 0,45% масс.) и неизбежными примесями.
Порошок на основе железа имеет в своем составе самое большее 0,25% масс. кислорода, предпочтительно самое большее 0,2% масс. и еще более предпочтительно самое большее 0,15% масс. Кроме того, он содержит 0,5-2,5% масс. меди, представленной: 1) диффузионно соединенной с поверхностью предварительно легированного порошка на основе железа и/или 2) соединенной посредством связующего вещества к поверхности предварительно легированного порошка на основе железа и/или 3) смешанной с порошком на основе железа. Далее, смесь содержит порошок на основе железа, графит, смазочное вещество, а также дополнительные компоненты, улучшающие обрабатываемость.
Предпочтительное содержание графита в порошковой смеси варьируется в пределах 0,4-0,9% масс., еще более предпочтительное в пределах 0,5-0,9% масс., а содержание смазки предпочтительно находится в пределах 0,05-1,0% масс.
Предпочтительным вариантом распределения меди является диффузионное соединение с поверхностью легированного порошка.
Согласно изобретению, по меньшей мере, одно из: графита, смазки и веществ, улучшающих способность поддаваться обработке, должно быть связано с поверхностью предварительно легированного порошка на основе железа.
Подробное описание изобретения
Подготовка легированного порошка на основе железа
Легированный порошок на основе железа в настоящем изобретении можно легко получить любым известным способом водного измельчения (распыления), подвергая распылению расплавленную сталь, имеющую вышеприведенный состав легирующих элементов - никель, молибден и марганец.
Количество молибдена
Молибден служит для улучшения прочности стали за счет повышения способности к закалке, а также за счет растворения и дисперсионного твердения. Обнаружено, что гарантированное формирование достаточного количества мартенсита при нормальном охлаждении получают при содержании молибдена в пределах 0,75-1,1% масс. Однако предпочтительное содержание молибдена - более 0,8% масс., наиболее предпочтительное - свыше 0,85% масс., что гарантирует образование достаточного количества мартенсита при нормальном охлаждении.
Количество никеля
Никель добавляют к порошковой стали для увеличения прочности и пластичности. Кроме того, никель повышает закаливаемость стали. Добавление менее 0,75% масс. никеля практически не влияет на механические свойства, тогда как добавка выше 1,1% масс. не приводит к дальнейшему улучшению свойств для предполагаемого использования стали.
Количество марганца
Марганец повышает прочность стали путем улучшения закаливаемости и закалки на твердый раствор. Однако если марганца становится много, то твердость феррита увеличивается посредством закалки на твердый раствор, что приводит к снижению прессуемости порошка. Количество марганца вплоть до 0,45% масс. может быть приемлемым, т.к. снижение прессуемости является незначительным, предпочтительное содержание марганца - менее 0,35% масс. Если марганца меньше 0,08% масс., то это делает невозможным использование дешевого вторичного материала (металлолома), поскольку обычно содержание марганца в нем больше 0,08% масс., если только не проводить специальную термическую обработку для снижения марганца в ходе производства стали. Таким образом, предпочитаемое количество марганца для настоящего изобретения - 0,09-0,45% масс.
Количество углерода
