SU1444083A1

SU1444083A1 - Способ изготовлени биметаллических изделий из железа и меди

Info

Publication number: SU1444083A1
Application number: SU874204894A
Authority: SU
Inventors: Николай Ваганович Манукян; Геник Хачикович Карапетян; Николай Левонович Акопов; Сурен Геворкович Агбалян; Рафаэль Гагикович Самвелян; Артур Эдуардович Даниелян
Original assignee: Ереванский политехнический институт им.К.Маркса
Priority date: 1987-01-20
Filing date: 1987-01-20
Publication date: 1988-12-15

Abstract

Изобретение относитс к порошковой металлургии, в частности к способам изготовлени биметаллических изделий из железа и меди. Цель изобретени - повышение прочности сцеплени . На гидравлическом прессе производ т статическое холодное прессование втулки диаметром 30 мм из железного порошка Ш(Ш под давлением 150 МПа и стержн диаметром 10 мм из смеси медного порошка ПМС-1 и 5-12% от объема Медного порошка кварцевого песка. Высота втул- ки и стержн 30 мм. Гор ч то обработку сборной заготовки ведут при температуре 900-1000&deg;С в течение 0,5 ч. После гор чей обработки стержень мме- ет пористость 3-7%, а втулка практически беспориста . При таком сочетании пористости температурные коэффициенты линейного расширени втулки и стержн практически равны. 1 табл. S

Description

4 .

Изобретение относитс к порошковой металлургии, в частности к способам изготовлени спеченных биметаллических изделий из железа и меди.

Целью изобретени вл етс повышение прочности сцеплени .

Способ осуществл ют следующим образом

На гидравлическом«прессе произво- д т статическое холодное прессование втулки диаметром 30 мм из железного порошка Щ4М под давлением 150 МПа до упора в статическое холодное прессование стержн диаметром 10 мм под давлением 150 МПа из смеси медного порошка ПМС-1 и кварцевого песка (5-12% от объема медного порошка . до пористости (20%,

Высота втулки и стержн Н 30 мм Гор чую обработку сборной заготовки ведут по, следующему режиму; температура нагрева 900-1000°С, продолжительность нагрева 0,5 ч. Пористость после гор чей обработки состав ных частей сборной заготовки: стер- жень 3-7%,; втулка практически беспориста . При таком сочетании пористости температурный коэффициент линейного расширени (т.к,л.р.) втул ки и стержн практически равны.

Прочность сцеплени полученного биметалла железо-медь после термо- циклировани до 700-800°С составл ет 270-290 Ша, Микроструктурный ана- ЛИЗ переходной зоны показывает, что трещины или расслоени отсутствуют и разрушение происходит по меди, обеспечива максимальную прочность сцеплени (см. таблицу).

Без добавки кварцевого песка или какого-либо другого материала нельз добитьс наличи остаточной пористости в медном элементе биметалла , так как изделие после прессо- вани подвергаетс гор чей обработке давлением, в частности экструзии, в процессе которой пористые элементы биметалла будут уплотн тьс до беспористого состо ни одновременно. На личие же кварцевого песка, имеющего крайне низкий температурный коэффициент линейного раоширени (т.к.л.р до температуры 1000°С ( оС 0,4 - 0,5 10 ), создает в объеме элемента издели микрообъемы, которые могут считатьс порами, так как практически не измен ют свои размеры и не деформируютс (плав тс ).

Таким образом, наличие 5-12 мае. кварцевого песка создает услови дл получени остаточной пористости в медном элемен-це биметалла в размере 3-7%, что вли ет на т.к.л.р. - снижает его значение. Функци кварцевого песка - создание остаточной пористости, котора , в свою очередь, снижает т.к.л,р.

При содержании кварцевого песка в медном стержне меньше 5% (пористость П 2-3%) (т.к.л.р.) медного стержн равен 23, . При термическом воздействии (термоцик- лирование при 700-800°С) ввиду большой разницы в т.к.л.р. медного стержн и железной втулки ((fs 17,0 град ), происходит трещинооб- разование в переходной, зоне и практически ее разрушение.

