SU900988A1

SU900988A1 - Method of producing two-layer sintered articles

Info

Publication number: SU900988A1
Application number: SU802896161A
Authority: SU
Inventors: Андрей Александрович Андрушевич; Витольд Александрович Дедовец; Леонид Ильич Фрайман
Priority date: 1980-03-13
Filing date: 1980-03-13
Publication date: 1982-01-30

Description

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДВУХСЛОЙНЫХ СПЕЧЕННЫХ(54) METHOD OF MANUFACTURING TWO-LAYER SINTERED

ИЗДЕЛИЙPRODUCTS

Изобретение относитс к порошковой металлургии, в частности к споссРбам получени двухслойных спеченных иэделий с упрочненной поверхностью, и может быть испо.ги зовано при изготовлении распылителей мазута.The invention relates to powder metallurgy, in particular, to the production of bilayer sintered reinforced surfaces, and can be used in the manufacture of fuel oil sprayers.

Известен способ нанесени на металл покрыти из суспензии, включающий приготовление суспензии, нанесе- ю ние на изделие, сушку и спекание покрыти 1 A known method of coating a metal from a suspension involves the preparation of a suspension, application to the product, drying and sintering the coating 1

Недостатком способа вл етс невозможность его использовани дл получени двухслойных спеченных изде- jj ЛИЙ с высокой термо.стойкостью.The disadvantage of this method is the impossibility of its use for obtaining double-layer sintered LJI products with high thermal resistance.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности н достигаемому эффекту вл етс способ изготовлени двухслойных спеченных изде- 20 ЛИЙ, включающий прессование основы издели из порошка твердого сплава, нанесение покрыти из суспензии/ содержащей карбид титана, и спекание в вакууме при температуре 1250-1300 С. Способ позвол ет получать издели из твердых сплавов с жаропрочными и износостойкими поверхностными сло ми {2 .The closest to the proposed technical essence of the achieved effect is a method of manufacturing two-layer sintered LII products, including pressing the base of a product from a hard alloy powder, applying a suspension / coating containing titanium carbide, and sintering in vacuum at a temperature of 1250-1300 C. The method allows to obtain products from hard alloys with heat-resistant and wear-resistant surface layers {2.

Однако его использование при из- ,,. готовленин изделий на железной основе не обеспечивает необходимой термостойкости , например, в услови х работы распылителей мазута.However, its use in iz ,,. The preparation of iron-based products does not provide the necessary heat resistance, for example, in the conditions of operation of fuel oil sprayers.

Цель изобретени - повышение термостойкости изделий.The purpose of the invention is to increase the heat resistance of products.

Указанна цель достигаетс тем, что в способе изготовлени двухслойных спеченных изделий, преимущественно на основе железа с добавкой металлов У1 группы, включаюп(ем прессование основы издели , нанесение на основу покрыти из суспензии, содержащей карбид титана, и спекание в вакууме при температуре 1250-1300С, основу прессуют до пористости 1520% , в суспензию ввод т порошок матернала основы издели , а спекание провод т двухстадийно, причем первую стадию осуществл ют при температуре 1150-1170С в течение 1,0-1,5 ч. При зтом спекание провод т в вакууме не ниже 5 10 ММ рт.ст.This goal is achieved by the fact that in the method of manufacturing two-layer sintered products, mainly iron-based, with the addition of metals of the U1 group, include (pressing the base of the product, coating the substrate with a suspension containing titanium carbide, and sintering in vacuum at a temperature of 1250-1300C , the base is pressed to a porosity of 1520%, the powder of the material base of the product is introduced into the suspension, and the sintering is carried out in two stages, and the first stage is carried out at a temperature of 1150-1170 ° C for 1.0-1.5 hours. vacuum not less than 5 10 MM Hg

Способ осуществл етс следующим обраэ 4.The method is carried out as follows 4.