Причина того, что содержание углерода в легированных порошках составляет не более 0,02% масс., предпочтительно не более 0,01% масс., в том, что углерод - это элемент, который служит для твердости ферритной матрицы путем упрочнения при образовании твердого раствора внедрения. Если содержание углерода превышает 0,02% масс., порошок получается сильно твердым, что приводит к слишком низкой прессуемости.
Количество кислорода
Количество кислорода должно быть не более 0,25% масс., предпочтительное содержание ограничено 0,2% масс. и еще более предпочтительное - 0,15% масс.
Неизбежные примеси
Общее количество неизбежных примесей в легированном порошке должно составлять не более 0,5% от общей массы.
Количество меди
Медь часто используется в порошковой металлургии в виде расплава частиц до достижения температуры спекания, что приводит к повышению скорости диффузии и спеканию путем смачивания. Добавление меди также приводит к увеличению прочности изделия. Предпочтительнее, если медь связана с порошком на основе железа, что помогает избежать сегрегации, которая может привести к неравномерному распределению меди и различных свойств изделия, но также возможно и смешивание меди с порошком на основе железа. Любые известные способы диффузионного отжига частиц меди или оксида меди с порошком на основе железа могут использоваться, также как и связывания частиц меди и порошка на основе железа. Количество меди должно составлять 0,5-3,0% масс., предпочтительно 0,5-2,5% масс. и наиболее предпочтительно 0,5-2,0% масс.
Графит
Обычно графит добавляют к порошковой смеси в целях улучшения механических свойств. Также, графит является восстанавливающим агентом, снижающим количество оксидов в спеченном изделии и повышающим механические свойства. Количество углерода в спеченном изделии определяется по количеству графитового порошка, добавленного к легированной порошковой композиции на основе железа. В целях достижения удовлетворительных свойств спеченных компонентов, количество графита должно быть 0,4-0,9% масс. композиции, предпочтительно - 0,5-0,9% масс.
Смазка
Также может быть добавлена смазка к прессованному порошку легированной композиции на основе железа. Иллюстративные примеры использования смазок при температуре окружающей среды - это Kenolube®, этилен-бис-стеарамид (ЭБС), стеараты металлов, такие как стеарат цинка, производные жирной кислоты, такие как амид олеиновой кислоты, глицерилстеарат и полиэтиленовая смола.
Иллюстративные примеры смазок, применяемых при повышенных температурах (высокотемпературные смазки), представляют собой полиамиды, амиды олигомеров, сложные полиэфиры. Количество добавляемой смазки обычно составляет вплоть до 1% масс. композиции.
Прочие добавки
Другие добавки, которые при желании могут быть использованы согласно изобретению, включают твердофазные материалы, улучшающие механическую обрабатываемость и увеличивающие текучесть металла.
Уплотнение и спекание
Уплотнение может быть выполнено одноосным прессованием как при температуре окружающей среды, так и при повышенной температуре под давлением вплоть до 2000 МПа, хотя обычно давление варьируется в пределах 400-800 МПа.
После уплотнения проводится спекание полученного компонента при температуре около 1000-1400ºС. Спекание в температурном диапазоне 1050-1200ºС приводит к высокоэффективному производству высококачественных компонентов.
Далее изобретение поясняется неограничивающими примерами.
Пример
Данный пример показывает, что для компонентов, получаемых из композиций порошковой металлургии, согласно изобретению, можно добиться высокой прочности на растяжение на том же уровне, что и для материалов, имеющих в своем составе более высокое содержание легирующих элементов меди, никеля и молибдена.
