RU2564654C1 - Method of producing of high density friction powder phosphorus-containing material based on iron - Google Patents
Method of producing of high density friction powder phosphorus-containing material based on iron Download PDFInfo
- Publication number
- RU2564654C1 RU2564654C1 RU2014149272/02A RU2014149272A RU2564654C1 RU 2564654 C1 RU2564654 C1 RU 2564654C1 RU 2014149272/02 A RU2014149272/02 A RU 2014149272/02A RU 2014149272 A RU2014149272 A RU 2014149272A RU 2564654 C1 RU2564654 C1 RU 2564654C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- iron
- phosphorus
- material based
- containing material
- powder
- Prior art date
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Braking Arrangements (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к материалам на основе железного порошка, и может быть использовано при изготовлении средне- и тяжелонагруженных конструкционных деталей фрикционного назначения, испытывающих динамические и истирающие нагрузки.The invention relates to the field of powder metallurgy, in particular to materials based on iron powder, and can be used in the manufacture of medium and heavily loaded structural parts of frictional purpose, experiencing dynamic and abrasive loads.
Известен способ получения фрикционного фосфорсодержащего порошкового материала на основе железа, который заключается в последовательном выполнении следующих операций: приготовление порошковой шихты, содержащей от 0,7 до 1,3 масс. % фосфора, в виде феррофосфора, холодное прессование при удельном давлении 35-40 кН/см2, спекание заготовок в защитной среде при 1060±10°C в течение 1-го часа под удельным давлением 150-20 МПа, что обеспечивает получение сетки фосфидной эвтектики с толщиной прожилок от 0,475 до 1,9 мкм. Недостатками данного способа являются относительно низкие значения прочности из-за наличия остаточной пористости в материале [Влияние фосфора на фрикционные свойства материала на основе легированного железа / И.М. Федорченко, Г.М. Деркачева, И.И. Панаиоти / Порошковая металлургия. - 1969. - №11. - С. 99-101].A known method of producing a friction phosphorus-containing powder material based on iron, which consists in sequentially performing the following operations: preparing a powder mixture containing from 0.7 to 1.3 mass. % phosphorus, in the form of ferrophosphorus, cold pressing at a specific pressure of 35-40 kN / cm 2 , sintering of billets in a protective medium at 1060 ± 10 ° C for 1 hour under a specific pressure of 150-20 MPa, which provides a phosphide network eutectics with vein thicknesses from 0.475 to 1.9 microns. The disadvantages of this method are the relatively low strength values due to the presence of residual porosity in the material [Effect of phosphorus on the frictional properties of a material based on alloyed iron / I.М. Fedorchenko, G.M. Derkacheva, I.I. Panaioti / Powder Metallurgy. - 1969. - No. 11. - S. 99-101].
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ получения высокоплотного фосфорсодержащего порошкового материала, который заключается в последовательном выполнении следующих операций: приготовление шихты на основе железного порошка с добавкой фосфора до 1 масс. % в виде феррофосфора и 0,1-0,8 масс. % углерода, статическое холодное прессование пористых заготовок, преддеформационный нагрев в защитной среде при температурах и продолжительности, обеспечивающих образование жидкой фазы, горячая штамповка (ГШ) при значениях приведенной работы уплотнения 120-180 МДж/м3 и гомогенизирующий отжиг при 710-730°C в течение 20-30 ч с последующей термической обработкой [Патент РФ 2494836, МАК B22F 3/17, С22С 1/04, опубл. 10.10.2013 г. - прототип]. Недостатками указанного способа являются относительно низкие показатели коэффициента трения и износостойкости из-за отсутствия сплошной или разорванной сетки фосфидной эвтектики по границам частиц и зерен. Локализация фосфора в глубине частиц и зерен матрицы обусловливает снижение эффективности торможения, а структура бейнито-мартенсита, формирующаяся в результате термической обработки, распадается при повышении температуры в зоне трения в процессе торможения, что приводит к снижению показателей износостойкости.The closest in technical essence to the proposed is a method for producing high-density phosphorus-containing powder material, which consists in sequentially performing the following operations: preparation of a mixture based on iron powder with the addition of phosphorus up to 1 mass. % in the form of ferrophosphorus and 0.1-0.8 mass. % carbon, static cold pressing of porous preforms, pre-deformation heating in a protective environment at temperatures and durations that ensure the formation of a liquid phase, hot stamping (GS) at reduced densities of 120-180 MJ / m 3 and homogenizing annealing at 710-730 ° C within 20-30 hours, followed by heat treatment [RF Patent 2494836, MAK B22F 3/17, C22C 1/04, publ. 10/10/2013, the prototype]. The disadvantages of this method are the relatively low values of the coefficient of friction and wear resistance due to the lack of a solid or torn phosphide eutectic network along the boundaries of particles and grains. The localization of phosphorus in the depths of the particles and grains of the matrix leads to a decrease in braking efficiency, and the structure of bainite-martensite, formed as a result of heat treatment, decomposes with increasing temperature in the friction zone during braking, which leads to a decrease in wear resistance.
