SU1678882A1

SU1678882A1 - Method for production of high-density powder steel

Info

Publication number: SU1678882A1
Application number: SU894722536A
Authority: SU
Inventors: Юрий Григорьевич Дорофеев; Александр Валентинович Скориков; Виктор Иванович Малеванный; Евгений Викторович Козлов; Василий Григорьевич Шишка; Жанна Владимировна Еремеева
Original assignee: Новочеркасский Политехнический Институт Им.Серго Орджоникидзе
Priority date: 1989-06-05
Filing date: 1989-06-05
Publication date: 1991-09-23

Abstract

Изобретение относитс к порошковой металлургии и может быть использовано дл получени высокоплотной порошковой конструкционной стали повышенной обрабатываемости . Целью изобретени вл етс повышение механических свойств. Способ включает приготовление смеси компонентов с добавками в нее химического соединени стеарата свинца в количестве 1-5%. прессование порошковой смеси в закрытой пресс-форме до получени брикета пористостью 7-1 5%, нагрев брикета осуществл ют со скоростью 10-20&deg;С/с до 900-1000&deg;С в защитной атмосфере, выдержку при этой температуре в течение времени, достаточном дл выравнивани температуры по всему объему пористого брикета, и его гор чую обработку давлением с получением беспористого материала, диффузионный отжиг в защитной атмосфере с получением готовой стали. Способ позвол ет улучшить качество стали путем равномерного распределени свинца в виде мелкодисперсной фазы. 1 табл. СО сThe invention relates to powder metallurgy and can be used to obtain high-density powder structural steel of increased machinability. The aim of the invention is to improve the mechanical properties. The method involves the preparation of a mixture of components with the addition of a chemical compound of lead stearate in the amount of 1-5%. pressing the powder mixture in a closed mold to obtain a briquette with a porosity of 7-1 5%, heating the briquette at a speed of 10-20 ° C / s to 900-1000 ° C in a protective atmosphere, holding at this temperature in a period of time sufficient to equalize the temperature throughout the volume of the porous briquette, and its hot working with pressure to obtain a non-porous material, diffusion annealing in a protective atmosphere to obtain the finished steel. The method makes it possible to improve the quality of the steel by uniformly distributing the lead in the form of a fine phase. 1 tab. SO with

Description

Изобретение относитс к порошковой металлургии , а именно к способам изготовлени высокоплотной беспористой конструкционной порошковой стали общемашиностроительного назначени улучшенной обрабатываемости резанием.The invention relates to powder metallurgy, in particular, to methods for producing high-density non-porous structural steel for general engineering purposes and improved machinability.

Цель изобретени - повышение механических свойств за счет равномерного распределени свинца по объему заготовки в виде мелкодисперсной фазы.The purpose of the invention is to increase the mechanical properties due to the uniform distribution of lead in the volume of the workpiece in the form of a fine phase.

В способе, включающем изготовление смеси компонентов, с добавками свинца, прессование в закрытой пресс-форме с получением пористого брикета, нагрев и выдержку в защитной атмосфере, гор чуюIn the method involving the manufacture of a mixture of components, with lead additives, pressing in a closed mold to obtain a porous briquette, heating and holding in a protective atmosphere, hot

обработку давлением и диффузионный от-- жиг в защитной атмосфере, свинец в смесь ввод т в виде химического соединени (С1 НзСОО)2РЬ (стеарат свинца) в количестве 1-5 мас.%, смесь прессуют до получени брикета с пористостью 7-15%, а нагрев брикета осуществл ют со скоростью 10-20 град/с до температуры 900-1000°С.pressure treatment and diffusion outburst in a protective atmosphere, lead is introduced into the mixture as a chemical compound (C1NCSOO) 2Pb (lead stearate) in an amount of 1-5 wt.%, the mixture is pressed to obtain a briquette with a porosity of 7-15% and the briquette is heated at a speed of 10-20 degrees / s to a temperature of 900-1000 ° C.

Введение свинца в порошковую смесь в виде стеарата свинца в указанном количестве дает возможность получить готовый материал с содержанием свинца в количестве 0,1-0.45 мас.%, что достаточно дл улучшени обрабатываемости резанием и не приводит ухудшеаThe introduction of lead into the powder mixture in the form of lead stearate in the specified amount makes it possible to obtain a finished material with lead content in an amount of 0.1-0.45 wt.%, Which is sufficient to improve the machinability by cutting and does not result in deterioration.

33

ооoo

0000

hOhO

нию прочностных и Других физико-механических свойств.the strength and other physicomechanical properties.

Стеарат свинца имеет невысокую плотность и при введении его в порошковую смесь в указанном количестве он занимает больший объем, чем эквивалентное по массе количество порошка чистого свинца. Поэтому при перемешивании порошковой смеси достигаетс его более равномерное распределение по объему порошковой смеси .Lead stearate has a low density and, when introduced into the powder mixture in the specified amount, it occupies a larger volume than the equivalent by weight amount of pure lead powder. Therefore, by stirring the powder mixture, its more uniform distribution by volume of the powder mixture is achieved.

При нагреве пористого брикета перед гор чей обработкой давлением в защитной среде до указанных температур стеарат свинца разлагаетс на составл ющие компоненты . Газообразные компоненты разложени образуют в порах брикета восстановительную среду. Это способствует удалению оксидов железа с поверхности пор. Свинец выдел етс на этих поверхност х в виде жидкой фазы, хорошо смачива поверхности и растека сь на них в виде тонкой пленки, не образу отдельных капель .When the porous briquette is heated before hot pressure treatment in a protective medium to the specified temperatures, lead stearate decomposes into its constituent components. The gaseous decomposition components form a reducing medium in the pores of the briquette. This helps to remove iron oxides from the surface of the pores. Lead is released on these surfaces as a liquid phase, wetting the surface well and spreading on them in the form of a thin film, without forming separate droplets.