При среднем содержании кварцевого песка в медном стержне (8%) пористость стержн равна (П 6-7% и т.к.л.р, медного стержн и железной втулки практически равны оС (л 17,5 ОО град- 5 17,0x10 град . При термическом воздействии (термо- циклирование при 700-800 С) ввиду практического равенства т.к.л.р, стержн в ,втулки снижение прочности сцеплени слоев биметалла Fe-Cu незначительное: от 300-320 (в исходном состо нии) до 270-290 МПа (после термоциклировани ),

При содержании кварцевого песка в медном стержне больше 12% (пористость медного стержн более 10%) т.к.л.р, равен 19,0-20,010 град , Т.к.л.р. беспористой железной втулки (П 0%) , равен 17,0-10 град , т,ё, оп ть имеетс разница т.к.л.р, (хот и не така больша , как в случае с содержанием кварцевого песка меньше 5%), При термическом воздействии (термоциклирование при 700- ) прочность сцеплени снижаетс значительно по сравнению с оптимальным содержанием кварцевого песка и составл ет 180-190 МПа. Нар ду с низким значением прочности сцеплени слоев биметалла его механическа обработка затруднена из-за значительной по1)истости медного стержн (более 10% ),

Кварцевый песок добавл етс в медный элемент биметалла, т.к.л.р, которого очень высок (дл достижени остаточной пористости и соответственно сн11жени значени т.к.л.р.) и который необходимо снизить и довести до уровн значени т,к,л.р. материала второго элемента биметалла железа , который находитс в беспористом состо нии.

, Одновременно введение кварцевого песка в медный порошок может повысить прочностные свойства биметалли- ческого элемента в результате дисперсионного упрочнени .

В качестве вводи1 ого в медный порошок соединени , имеющего высокую температуру плавлени , минимально

низкий т.к.л.р. и не взаимодействующего с материалом основы, можно использовать также графитовый порошок

Использование предлагаемого способа обеспечит и сохранит высокую

прочность сцеплени деталей издели после термического воздействи и может быть использовано в производстве биметаллических порошковых изделий инструментального и конструкционного назначени на основе железа и меди.

Форму.л а изобретени

Способ изготовлени биметаллических изделий из железа и меди, включающий прессование заготовок из медного и железного порошков, их сборку и гор чую экструзию, отличающийс тем, что, с целью повьше- ни прочности сцеплени , перед прессованием в медньй порошок ввод т 5- 12 мас.% кварцевого песка.

Пористость, /о

Термическое воздействие

Втулка (железо)

Стержень (медь)

О О

При 20 С300-320

Термоциклирование при290-300

ISO C

Термоциклирование при 700-800°С

Стержень (медь + 5-12°/окв, песка)

3-7 3-7

3-7

При 20 С

Термоциклирование при

Термоциклчрование при 700-800 С

Прочность сцеплени по способу, МПа

известный

предлагаемый

Практически разрушен

300-320 300-310

270-290

Claims

Формула изобретения

Способ изготовления биметаллических изделий из железа и меди, включающий прессование заготовок из мед5 кого и железного порошков, их сборку и горячую экструзию, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности сцепления, перед прессованием в медный порошок вводят 512 мас.% кварцевого песка.

Пористость, °/о Термическое воздействие Прочность сцепления по способу, МПа Втулка Стержень - ------------- (железо) (медь) известный предлагаемый

0 0 При 20^SC 300-320 0 0 Термоциклиров ание 150^аС при 290-300 0 0 Термоциклиров ание при Практичес- 700-800°С ки разру- шен Стержень (медь + 5-12°/окв. песка) 0 3-7 При 20°С 300-320 0 3-7 Термоциклирование 150^аС при 300-310 0 3-7 Термоцикл црование 700-800 °C при 270-290

ВНИИПИ Заказ 6430/14 ' Тираж 741 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4