Задачей изобретения является повышение фрикционных свойств порошкового фосфорсодержащего материала на основе железа, что обеспечивает возможность его использования при изготовлении средне- и тяжелонагруженных конструкционных деталей тормозных устройств, испытывающих истирающие нагрузки.The objective of the invention is to increase the frictional properties of the phosphorus-containing powder material based on iron, which makes it possible to use it in the manufacture of medium and heavily loaded structural parts of braking devices experiencing abrasive loads.
Техническим результатом является повышение фрикционных свойств и износостойкости.The technical result is to increase the frictional properties and wear resistance.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения высокоплотного фрикционного порошкового фосфорсодержащего материала на основе железа, включающем приготовление шихты на основе железного порошка с добавкой фосфора до 1 масс. % в виде феррофосфора, статическое холодное прессование пористых заготовок, нагрев в защитной среде при температуре 1150-1250°С в течение времени, определяемом из расчета 45-60 с/1 мм наименьшего поперечного размера заготовки, горячую штамповку при значениях приведенной работы уплотнения 120-180 МДж/м3, последеформационный отжиг при 710-730°С, согласно изобретению в шихту вводят 1,0-1,2 масс. % углерода, последеформационный отжиг проводят в течение 2-4 ч, обеспечивающий формирование структуры мелкозернистого перлита, балл 3-4, наличие в структуре материала сплошной или разорванной сетки фосфидной эвтектики с наибольшей площадью включений 2000-6000 мкм2 и толщиной прожилок 2,0-10,0 мкм. Термическую обработку не проводят.The specified technical result is achieved by the fact that in the method for producing a high-density friction powder phosphorus-containing material based on iron, including the preparation of a mixture based on iron powder with the addition of phosphorus up to 1 mass. % in the form of ferrophosphorus, static cold pressing of porous preforms, heating in a protective environment at a temperature of 1150-1250 ° C for a time determined from the calculation of 45-60 s / 1 mm of the smallest transverse size of the preform, hot stamping at values of reduced seal work 120- 180 MJ / m 3 , post-deformation annealing at 710-730 ° C, according to the invention, 1.0-1.2 wt. % carbon, post-deformation annealing is carried out for 2-4 hours, ensuring the formation of fine-grained perlite structure, score 3-4, the presence in the structure of the material of a solid or broken network of phosphide eutectic with the largest area of inclusions 2000-6000 μm 2 and a vein thickness of 2.0- 10.0 μm. Heat treatment is not carried out.
Проведение последеформационного отжига в течение 2-4 часов обеспечивает незначительное диффузионное перераспределение фосфора, однако полного растворения эвтектической сетки по границам зерен не происходит. При этом формируется структура мелкозернистого перлита, балл 3-4 ГОСТ 8233-56, со сплошной или разорванной сеткой фосфидной эвтектики с наибольшей площадью включений 2000-6000 мкм2 и толщиной прожилок 2,0-10,0 мкм, локализованной по бывшим границам частиц железного порошка округлой формы, которая является оптимальной для получения повышенных фрикционных свойств. Наличие эвтектической сетки с указанными параметрами на фоне структуры мелкозернистого перлита обусловливает увеличение коэффициента трения и износостойкости получаемого материала.Post-deformation annealing for 2-4 hours provides an insignificant diffusion redistribution of phosphorus, however, complete dissolution of the eutectic network along the grain boundaries does not occur. In this case, a fine-grained perlite structure is formed, GOST 8233-56 score 3-4, with a solid or broken phosphide eutectic network with the largest inclusion area of 2000-6000 μm 2 and vein thickness 2.0-10.0 μm, localized at the former boundaries of iron particles rounded powder, which is optimal for obtaining enhanced frictional properties. The presence of a eutectic network with the indicated parameters against the background of the structure of fine-grained perlite causes an increase in the friction coefficient and wear resistance of the obtained material.
