CS257476B1 - Sposob výroby tepelne spracovatelných súčiastok z ocefových práškov - Google Patents

Abstract

Predmetom rešenia je výroba tepelne spracovatelných súčiastok z ocelových práškov, zahrňujúca spracovanie triesok, vznikajúcich pri trieskovora opracovaní kovov, obsahujúcich v hmotnostněj koncentrácii 0,2 až 1,2 % manganu, 0,4 až 1,7 % chrómu, 0,03 až 0,7 % kremíka, 0,7 až 1,5 % uhlíka a ostatok okrem znečistenín železo. Tento spósob pozostáva z rozdrobovania triesok na prášok, ktorý má koncentráciu kyslíka 0,5 až 2 % hmotnostných, zo žíhania tohto prášku s prídavkom oxidu železa 0,5 až 3 % hmotnostných v atmosféře s převážným podielom vodíka alebo dusíka pri teplote 700 až 1 100 °C, lisovania súčiastok z prášku s prídavkom grafitu, spekania súčiastok pri teplote 1 100 až 1 350 °C v atmosféře obsahujúc.ej úplné alebo prevážne vodík alebo dusík a z£utňovania spekaných súčiastok za tepla, s výhodou kováním, válcováním alebo přetlačováním.

Description

Vynález sa týká spósobu výroby tepelne spracovatelných súčiastok z ocelových práškov, ktorý sa s výhodou používá na výrobu prášku a súčiastok z něho postupmi práškovej metalurgie .

Prášky, určené na výrobu súčiastok, ktoré majú byť tepelne spracované, obsahujú přednostně také prvky, ako mangan, chróm a křemík a k tomu vždy uhlík. Je snaha spracovať na prášok, ktorý by sa dalej použil na výrobu tepelne spracovatelných súčiastok postupmi práškovej nunefcalurgie aj triesky, vznikajúce pri trieskovom opracovaní liatych ocelí, určených na tepelné spracovanie.

Nedostatkom doterajších iba z výskumu známých spósobov přípravy práškov, vhodných na výrobu súčiastok postupmi práškovej metalurgie z róznych odpadov, vznikajúcich pri opracovaní liatych ocelí alebo aj liatin, pretože žiadny ešte nie je zavedený na výrobu súčiastok je, že sa nedaří znížiť koncentráciu kyslíka nevyhnutným žíháním tohto prášku na hodnotu nižšiu asi ako 1 000 ppm, s výhodou 500 ppm a koncentráciu uhlíka níže 0,1 %. Nízká koncentrácia uhlíka je nevyhnutná na dosiahnutie dobrej lisovatelnosti prášku a dobrej pevnosti výlisku v nespekanom stave, potrebnej k dalšej manipulácii s ním. Tak napr. lisováním tlakom 589 MPa by sa mala dosiahnuť hustota výliskov 6,4 až 6,7 g.cm \ čiže na úrovni normálnej lisovatelnosti iných práškov.

Nízká koncentrácia kyslíka je nutná už v prášku, pretože kyslík je viazaný prevážne na prvky ako mangán, chróm a křemík a ich oxidy ťažko redukovatelné. Ich prítomnosť v ho-tovej spekanej i zhutnenej súčiastke zhoršuje predovšetkým húževnatostné vlastnosti. Žíhánie doteraz sa vykonává v atmosférách obsahujúcich prevážne vodík, alebo endotermický plyn, čiže ide tu o redukčně atmosféry. Přitom oduhličenie jednotlivých častíc je nerovnoměrné. Menšie sú r.iekedy úplné oduhličené a váčsie len sčásti.

Uvedené nedostatky sú odstránené podlá vynálezu spósobom výroby tepelne spracovatelných súčiastok z ocelových práškov, zahrňujúcich výrobu ocelového prášku z triesok, vznikajúcich pri trieskovom opracovaní liatych ocelí, žíhanie prášku, lisovanie súčiastok z něho, spekanie a zhutnovanie za tepla, ktorý je charakterizovaný tým, že triesky vznikajúce pri trieskovom opracování liatých ocelí, obsahujúce v hmotnostnej koneentrácii 0,7 až 1,5 % uhlíka, 0,2 až 1,2 % manganu, 0,40 až 1,7 % chrómu, 0,03 až 0,7 % kremíka a ostatok železo okrem znečistenín, sa rozdrobia v stave vzniku alebo po vytvrdení kalením na prášok prevažnej velkosti častíc niže 0,315 mm, ktorý má 0,5 až 3 % kyslíka v hmotnostnej koneentrácii, nato sa k prášku pridcl práškový oxid železa v množstve 0,5 až 4 % hmotnostných.