Легированный порошок на основе железа, содержащий 0,9% масс. молибдена, 0,9% масс. никеля и 0,25% масс. марганца, получают путем водного распыления расплавленной стали. Отжиг распыленного водой порошка проводили в лабораторной печи при температуре 960ºС в атмосфере влажного водорода. Далее, к обожженному порошку добавляли различное количество оксидов одновалентной меди с получением порошков с 1%-, 2%- или 3%-м содержанием диффузионно связанной меди, соответственно. Диффузионное соединение или отжиг осуществляли в лабораторной печи при температуре 830ºС в атмосфере сухого водорода. Отожженный порошок раздробили, измельчили и просеяли, в результате получили порошок, 95% которого составляют частицы размером менее 180 мкм.
Первый стандартный образец композиции № 10 был основан на железном порошке Ancorsteel 737 SH, производимом «Hoeganaes Corp.», Нью-Джерси, США, с добавлением 2% масс. меди и 0,75% масс. графита.
Следующие три стандартных образца композиций №11-13 основывались на предварительно легированном порошке на основе железа, имеющем в своем составе 0,6% масс. молибдена, 0,45% масс. никеля и 0,3% масс. марганца, смешанном с 2% масс. меди и графитом 0,65% масс., 0,75% масс. и 0,85% масс., соответственно.
Композиции порошка согласно изобретению и стандартные образцы получали путем добавления различного количества графита и 0,8% масс. ЭБС смазки. В таблице 1 показаны различные композиции.
Таблица 1
Исследуемые композиции
№ композиции Содержание Mo, масс.% Содержание Ni, масс.% Содержание Mn, масс.% Содержание Cu, масс.% Содержание графита, масс.%
1 0,9 0,9 0,25 1 0,65
2 0,9 0,9 0,25 1 0,75
3 0,9 0,9 0,25 1 0,85
4 0,9 0,9 0,25 2 0,65
5 0,9 0,9 0,25 2 0,75
6 0,9 0,9 0,25 2 0,85
7 0,9 0,9 0,25 3 0,65
8 0,9 0,9 0,25 3 0,75
9 0,9 0,9 0,25 3 0,85
10 (стандартная) Ancorsteel 737 SH 1,25 1,40 0,42 2,1 (смешанная) 0,75
11 (стандартная) 0,6 0,45 0,30 2 0,65
12 (стандартная) 0,6 0,45 0,30 2 0,75
13 (стандартная) 0,6 0,45 0,30 2 0,85
Согласно SS-EN 10002-1 образцы для испытаний на растяжение были изготовлены прессованием под давлением сжатия 600 МПа. Образцы спекали в лабораторной конвейерной печи при температуре 1120ºС в течение 30 минут в атмосфере 90% азота/10% водорода.
Для изучения влияния скорости охлаждения половину образцов подвергли форсированному охлаждению со скоростью 2ºС/секунду, с последующей термической обработкой при 200ºС в течение 60 минут, в то время как другая половина образцов подвергалась нормальному охлаждению со скоростью примерно 0,8ºС/секунду. В таблице 2 представлены результаты в зависимости от нормальной скорости охлаждения, а в таблице 3 - в зависимости от скорости форсированного охлаждения.
Результаты
Была измерена разница в размерах между уплотненными и спеченными изделиями, а также измерен предел прочности в соответствии со стандартом SS-EN 10002-1, и микротвердость по Виккерсу при нагрузке 10 граммов согласно стандарту EN ISO6507-1.
Таблица 2
Результаты измерений изменения размеров, испытаний на растяжение и твердости образцов при нормальной скорости охлаждении
№ композиции Содержание C, масс.% Содержание O, масс.% Изменение размеров, % Предел прочности (МПа) Твердость по Виккерсу
1.(1% масс. Cu) 0,65 0,011 -0,18 661 196
2. “ 0,73 0,012 -0,17 655 199
3. “ 0,83 0,011 -0,16 694 227
4.(2% масс. Cu) 0,59 0,009 0,01 836 264
5. “ 0,71 0,010 0,00 778 319