Пример.Example.
В шихту на основе восстановленного железного порошка ПЖВ 2.160.26 вводят добавки измельченного феррофосфора ФФ16 ТУ 14-5-72-76 и карандашного графита ГК-1 ГОСТ 4404-78. Затем проводят статическое холодное прессование (СХП) при давлении 500 МПа. В результате получают заготовки призматических образцов размером 10×10×55 мм и пористостью 20-22%. Горячую штамповку пористых заготовок проводят на копре с массой бабы 50 кг. Перед горячей штамповкой заготовки нагревают в камерной электропечи периодического действия с силитовыми нагревателями. Образцы закладывают в контейнер из жаропрочной стали 10Х23Н18 (ГОСТ 5632-72), который помещают в рабочее пространство печи и продувают защитным газом - диссоциированным аммиаком. Выдержка заготовок в печи при температуре 1200°С составляет 10 минут.Additives of ground ferrophosphorus FF16 TU 14-5-72-76 and pencil graphite GK-1 GOST-4404-78 are introduced into a charge based on reduced iron powder ПЖВ 2.160.26. Then carry out static cold pressing (SHP) at a pressure of 500 MPa. As a result, blanks of prismatic samples with a size of 10 × 10 × 55 mm and porosity of 20-22% are obtained. Hot stamping of porous preforms is carried out on a copra with a mass of women 50 kg. Before hot stamping, the billets are heated in a batch chamber furnace with silicone heaters. Samples are placed in a container made of heat-resistant steel 10X23H18 (GOST 5632-72), which is placed in the working space of the furnace and purged with protective gas - dissociated ammonia. The exposure of the workpieces in the furnace at a temperature of 1200 ° C is 10 minutes.
После нагрева заготовку помещают в пресс-форму для ГШ и осуществляют уплотнение. Продолжительность переноса заготовки из печи в матрицу составляет 2-3 с, при этом температура снижается не более чем на 20°С. После горячей штамповки образцы подвергают отжигу при 720°С в течение времени, указанного в таблице. Значения показателей механических и фрикционных свойств полученных образцов приведены в таблице.After heating, the workpiece is placed in the mold for GSH and carry out compaction. The duration of the transfer of the workpiece from the furnace to the matrix is 2-3 s, while the temperature decreases by no more than 20 ° C. After hot stamping, the samples are annealed at 720 ° C for the time indicated in the table. The values of the indicators of the mechanical and frictional properties of the obtained samples are given in the table.
Анализ результатов определения механических и фрикционных свойств, представленных в таблице, показывает, что получение высокоплотного фрикционного порошкового фосфорсодержащего материала на основе железа по предлагаемому способу обеспечивает повышение фрикционных характеристик и износостойкости по сравнению со способом-прототипом. Увеличение времени отжига более заявленных интервалов будет способствовать распаду фосфидной эвтектики, уменьшая толщину прожилок и площадь ее включений, которые в прототипе вовсе отсутствуют. Если время отжига будет меньше заявленного интервала, то толщина прожилок фосфидной эвтектики и площадь ее включений будут относительно велики. Таким образом, изменение оптимальных параметров технологического процесса получения материала не обеспечивает формирования требуемой структуры, что обусловливает уменьшение среднего и максимального значений коэффициента трения, увеличение величин износа фрикционного материала и контртела, а также потерь эффективности торможения при попадании воды.The analysis of the results of determining the mechanical and frictional properties presented in the table shows that obtaining high-density friction powder phosphorus-containing material based on iron by the proposed method provides an increase in frictional characteristics and wear resistance compared to the prototype method. The increase in the annealing time of more than the declared intervals will contribute to the decay of phosphide eutectic, reducing the thickness of the veins and the area of its inclusions, which are absent in the prototype. If the annealing time is less than the declared interval, then the thickness of the veins of the phosphide eutectic and the area of its inclusions will be relatively large. Thus, changing the optimal parameters of the technological process of obtaining the material does not provide the formation of the required structure, which leads to a decrease in the average and maximum values of the coefficient of friction, an increase in the wear of the friction material and the counterbody, as well as loss of braking efficiency when water enters.