Táto prášková zmes sa potom žíhá v atmosféře obsahujúcej úplné alebo prevážne vodík alebo dusík pri teplote 700 až 1 100 °C počas 0,5 až 8 h. Pro preosiati sa k prášku přidá grafit v takom množstve, aby sa po spekaní dosiahla v súčiastke koncentrácia uhlíka v rozsahu 0,2 až 1,2 % hmotnostných. 2 tejto práškovej zmesi s obvyklým prídavkom mazadla sa lisujú súčiastky, ktoré sa potom spekajú pri teplote v rozsahu 1 100 až l 350 °C počas 120 až 15 min. v atmosféře rosného bodu nižšieho ako -10 °C obsahujúcej úplné alebo prevážne vodík alebo dusík. Potom sa spekané súčiastky zhutňujú za tepla, a to bud lisováním, kováním, válcováním alebo přetlačováním pri teplote 650 až 1 200 °C. Tým sa vyrobia tepelne spracovatelné súčiastky z ocelových práškov.

Hlavnou výhodou spósobu výroby podlá vynálezu je, že umožňuje spracovať doterajší odpad, napr. triesky po sústružení, vrtaní, hoblovaní alebo frézovaní liatych ocelí uvedeného chemického zloženia na prášok požadovanej akosti. Táto akosť je charakterizovaná lisovatelnosťou, a tým aj potřebnou nÍ2kou koncentráciou uhlíka v porovnaní s jeho koncentráciou v trieskach a nízkou koncentráciou kyslíka.

To umožňuje lisovat a za uvedených podmienok spekať a zhutňovať za tepla strojové súčiastky, ktoré sa potom podlá koncentrácie viazaného uhlíka v súčiastke podlá přídavku grafitu či podmienok spekania s výhodou móžu bud napr. cementovat, alebo zušlachtovat podlá požiadaviek na užitkové vlastnosti súčiastky. Tým sa jednak umožní využitie odpcidných ocelových triesok, jednak sa zníži cena prášku a tak sa prispeje k váčšiemu uplatneniu ekonomicky výhodnej technologie práškovej metalurgie. Spósob je tiež energeticky výhodnější v porovnaní s výrobou predlegovaných práskov rozstrekovaním roztavených kovov napr. vodou.

Spósob podlá vynálezu je možný predovšetkým prídavkom práškového oxidu železa k prášku před jeho žíháním v množstve, ktoré zabezpečí rovnováhu medzi kyslíkom z oxidov a z prášku a uhlíkom v prášku. To umožňuje rýchle zníženie koncentrácie kyslíka a uhlíka v prášku. Súčasne vyredukované makké částice železa, vzniklé redukciou tohto oxidu, sa prispekajú na částice prášku z triesok. Tým sa zlepší ich lisovatelnost, súdržnost výlisku v nespekanom stave a spekavosť systému.

Příklad 1

Triesky, vznikajúce pri sústružení liatej oce.le, obsahujúcej v hmotnostnej koncentrácii 1 % uhlíka, 0,3 % mangánu, 1,5 % chrómu a 0,3 % kremíka, boli v stave vzniku rozdrobené mletím v gulovom a víbračriom mlýne na prášok, ktorý mal koncentráciu kyslíka 1,5 % hmotnostných. K prášku bol přidaný práškový oxid železa Fe₂O^ v množstve 2 % hmotnostných. Po premiešaní bola táto prášková zmes žíhaná v dusíku pri teplote 1 050 ^OC počas 4 h. Prášok po tomto žíhaní mal koncentráciu uhlíka 0,06 % a kyslíka 0,07 %. r