Из шихты на основе железа и металлов У1 группы состава, вес.%:%: хром 6-18 молибден 1-5; вольфрам I2; железо - остальное, прессуют основу издели до пористости 15-20% дл обеспечени протекани процесса пропитки поверхностных слоев основы издели при ее достаточной механической прочности. Прессовки покрывают сусйензйей состава, Ъес.%: карбид титана 25-30; карбид бора 0,5-1,5; углерод 0,8-1,6; бор 1,5-2; хром молибден 2-3; железо - остальиое, слоем толщиной 300-500 мкм (суспензию готов т на основе водного зол двуокиси кремни , стабилизированного щелочным металлом, причем мол рное отношение двуокиси кремни к щелочному металлу больше 4, а содержание двуокиси кремни - 2-3% от массы суспензии ) . Покрытие сушат при температуре 200-300 С в вакууме при остаточном давлении 5 мм рт.ст. дл устранени окислени , а также дл дегазации и удалени летучих примесей.From the mixture based on iron and metals U1 group of composition, wt.%:%: Chromium 6-18 molybdenum 1-5; tungsten I2; iron - the rest, compresses the base of the product to a porosity of 15-20% to ensure the impregnation process of the surface layers of the base of the product with its sufficient mechanical strength. Pressings are covered with a suspension of the composition, b.%: Titanium carbide 25-30; boron carbide 0.5-1.5; carbon 0.8-1.6; boron 1,5-2; molybdenum chromium 2-3; iron - remaining, with a layer thickness of 300-500 µm (the suspension is prepared on the basis of an aqueous alkali-metal-stabilized silica silica, the molar ratio of silica to alkali metal is more than 4, and the content of silica is 2-3% by weight of the suspension) . The coating is dried at a temperature of 200-300 C in vacuum at a residual pressure of 5 mm Hg. to eliminate oxidation, and to degass and remove volatile impurities.

Дл улучшени смачиваемости жидкой фазой и восстановлени окислов в по верхностных сло х прессовки с покрытием спекают в вакууме не выше 5 мм рт.ст. при температуре 1150-117.0°С, выдержке 1,0-1,5 ч с последующим нагревом до температуры 1250-1300°С при выдержке в течение 0,3-0,5 ч. Охлаждение изделий провод т вместе с печью. Нагрев в вакууме при температуре 1150-И70°С необходим дл образовани в слое .суспензии жидкой фазы, врем выдержки 1,01 ,5 ч при этой температуре обеспечивает полноту процесса пропитки.To improve the wettability of the liquid phase and the reduction of oxides in the surface layers of the compact with coating, it is sintered in vacuum not exceeding 5 mm Hg. at a temperature of 1150-117.0 ° C, a shutter speed of 1.0-1.5 h, followed by heating to a temperature of 1250-1300 ° C with a holding time of 0.3-0.5 h. The products are cooled with the furnace. Heating in vacuum at a temperature of 1150 ° C to 70 ° C is necessary for the formation of a liquid phase suspension in a layer. A holding time of 1.01.5 hours at this temperature ensures the complete impregnation process.

Последующий нагрев до температуры 1250-1300°С и выдержка в течение 0,30 ,5 ч создают услови дл протекани процесса спекани основы издели и устранени шероховатости покрыти из суспензии путем оплавлени .Subsequent heating to a temperature of 1250-1300 ° C and aging for 0.30.5 hours creates conditions for the sintering process of the product base to be carried out and for removing the roughness of the coating from the suspension by melting.