Коэффициенты потери Δjn и восстанавливаемости Δjв эффективности торможения рассчитываются по формулам [ГОСТ 4.79-87. Система показателей качества продукции. Изделия фрикционные для тормозных механизмов. Номенклатура показателей]:The loss factors Δj n and recoverability Δj in braking efficiency are calculated by the formulas [GOST 4.79-87. The system of indicators of product quality. Friction products for brake mechanisms. Nomenclature of indicators]:
где fн=fсp - коэффициент трения перед попаданием воды в область пары трения;where f n = f cp is the coefficient of friction before water enters the region of the friction pair;
fk - коэффициент трения после попадания воды;f k - coefficient of friction after water ingress;
f0 - коэффициент трения после высыхания пары трения.f 0 - coefficient of friction after drying of the friction pair.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014149272/02A RU2564654C1 (en) | 2014-12-08 | 2014-12-08 | Method of producing of high density friction powder phosphorus-containing material based on iron |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014149272/02A RU2564654C1 (en) | 2014-12-08 | 2014-12-08 | Method of producing of high density friction powder phosphorus-containing material based on iron |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2564654C1 true RU2564654C1 (en) | 2015-10-10 |
Family
ID=54289562
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014149272/02A RU2564654C1 (en) | 2014-12-08 | 2014-12-08 | Method of producing of high density friction powder phosphorus-containing material based on iron |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2564654C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU889729A1 (en) * | 1980-03-28 | 1981-12-15 | Научно-Исследовательский Институт Порошковой Металлургии Белорусского Ордена Трудового Красного Знамени Политехнического Института | Iron-based sintered friction material |
JP2008231538A (en) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Toyota Motor Corp | Ferrous sintered compact and its manufacturing method |
RU2494836C1 (en) * | 2012-08-09 | 2013-10-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") | Method of producing iron-based phosphorus-bearing powder |
-
2014
- 2014-12-08 RU RU2014149272/02A patent/RU2564654C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU889729A1 (en) * | 1980-03-28 | 1981-12-15 | Научно-Исследовательский Институт Порошковой Металлургии Белорусского Ордена Трудового Красного Знамени Политехнического Института | Iron-based sintered friction material |
JP2008231538A (en) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Toyota Motor Corp | Ferrous sintered compact and its manufacturing method |
RU2494836C1 (en) * | 2012-08-09 | 2013-10-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") | Method of producing iron-based phosphorus-bearing powder |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Mirzadeh et al. | EBSD study of a hot deformed austenitic stainless steel | |
Lipiński | Double modification of AlSi9Mg alloy with boron, titanium and strontium | |
Asif et al. | Development of iron based brake friction material by hot powder preform forging technique used for medium to heavy duty applications | |
RU2564654C1 (en) | Method of producing of high density friction powder phosphorus-containing material based on iron | |
Ruano et al. | Superplasticity in rapidly solidified white cast irons | |
Chang et al. | A mechanistic study for the fracture mode and ductility variation in a powder metallurgy superalloy hot-isostatic-pressed at sub-and super-solvus temperatures | |
RU2531342C1 (en) | Method to assess extent of embrittlement of materials of vver-1000 reactor vessels caused by thermal ageing | |
DE2723870B1 (en) | Process for the manufacture of cast iron | |
RU2494836C1 (en) | Method of producing iron-based phosphorus-bearing powder | |
Dąbrowski et al. | The microstructures and hardness analysis of a new hypereutectoid Mn-Cr-Mo-V steel | |
Filep et al. | Residual stress distribution caused by laser hardening and conventional quenching in plain carbon steel | |
JP6776957B2 (en) | Forged parts | |
EP2803736A1 (en) | Wear resistant manganese steel | |
Jagger et al. | Heat-Treatment Response and Cutting Properties of Sintered Type M2 High-Speed Steel | |
KR20210069109A (en) | ECAE machining of high-strength and high-hardness aluminum alloys | |
Liu et al. | A study on microstructures and properties of P/M valve seats of hot forging by laser irradiation | |
RU2602217C2 (en) | Method for boriding parts from iron-carbon alloys | |
CN103695789B (en) | A kind of high-performance super-hard high-speed steel | |
Kong et al. | Effect of reheating process on microstructure and mechanical property of A390 aluminum alloy | |
RU2794971C1 (en) | Method for producing aluminum-steel composite material | |
RU2815694C1 (en) | Method for producing super fine-grained carbide alloy | |
RU2605397C2 (en) | Cast iron for disc brakes rims | |
RU2355796C2 (en) | Doping technique by manganese of powder materials on basis of iron | |
RU2780165C1 (en) | Method for producing an extra-fine grain alloy | |
RU1770089C (en) | Method for preparation of sintered articles made on the iron-base |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171209 |