Дл предотвращени интенсивного угара свинца брикет выполн ют с остаточной пористостью в пределах 7-15%. При такой с статейной пористости количество открытых пор в брикете резко сокращаетс , сужаетс сечение открытых пор.In order to prevent intense lead loss, the briquette is made with a residual porosity in the range of 7-15%. With such article porosity, the number of open pores in the briquette is sharply reduced, the cross section of open pores narrows.

Газообразные продукты распада стеа- рата свинца частично удал ютс через открытые поры, а потери свинца при этом незначительны (не более 10%). При гор чей обработке давлением нагретого брикета происходит ликвидаци как закрытых, так и открытых пор по всему объему заготовки. В процессе этого газообразные продукты распада окончательно удал ютс из материала, а свинец распредел етс в виде мелкодисперсной фазы равномерно по всему объему материала.The gaseous decomposition products of lead stearate are partially removed through open pores, while lead losses are insignificant (no more than 10%). During hot working with heated briquette, the elimination of both closed and open pores occurs throughout the volume of the billet. In the process, the gaseous decomposition products are finally removed from the material, and lead is distributed in the form of a fine phase evenly throughout the entire volume of the material.

В цел х сокращени угара свинца из поверхностных слоев брикета при его нагреве перед гор чей обработкой давлением выбраны рациональные температурно-вре- менные режимы нагрева. Скорость нагрева в пределах 10-20 град/с и врем выдержки брикета при конечной температуре нагрева, достаточном дл выравнивани температуры по всему объему заготовки. Конечна температура нагрева брикета 900-1000°С достаточна дл гор чей обработки давлением . При переносе брикета из зоны нагрева в зону гор чей обработки давлением не происходит его остывание ниже температуры ковки.In order to reduce lead carbon loss, rational temperature-time heating regimes were chosen from the surface layers of the briquette when it is heated before the hot pressure treatment. The heating rate is within 10–20 degrees / s and the briquette's holding time at a final heating temperature sufficient to equalize the temperature throughout the entire volume of the workpiece. The final heating temperature of the briquette 900-1000 ° С is sufficient for hot pressure treatment. When transferring the briquette from the heating zone to the hot pressure zone, it does not cool down below the forging temperature.

Если дл получени требуемой структуры стали необходимы диффузионные реакции между компонентами при высоких температурах , после гор чей обработки давлением осуществл ют диффузионный отжиг при температурах до 1200°С и времени выдержки до 5 ч. Установлено, что режимы диффузионного отжига в указанных пределах не привод т к потере свинца в готовой стали.If diffusion reactions between components are required at high temperatures to obtain the required steel structure, after hot pressure treatment, diffusion annealing is carried out at temperatures up to 1200 ° C and holding times up to 5 hours. It is established that diffusion annealing regimes within the specified limits do not lead to loss of lead in finished steel.

Предлагаемый способ включает приготовление порошковой смеси из порошков железа (ПЖ2Р) с добавкой 1-5% мае. стеа- рата свинца, прессование порошковой смеси в закрытой пресс-форме с получением брикета с остаточной пористостью 7-15%The proposed method includes the preparation of a powder mixture of iron powders (PZh2R) with the addition of 1-5% may. lead stearate, pressing the powder mixture in a closed mold to obtain a briquette with a residual porosity of 7-15%

(развиваемое при этом удельное усилие прессовани 520 МПа), нагрев брикета в защитной атмосфере (осушенный водород) со скоростью нагрева 10-20 град/с до температуры 900-1000°С, выдержку при этой температуре до выравнивани ее по всему объему пористого брикета, гор чую обработку давлением методом осадки в закрытой пресс-форме при величине удельной приведенной работы уплотнени 200-220(the specific pressing force developed at the same time is 520 MPa), heating the briquette in a protective atmosphere (dried hydrogen) with a heating rate of 10-20 degrees / s to a temperature of 900-1000 ° C, holding at this temperature until it is equalized throughout the volume of the porous briquette, hot pressure treatment by the method of precipitation in a closed mold with a reduced specific work value of the seal 200-220

МДж/м3.MJ / m3.

Результаты исследований приведены в таблице.The research results are summarized in the table.

Исследуют прочность, твердость, а также обрабатываемость резанием по стандартным и общеприн тым методикам образцов.Investigate the strength, hardness, and machinability by cutting according to standard and conventional sample methods.

Из приведенных в таблице данных следует , что материал, изготовленный по предлагаемому способу, по характеристикамFrom the data in the table it follows that the material produced by the proposed method, according to the characteristics

обрабатываемости резанием выше материала , изготовленного по известному способу (разница в периоде стойкости до 50%). При этом прочность и твердость материала, полученного по предлагаемому способу, на 1012% выше, а стабильность этих свойств в 1,5-2 раза лучше.machinability above the material manufactured by a known method (the difference in the period of resistance to 50%). The strength and hardness of the material obtained by the proposed method is 1012% higher, and the stability of these properties is 1.5-2 times better.

Claims

The invention The method of obtaining high-density structural steel powder, including the preparation of a mixture of components with the addition of lead, pressing in a mold to obtain a porous briquette, heating and holding in a protective atmosphere,

hot pressure treatment and diffusion annealing in a protective atmosphere, characterized in that, in order to improve the mechanical properties, lead is introduced into the mixture in the form of lead stearate in an amount of 1-5

May %, the mixture is pressed to obtain a briquette with a porosity of 7-15%, and the briquette is heated at a speed of 10-20 degrees / C with a temperature of 900-1000 ° C.

Note. K ,,,; Kgj - coefficients vlrychpin properties.