6. “ 0,78 0,011 -0,02 631 395
7.(3% масс. Cu) 0,65 0,012 0,27 860 351
8. “ 0,71 0,011 0,21 696 356
9. “ 0,83 0,012 0,11 625 367
10 (стандартная) 0,71 0,014 0,12 723 411
11 (стандартная) 0,64 0,009 0,31 732 291
12 (стандартная) 0,72 0,010 0,32 739 332
13 (стандартная) 0,80 0,011 0,32 711 339
Таблица 3
Результаты измерений изменения размеров, испытаний на растяжение и твердости образцов при форсированном охлаждении (спеченно-закаленных)
№ композиции Содержание C, масс.% Содержание O, масс.% Изменение размеров, % Предел прочности (МПа) Твердость по Виккерсу
1.(1% масс. Cu) 0,64 0,031 -0,06 1061 389
2. “ 0,75 0,034 -0,05 1040 406
3. “ 0,82 0,029 -0,08 998 400
4.(2% масс. Cu) 0,65 0,033 0,11 1109 372
5. “ 0,76 0,034 0,07 1036 386
6. “ 0,83 0,029 0,03 953 388
7.(3% масс. Cu) 0,63 0,030 0,33 1019 355
8. “ 0,75 0,030 0,21 993 372
9. “ 0,83 0,029 0,08 954 375
10 (стандартная) 0,74 0,032 0,14 980 394
11 (стандартная) 0,64 0,025 0,32 789 329
12 (стандартная) 0,73 0,024 0,32 801 359
13 (стандартная) 0,82 0,027 0,33 794 370
Как показывают таблицы 2 и 3 для образцов, полученных из композиций №1-9, значения предела прочности и твердости как для спеченно-закаленных образцов, так и для образцов, охлажденных с нормальной скоростью, имеют такие же величины, как и для образцов, полученных на основе стандартной композиции №10, содержащей большее количество дорогих легирующих элементов, таких как никель и молибден.
Что касается содержания меди, то его желательно также сохранять на возможно низком уровне в связи с высокой стоимостью; видно, что изменение размеров как в величине, так и за счет различного содержания углерода является наиболее высоким для образцов композиций №7-9, содержащих 3% масс. меди, затем для образцов композиций №1-3, содержащих 1% масс. меди, а также для образцов композиций №4-6, содержащих 2% масс. меди. Таким образом, согласно настоящему изобретению, предпочтительное содержание меди до 3% масс., более предпочтительное - до 2,5% масс. и еще более предпочтительное - до 2,0% масс.
Степень изменения размеров образцов композиций №1-3, подвергнутых охлаждению с нормальной скоростью, выше, чем у стандартного образца композиции №10, однако, изменение за счет содержания углерода очень мало, поэтому эти результаты также являются сравнительно хорошими. Однако во время форсированного охлаждения степень изменения размеров низкая, также как и отклонения.
Что касается образцов композиций №4-6, степень изменения размеров в течение нормального охлаждения практически равна нулю, и отклонение за счет содержания углерода также очень низкое. Во время форсированного охлаждения степень изменения размеров несколько выше, но все еще ниже, чем у стандартного образца композиции №10. Отклонение также несколько выше, но так как количество является сравнительно низким, то это не является важным фактором.
Что касается стандартных образцов композиций 11, 12 и 13, следует отметить, что они обладают более низким пределом прочности, особенно это касается образцов, подвергавшихся форсированному охлаждению. Кроме того, изменения размеров сравнительно велики в отношении композиций изобретения.
Изменение размеров
Изменение размеров между уплотненными и спеченными образцами должно составлять менее ±0,35%, предпочтительнее - менее ±0,3% и еще более предпочтительно - менее 0,2%.
Предел прочности
Предпочтительный предел прочности должен быть выше 900 МПа, более предпочтительный - выше 920 МПа при подвергании образца быстрому охлаждению и закалке.