K prášku bol potom přidaný stearán zinočnatý ako mazadlo a grafit v množstve 0,4 resp. 0,8 % hmotnostných. Z práškovej zmesi po premiešaní boli vylisované tlakom 589 MPa tyčky rozmerov 8 x 15 x 78 mm, ktoré dosiahli hustotu 6,55 g.cm ³. Tyčky boli potom spekané vo vodíku pri teploto 1 250 °C počas 30 min a potom boli kované po ohřeve pri teplote 1 050 °C. V kovanom stave tyčky, súčiastky mail hustotu 7,64 g.cm a dosiahli pri přídavku grafitu 0,4 % medzu sklzu 476 MPa, medzu pevnoti 744 MPa, ťažnosť 4,1 % a kontrakciu 10,3 % a pri přídavku grafitu 0,8 % medzu, sklzu 537 MPa, medzu pevnosti 757 MPa, ťažnosť 3,7 % a kontrakciu 7,2 %.

Z ocelového prášku, rovnakého základného chemického zloženia, vyrobeného rozstrekovaním predlegovanej kovověj taveniny vodou, spracovaného rovnakým postupom na trhacie tyčky, hustoty 7,75 g.cm , sa dosiahla s prídavkom 0,4 % hmotnostných grafitu medza sklzu 335 MPa, medza pevnosti 549 MPa, ťažnosť 1,3 % a kontrakcia 3,3 % a pri přídavku 0,8 % grafitu medza sklzu 443 MPa, medza pevnosti 544 MPa, ťažnosť 4,1 % a kontrakcia 4 %.

Výsledky ukazujú, že zo sústružnickych triesok spósobom podlá vynálezu sa vyrobili súčiastky, ktoré majú vyssie pevnostně vlastnosti, ako z prášku rovnakého chemického zloženia vyrobeného rozstrekovaním vodou.

Spósob možno využit v priemysle práškovej metalurgie, s využitím s výhodou napr. triesok z ložiskovej ocele, zloženia ako v příklade 1, ktorých je hromadný \ýskyt bez znečistenia t.rieskami z iných druhov ocelí. Spósob možno s výhodou využit na výrobu róznych súčiastok napr. valivých ložísk, ako krúžky s oběžnými dráhami, priložné krúžky, plávajúce krúžky, masivně klietky, ale aj iných ako napr. ozubené kolesá, ojnice apod.

Claims (4)

1. Spósob výroby tepelne spracovatelných súčiastok z ocelových práskov, zahrňujúci výrobu ocelového prášku z triesok vznikajúcich pri trieskovom opracovaní liatych ocelí, žíhanie takto získaného prásku, lisovanie, spekanie a zhutňovanie za tepla súčiastok vyznačený tým, že triesky vznikajúce pri trieskovom opracovaní liatych oceli, obsahujúce v hmotnostnej koncentrácii 0,7 až 1,5 % uhlíka, 0,2 až 1,2 % manganu, 0,40 až 1,7 1 chrómu,

0,03 až 0,7 % kremíka okrem znečistenín a ostatok železo, sa rozdrobia na prášok prevažnej velkosti častíc niže 0,315 mm, ktorý má koncentráciu kyslíka v hmotnostných percentách 0,5 až 2 %, potom sa prášok, ku ktorému sa přidá práškový oxid železa v množstve 0,5 až

3 % hmotnostných, sa žíhá pri teplote 700 až 1 100 °C počas 0,5 až 8 h v atmosféře obsahujúcej úplné alebo prevažne vodík alebo dusík, potom sa z preosiateho prášku s prídavkom grafitu a mazadla lisujú súčiastky, ktoré sa spekajú pri teplote 1 100 až 1 350 °C počas 15 až 120 min v atmosféře obsahujúcej úplné alebo prevažne vodík alebo dusík rosného bodu nižšieho ako -10 °C, potom sa spekané súčiastky zhutňujú za tepla pri teplote 650 až 1 200 °C.

2. Spósob podlá bodu 1 vyznačený tým, ocelové triesky sú rozdrobované v stave ich vzniku alebo v stave po vytvrdení s výhodou kalením.

3: Spósob podlá bodu 1 vyznačený tým, že k žíhanému prášku sa přidá grafit v takom množstve, aby po spekaní sa dosiahla koncentrácia uhlíka v súčiastke v rozsahu 0,2 až 1,2 % hmotnostných.

4. Spósob podlá bodu 1 vyznačený tým, že spekané súčiastky sú zhutňované za tepla bud lisováním alebo kováním, válcováním, přetlačováním.