В результате капилл рной пропитки жидкой фазой поверхностных слоев основы издели и диффузионного взаимодействи матрицы и покрыти получаетс широка переходна зона между поверхностньли износостойким слоем и основой, котора нивелирует различие в коэффициентах термического расширени материалов основы и поверхностного сло , в результате чего увеличиваетс прочность сцеплени поверхностного сло с основой. Остаточное давление 5-10 мм рт.тс. - максимально допустимое, при котором еще возможен процесс пропитки поверхностных слоев пористой основы издели жидкой фазой, образующейс в нанесенном слое суспензии. При остат.,очном давлении более 5 10 мм рт.ст. плохо восстанавливаютс окисные пленки на поверхности капилл ров пористой основы издели , которые тормоз т процесс пропитки и диффузии, что не дает возможности формировани переходной зоны с необходимым градиентом коэффициента термическохч раонирёни .As a result of capillary impregnation of the surface layers of the product base with the liquid phase and the diffusion interaction of the matrix and the coating, a wide transition zone is obtained between the surface of the wear-resistant layer and the base, which eliminates the difference in the coefficients of thermal expansion of the materials of the base and surface layer, thereby increasing the adhesion strength of the surface layer basis. Residual pressure is 5-10 mm Hg - the maximum allowable at which the process of impregnation of the surface layers of the porous base of the product with the liquid phase formed in the applied slurry layer is still possible. With residual., Full-time pressure of more than 5 10 mm Hg. oxide films on the surface of the capillaries of the porous base of the product, which inhibit the process of impregnation and diffusion, are poorly restored, which makes it impossible to form a transition zone with the required gradient of the thermal protection coefficient.

Пример 1. Шихту состава, вес.%« хром 12; углерод,1,0; железо - остальное, смешивают, прессуют основу издели при давлении 5 т/см дл получени 20% пористости прессовки и покрывают суспензией состава , вес.%:карбид титана 25; карбид . бора 0,5; углерод 0,8; бор 1,5; хром 9; молибден 2; железо - остальное . Двуокиси кремни , на основе вод-j Ijoro зол которой приготовлена суспензи , содержитс 2% от массы суспензии . Покрытие сушат при температуре 250°С в вакууме при остаточном давлении 5 мм рт.ст. Спекание провод т в вакууме при остаточном давлении 5 10 мм рт.ст. по следующему режиму: нагревают до температурыExample 1. The mixture composition, wt.% "Chromium 12; carbon 1.0; iron - the rest, mixed, pressed the base of the product at a pressure of 5 t / cm to obtain 20% of the porosity of the compact and covered with a suspension of the composition, wt.%: titanium carbide 25; carbide. boron 0.5; carbon 0.8; boron 1.5; chrome 9; molybdenum 2; iron - the rest. Silicon dioxide, on the basis of water-j Ijoro sol which the suspension was prepared, contains 2% by weight of the suspension. The coating is dried at a temperature of 250 ° C in vacuum at a residual pressure of 5 mm Hg. Sintering is carried out in vacuum at a residual pressure of 5-10 mm Hg. according to the following mode: heated to a temperature

5 1170-С, выдерживают 1 ч, нагревают до температуры 1300С, выдерживают 0,5 ч и охлаждают.5 1170-C, incubated for 1 hour, heated to a temperature of 130 ° C, incubated for 0.5 hours and cooled.

Полученное спеченное изделие имеет следующие свойства термостойкостьThe obtained sintered product has the following properties of heat resistance

0 98 циклов теплосмен (70€-100С) до разрушени , твердость поверхностного сло по Виккерсу 1200 кгс/мм, толщина поверхностного термостойкого износостойкого сло вместе с переходной зоной 1,3 мм, относительна износостойкость 4,3 (эталон-сталь 45, испытанна в гидроабразивной среде по схеме Штауфера).0 98 cycles of heat cycles (70 € -100 ° C) to failure, Vickers surface layer hardness 1200 kgf / mm, thickness of the heat-resistant wear-resistant layer with a transition zone of 1.3 mm, relative wear resistance 4.3 (standard-steel 45, tested in hydroabrasive environment according to the Staufer scheme).

П р и м е р 2. Основу издели получают по технологии, приведеннойPRI mme R 2. The basis of the product receive according to the technology given

0 в примере 1, и покрывают суспензией состава, вес.%1 карбид титана 30; карбид бора 1,5; углерод 1,6; хром 18; бор 1,5; молибден J,0; железо остальное . Двуокиси кремни содержитс 3% от массы суспензии. Покрытие сушат при температуре 300°С в вакууме при остаточном давлении 5 мм рт.ст. Спекание провод т в вакууме при остаточном давлении0 in example 1, and coated with a suspension of the composition, wt.% 1 titanium carbide 30; boron carbide 1.5; carbon 1.6; chrome 18; boron 1.5; molybdenum J, 0; iron else. Silica contains 3% by weight of the slurry. The coating is dried at a temperature of 300 ° C in vacuum at a residual pressure of 5 mm Hg. Sintering is carried out in vacuum at a residual pressure.