Claims (17)

1. Распыленный водой предварительно легированный никелем и молибденом порошок на основе железа, содержащий в мас.%: 0,75-1,1 никеля, 0,75-1,1 молибдена и марганца меньше 0,45, причем порошок на основе железа дополнительно включает 0,5-3,0 мас.%, предпочтительно 0,5-2,5 мас.% и наиболее предпочтительно 0,5-2,0 мас.% меди и неизбежные примеси, сбалансированные относительно содержания железа.
2. Распыленный водой порошок на основе железа по п.1, в котором содержание молибдена составляет более 0,8 мас.%, предпочтительнее - более 0,85 мас.%.
3. Распыленный водой порошок на основе железа по п.1 или 2, в котором содержание марганца составляет менее 0,35 мас.%.
4. Распыленный водой порошок на основе железа по п.1, в котором, по меньшей мере, часть или все количество меди диффузионно связано с поверхностью порошка железа, легированного никелем и молибденом.
5. Распыленный водой порошок на основе железа по п.4, в котором все количество меди диффузионно связано с поверхностью порошка железа, легированного никелем и молибденом.
6. Распыленный водой порошок на основе железа по п.1, в котором, по меньшей мере, часть всего количества меди соединена с поверхностью порошка железа, легированного никелем и молибденом, посредством связующего вещества.
7. Распыленный водой порошок на основе железа по п.6, в котором все количество меди соединено с поверхностью порошка железа, легированного никелем и молибденом, посредством связующего вещества.
8. Распыленный водой порошок на основе железа по п.1, в котором, по меньшей мере, часть или все количество меди смешано с порошком железа, легированного никелем и молибденом.
9. Распыленный водой порошок на основе железа по п.8, в котором все количество меди смешано с порошком железа, легированного никелем и молибденом.
10. Распыленный водой порошок на основе железа по любому из пп.1, 4, 6, 8, в котором содержание углерода в легированном никелем и молибденом порошке железа не больше 0,02 мас.%.
11. Распыленный водой порошок на основе железа по любому из пп.1, 4, 6, 8, в котором содержание кислорода в легированном никелем и молибденом порошке железа самое большее 0,25 мас.%, предпочтительно самое большее 0,2 мас.% и наиболее предпочтительно самое большее 0,15 мас.%.
12. Легированная порошковая композиция на основе железа, содержащая распыленный водой порошок на основе железа по любому из пп.1-11, графит в количестве 0,4-0,9 мас.%, предпочтительно 0,5-0,9 мас.%, смазку и при необходимости твердофазные материалы, улучшающие механическую обрабатываемость и увеличивающие текучесть.
13. Легированная порошковая смесь на основе железа, содержащая распыленный водой порошок на основе железа по любому из пп.1-11, графит в количестве 0,4-0,9 мас.%, предпочтительно 0,5-0,9 мас.%, смазку и, при необходимости, твердофазные материалы, улучшающие механическую обрабатываемость и увеличивающие текучесть, в которой по меньшей мере одно из графита, смазки и других возможных элементов связано с поверхностью легированного никелем и молибденом порошка железа.
14. Способ получения детали, включающий:
а) получение легированной порошковой композиции на основе железа по п.12 или п.13,
б) уплотнение указанной легированной порошковой композиции,
в) спекание уплотненной легированной порошковой композиции в восстановительной или нейтральной атмосфере при атмосферном или более низком давлении и при температуре выше 1000°С.
15. Способ по п.14, в котором давление уплотнения в б) составляет вплоть до 2000 МПа, предпочтительно в пределах 400-800 МПа.
16. Способ по любому из п.14 или 15, в котором температура спекания в в) изменяется в пределах от 1000°С до 1400°С, предпочтительно от 1050°С до 1200°С.
17. Спеченная деталь, полученная из легированной порошковой композиции на основе железа по п.11 или 12.
RU2010100955/02A 2007-06-14 2008-06-12 Порошок на основе железа и его состав RU2490352C2 (ru)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US94388907P 2007-06-14 2007-06-14
US60/943,889 2007-06-14
SE0701446 2007-06-14
SE0701446-7 2007-06-14
PCT/SE2008/050709 WO2008153499A1 (en) 2007-06-14 2008-06-12 Iron-based powder and composition thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010100955A RU2010100955A (ru) 2011-07-20
RU2490352C2 true RU2490352C2 (ru) 2013-08-20