0 6-10 мм рт.ст. по следующему режиму: нагревают до температуры И50С, выдержи зают 1,5 ч, нагревают до температуры 1250С, выдерживают 0,3 ч и охлаждают вместе с печью.0 6-10 mm Hg according to the following mode: heated to a temperature of 50 ° C, held for 1.5 hours, heated to a temperature of 1250 ° C, maintained for 0.3 hours and cooled with the furnace.

Полученное спеченное изделие имеет следующие свойства: термостойкость 24 цикла теплосмен (700-100°С) до разрушени сло , относительна износостойкость 4,6 (эталон-сталь 45, испытанна в гидроабразивной средеThe obtained sintered article has the following properties: heat resistance of 24 cycles of heat shifts (700-100 ° C) until the layer breaks, relative wear resistance of 4.6 (standard-steel 45, tested in hydro-abrasive environment

по схеме Штауфера). Из примера видно , что спекание в вакууме при оста-точном давлении мм рт.ст. не обеспечивает полноты пропитки, поэтому термостойкость образцов низка .according to the Stauffer scheme). From the example it can be seen that sintering in vacuum at an residual pressure of mm Hg. does not provide complete impregnation, so the heat resistance of the samples is low.

Пример 3, По технологическому процессу, указанному в примере 1, получают основу издели и крывают суспензией состава,вес.%: - карбид титана 21,St карбид бора 1,0; углерод 1,2; бор 1,5; хром 13,5; молибден 2,5; железо остальное.Example 3 According to the technological process indicated in example 1, the basis of the product is obtained and covered with a suspension of the composition, wt%: titanium carbide 21, St boron carbide 1.0; carbon 1,2; boron 1.5; chromium 13.5; molybdenum 2.5; iron else.

Спекание провод т в вакууме при Д5 остаточном давлении 9-10 мл рт.ст.Sintering is carried out in vacuum at D5 with a residual pressure of 9-10 ml Hg.

режиму: нагревают до температуры 1160С, выдерживают 1,3 ч, нагревают до температуры 1275°С, вьадержйвают 0,4 ч, охлаждают вместе с печью. mode: heated to a temperature of 1160 ° C, maintained for 1.3 hours, heated to a temperature of 1275 ° C, retained 0.4 hours, cooled with the furnace.

Полученное спеченное изделие имеет следующие свойства; термостойкость 110 циклов теплосмен до, разрушени , толщина поверхностного термостойкого износостойкого сло вместз с переходной зоной 1,5 мм, твердость поверх«остного сло по Виккерсу 1260 кгс/см относительна износостойкость 5,1.The resulting sintered article has the following properties; the heat resistance of 110 cycles is heat change until destruction, the thickness of the surface heat-resistant wear-resistant layer together with the transition zone of 1.5 mm, the hardness over the other layer according to Vickers is 1260 kgf / cm, the relative wear resistance is 5.1.

Применение предлагаемого способа дл . изготовлени распылителей мазут;ных форсунок позвол ет повысить их дйлговечность в 5-6 раз. Предполагаемый экономический эффект от использовани предлагаемого способа при изготовлении спеченных распылителей мазута на предпри ти х Белглавэнерго составит 100 тыс. руб, в год.The application of the proposed method for. the manufacture of fuel oil nozzles; the injectors make it possible to increase their serviceability by a factor of 5-6. The estimated economic effect from the use of the proposed method in the manufacture of sintered fuel oil dispensers at Belglagenergo enterprises will amount to 100 thousand rubles a year.

Claims

1. US patent 3989863, cl. 427-367, 1976.

2. Japan patent 48-9925, cl. 24 H 4, 1973.