Family

ID=40129967

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010100955/02A RU2490352C2 (ru) 2007-06-14 2008-06-12 Порошок на основе железа и его состав

Country Status (11)

Country Link
US (2) US20100154588A1 (ru)
EP (1) EP2155921B1 (ru)
JP (1) JP5453251B2 (ru)
KR (1) KR20100020039A (ru)
CN (1) CN101680063B (ru)
BR (1) BRPI0813447A2 (ru)
CA (1) CA2689286A1 (ru)
MX (1) MX2009013582A (ru)
RU (1) RU2490352C2 (ru)
TW (1) TW200914629A (ru)
WO (1) WO2008153499A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2815808C1 (ru) * 2022-12-03 2024-03-21 Павел Геннадьевич Данилов Композиционный материал на основе порошкового железа

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5384079B2 (ja) * 2008-10-29 2014-01-08 Ntn株式会社 焼結軸受
JP5990100B2 (ja) * 2009-09-08 2016-09-07 ホガナス アクチボラグ (パブル) 金属粉組成物
CN103068457B (zh) * 2010-07-15 2016-03-23 霍加纳斯股份有限公司 用于流体净化的铁铜组合物
JP5617529B2 (ja) * 2010-10-28 2014-11-05 Jfeスチール株式会社 粉末冶金用鉄基混合粉末
CN103182502A (zh) * 2011-12-27 2013-07-03 北京有色金属研究总院 一种阀座用高性能铁基部分预合金粉体及其制备方法
CN104039483B (zh) 2011-12-30 2017-03-01 思高博塔公司 涂层组合物
CN102554216A (zh) * 2012-02-07 2012-07-11 建德市易通金属粉材有限公司 一种水雾化铁铜合金粉末及制造方法
CN103667914B (zh) * 2012-09-06 2016-03-30 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 粉末冶金材料、十字滑环及该十字滑环的制作方法
US9802387B2 (en) 2013-11-26 2017-10-31 Scoperta, Inc. Corrosion resistant hardfacing alloy
CA2951628C (en) 2014-06-09 2024-03-19 Scoperta, Inc. Crack resistant hardfacing alloys
CN107000053B (zh) * 2014-12-12 2019-05-07 杰富意钢铁株式会社 粉末冶金用铁基合金粉末和烧结锻造部件
CA2971202C (en) 2014-12-16 2023-08-15 Scoperta, Inc. Tough and wear resistant ferrous alloys containing multiple hardphases
CA2997367C (en) 2015-09-04 2023-10-03 Scoperta, Inc. Chromium free and low-chromium wear resistant alloys
US10851444B2 (en) 2015-09-08 2020-12-01 Oerlikon Metco (Us) Inc. Non-magnetic, strong carbide forming alloys for powder manufacture
US20180193911A1 (en) * 2015-09-11 2018-07-12 Jfe Steel Corporation Method of producing mixed powder for powder metallurgy, method of producing sintered body, and sintered body
KR102097956B1 (ko) * 2015-09-18 2020-04-07 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 분말 야금용 혼합분, 소결체 및 소결체의 제조 방법
CA3003048C (en) 2015-11-10 2023-01-03 Scoperta, Inc. Oxidation controlled twin wire arc spray materials
KR102228107B1 (ko) * 2016-01-15 2021-03-15 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 분말 야금용 혼합 분말
JP7217150B2 (ja) 2016-03-22 2023-02-02 エリコン メテコ(ユーエス)インコーポレイテッド 完全可読性溶射コーティング
MX2018011527A (es) * 2016-03-23 2019-02-20 Hoeganaes Ab Publ Polvo a base de hierro.
KR102383515B1 (ko) 2018-03-26 2022-04-08 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 분말 야금용 합금 강분 및 분말 야금용 철기 혼합 분말
WO2019189012A1 (ja) 2018-03-26 2019-10-03 Jfeスチール株式会社 粉末冶金用合金鋼粉および粉末冶金用鉄基混合粉末
JP7063769B2 (ja) * 2018-08-21 2022-05-09 株式会社日立製作所 放射線モニタ
US11939646B2 (en) 2018-10-26 2024-03-26 Oerlikon Metco (Us) Inc. Corrosion and wear resistant nickel based alloys
KR102271296B1 (ko) * 2018-11-30 2021-06-29 주식회사 포스코 철동 합금 분말, 이의 제조방법, 및 이를 이용한 소결체
EP3978165A4 (en) 2019-05-24 2022-11-09 JFE Steel Corporation IRON-BASED ALLOY SINTERED BODY AND MIXED IRON-BASED POWDER FOR POWDER METALLURGY
KR20220057588A (ko) 2019-09-27 2022-05-09 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 분말 야금용 합금강분, 분말 야금용 철기 혼합분 및 소결체
US20220380873A1 (en) 2019-11-18 2022-12-01 Jfe Steel Corporation Alloyed steel powder for powder metallurgy, iron-based mixed powder for powder metallurgy, and sintered body
CN112410658B (zh) * 2020-09-24 2021-12-03 山东鲁银新材料科技有限公司 一种高强度、高硬度水雾化预合金钢粉的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4069044A (en) * 1976-08-06 1978-01-17 Stanislaw Mocarski Method of producing a forged article from prealloyed-premixed water atomized ferrous alloy powder
EP0024214B1 (en) * 1979-08-20 1984-07-18 Otis Engineering Corporation A by-pass valve for a well testing apparatus
SU1740481A1 (ru) * 1990-03-19 1992-06-15 Тюменский индустриальный институт им.Ленинского комсомола Порошковый материал на основе железа дл получени спеченных изделий
RU2196659C2 (ru) * 1996-07-22 2003-01-20 Хеганес Аб Способ подготовки порошка на основе железа
RU2216433C2 (ru) * 1998-01-21 2003-11-20 Хеганес Аб Порошок на основе железа, способ изготовления спеченного изделия и спеченное изделие, изготовленное этим способом

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1162702A (en) * 1965-09-14 1969-08-27 Hoganas Billesholms Ab Low Alloy Iron Powder and process of preparing the same
DD109814A2 (ru) * 1974-02-26 1974-11-20
CA1166043A (en) * 1979-08-20 1984-04-24 Yew-Tsung Chen Process for producing a powder metal part
JPH0225502A (ja) * 1988-07-13 1990-01-29 Kawasaki Steel Corp 浸炭性に優れた高強度焼結部品用合金鋼粉
US5876481A (en) 1996-06-14 1999-03-02 Quebec Metal Powders Limited Low alloy steel powders for sinterhardening
US6068813A (en) * 1999-05-26 2000-05-30 Hoeganaes Corporation Method of making powder metallurgical compositions
US6514307B2 (en) * 2000-08-31 2003-02-04 Kawasaki Steel Corporation Iron-based sintered powder metal body, manufacturing method thereof and manufacturing method of iron-based sintered component with high strength and high density
EP1323840B1 (en) 2000-09-12 2008-06-18 JFE Steel Corporation Iron base mixed powder for high strength sintered parts
JP2003239002A (ja) * 2002-02-18 2003-08-27 Kobe Steel Ltd 鉄系混合粉末および鉄系焼結体の製造方法
SE0203135D0 (sv) * 2002-10-23 2002-10-23 Hoeganaes Ab Dimensional control
US7309374B2 (en) * 2005-04-04 2007-12-18 Inco Limited Diffusion bonded nickel-copper powder metallurgy powder
US7455711B1 (en) * 2006-06-16 2008-11-25 Keystone Investment Corporation Process for manufacturing hardened powder metal parts

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4069044A (en) * 1976-08-06 1978-01-17 Stanislaw Mocarski Method of producing a forged article from prealloyed-premixed water atomized ferrous alloy powder
EP0024214B1 (en) * 1979-08-20 1984-07-18 Otis Engineering Corporation A by-pass valve for a well testing apparatus
SU1740481A1 (ru) * 1990-03-19 1992-06-15 Тюменский индустриальный институт им.Ленинского комсомола Порошковый материал на основе железа дл получени спеченных изделий
RU2196659C2 (ru) * 1996-07-22 2003-01-20 Хеганес Аб Способ подготовки порошка на основе железа
RU2216433C2 (ru) * 1998-01-21 2003-11-20 Хеганес Аб Порошок на основе железа, способ изготовления спеченного изделия и спеченное изделие, изготовленное этим способом

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2815808C1 (ru) * 2022-12-03 2024-03-21 Павел Геннадьевич Данилов Композиционный материал на основе порошкового железа

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010529302A (ja) 2010-08-26
US20100154588A1 (en) 2010-06-24
TW200914629A (en) 2009-04-01
CA2689286A1 (en) 2008-12-18
WO2008153499A1 (en) 2008-12-18
EP2155921A1 (en) 2010-02-24
BRPI0813447A2 (pt) 2014-12-23
JP5453251B2 (ja) 2014-03-26
EP2155921A4 (en) 2017-03-29
CN101680063A (zh) 2010-03-24
MX2009013582A (es) 2010-01-26
RU2010100955A (ru) 2011-07-20
EP2155921B1 (en) 2019-11-13
KR20100020039A (ko) 2010-02-19
US20160114392A1 (en) 2016-04-28
CN101680063B (zh) 2013-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2490352C2 (ru) Порошок на основе железа и его состав
US20190177820A1 (en) Method of producing a diffusion alloyed iron or iron-based powder, a diffusion alloyed powder, a composition including the diffusion alloyed powder, and a compacted and sintered part produced from the composition
CA2642254C (en) Iron-based powder mixture, and method of manufacturing iron-based compacted body and iron-based sintered body
JP5920984B2 (ja) 鉄基粉末組成物
JP5613049B2 (ja) 鉄基複合粉末
CN101124058B (zh) 不锈钢粉末
US8287615B2 (en) High-strength composition iron powder and sintered part made therefrom
JP5535576B2 (ja) 鉄基焼結合金およびその製造方法並びに鉄基焼結合金部材
JPH04231404A (ja) 最適化2回プレス−2回焼結粉末冶金方法
JP2022084836A (ja) 鉄基粉末
JP2011094187A (ja) 高強度鉄基焼結体の製造方法
JP6760495B2 (ja) 粉末冶金用混合粉
JPH1180803A (ja) 粉末冶金用鉄基混合粉
RU2327547C1 (ru) Способ получения порошка на железной основе (его варианты)
JP2007182593A (ja) 高窒素焼結合金鋼の製造方法。
US10843269B2 (en) Method of producing sintered and forged member
JP2023121011A (ja) 粉末冶金用鉄基混合粉および鉄基焼結体
RU2327548C1 (ru) Способ получения порошка на железной основе (его варианты)
KR20210134751A (ko) 분말 야금용 철기 혼합 분말 및 철기 소결체
JP2005126827A (ja) 高強度焼結部品用混合粉

Legal Events

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

Effective date: 20140613