CS258222B1 - Práškové nízkolegovaná ocel a spósob jaj výroby - Google Patents

Abstract

Prášková nízkolegovaná ocel, určená přednostně na výrobu súčiastok plnej hustoty postupmi práškovéj metalurgie, podrobených prevážne dynamickému námáhaniu, ktorej podstata spočívá v tom, že obsahuje 0,2 až 1 % C a 0,3 až 2 % Mn a jeden prvok zo skupiny pozostávajúcej z 0,2 až 1 % Si, 0,3 až 1 % Ni, 0,2 až 0,5 % Mo, 0,3 až 1,5 % Cu a 0,1 až 0,3 % P a kombináciu dvoch alebo viacerých z uvedených prvkov. Táto ocel sa vyrobí,tak, že k železnému prášku sa pridajú legúry v práskovej formě a zmiešajú sa s prídávkom mazadla. Z práškovej zmesi sa vylisujú výlisky, ktoré sa potom spekajú a tvárnia za tepla na plnú hustotu. Telesá plnej hustoty v závislosti od koncentrácie uhlíka sa s výhodou chemicko-tepelne spracujú alebo zušlachfujú.

Description

I 258221

Vynález sa týká práškovej nízkolegovanej konštrukČnej ocele, ktorá sa s výhodou použijena výrobu súčiastok postupmi práškovéj metalurgie, prevážne kováním a pretláčaním.

Strojové súčiastky, namáhané v prevádzke dynamicky, u ktorých sa preto požadujú predo-všetkým vysoké húževnatostné vlastnosti materiálu, často v spojení tvrdosíou na zvýšenieodolnosti napr. voči opotrebeniu a vzniku únavových porúch, postupmi práškovej metalurgiesa vyrábajú přednostně z úplné předlegovaných práškov rozstrekovaných vodou. Na uvedenéúčely prevážne sa používá prášok základného chemického zloženia Fe - 2 4 Ni - 0,5 4 Moa v značné menšom rozsahu prášky modifikovaného chemického zloženia, ako napr. Fe - 0,4 4Mn - 0,3 % Ni - 0,3 % Mo - 0,3 4 Cr. Základnými ledujúcimi prvkami ale zostávajú nikel a molybdén, pretože ich oxidy súlahko redukovatelné v redukčných atmosférách bežnej prevádzkovej Čistoty napriek tomu,že sú to drahé a deficitné prvky. Hlavným nedostatkom uvedených ocelových práškov je malávariabilnost chemického uloženia a problémy s legováním z hladiska vlastností efektivnějšímiprvkami ako sú Mn, Cr a Si. Je to spósobené tým, že takéto prášky sa vyrábajú rozstrekovaním.Na dosiahnutie požadovanéj tvrdosti, súčiastky z týchto práškov možno v závislosti od kon-centrácíe uhlíka chemicko-tepelne spracovať alebo tepelne zúšlachťovať.

Tak možno u súčiastok plnej hustoty dosiahnuť tvrdost i do 65 HRC. Súčiastky lisovanéz práškov legovaných prevážne niklom a molybdénom sa spekajú pri teplotách 1 100 až 1 120 °Cv atmosférách rosného bodu obvykle do -25 °C. Na dosiahnutie plnej hustoty takéto súčiastkysa kujú pri obvyklých teplotách, alebo mĎžu sa za tepla pretláčat. Nedostatkom výroby práškovrozstrekovaním vodou je, že v případe legovania prvkami, ako sú Mn, Cr a Si, nie je možnédosiahnuť požadovaný nízký obsah kyslíka, pretože sú to prvky vysokej afinity ku kyslíkua ich oxidy, ktoré zvnikajú pri rozstrekovaní kovověj taveniny, sú tažko redukovatelné,a to len pri vysokých teplotách, kde sa prášok speká. To sa prejavuje už aj na prášku uvede-ného modifikovaného chemického zloženia s vyšším obsahom kyslíka v porovnaní s práškombez pridavkov Mn a Cr.

Calšou nevýhodou rozstrekovaných predlegovaných práškov je, že sú tvrdšie a pretohoršie lisovatelné, čo má za následok i vyššie opotrebenie lisovacích nástrojov. Nevýhodourozstrekovaných práškov tiež je, že z výrobných dóvodov možno z jedného druhu prášku vyrobitnajmenšie množstvo asi 5 t, čo je závislé od velkosti taviacej pece.

Uvedené nedostatky sú odstránené podlá vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, žeprášková nízkolegovaná ocel, určená přednostně na výrobu súčiastok plnej hustoty postupmipráškovej metalurgie, podrobených v prevádzke prevážne dynamickému namáhaniu, obsahujehmotnostně 0,2 až 1,0 4 C a 0,3 až 2,04Mna jeden prvok vybratý zo skupiny prvkov, pozostá-vajúcej z 0,2 až 1,0 4 Si; 0,3 až 1,0 4 Ni; 0,2 až 0,5 4 Mo; 0,3 až 1,5 4 Cu a 0,1 až 0,3 4P. a kombináciu dvoch alebo viacerých z uvedených prvkov. Zvyšok v uvedenej práškovej ocelido 100 4 tvoria nevyhnutné znečisteniny a železo. Uvedená prášková nízkolegovaná ocel savyrobí tak, že k železnému prášku sa pridajú uvedené legúry v práškovej formě.

Potom sa tíeto komponenty s prídavkom mazadla zmiešajú a z takto vzniklej práškovejzmesi sa vylisujú v uzavretom nástroji za studená výlisky hustoty 5,5 až 7,3 g.cm , ktorésa potom spekajú v oehrannej atmosféře pri teplotách 1 100 až 1 350 °C počas 120 až 5 minút,nato sa vyspekané telesá tvária za tepla na plnú hustotu s výhodou kováním a pretláčaním.Telesá plnej hustoty v závislosti od koncentrácie uhlíka sa s výhodou chemicko-tepelnespracujú alebo tepelne zušlachťujú. Výhodou práškovej ocele podlá vynálezu je, že umožňuje pohotové i nižšie legovaniedrahými legúrami, ako sú nikel, molybdén a med, ale umožňuje aj legovanie prvkami vysokejafinity ku kyslíku v uvedených koncetracích, ako sú mangán, chróm a křemík osobitne, alebov spojení s prvkami z predchádzajúcej skupiny, ktoré sú lacnejšie a přitom spósobujú vyššiespevnenie.

Claims (2)

3 258221 Sú možné různé kombinácie legujúcich prvkov v rámci uvedenej skupiny. Ďalšou výhodoutejto ocele je, že možno z nej pripraviť podlá potřeby i menšie množstvá osobitného zloženia.Uvedeným spůsobom připravená ocel má vyššiu lisovatelnost, pre přítomnost mSkkého železnéhoprášku v zmesi. Túto ocel, i v případe legovania prvkami, ako sú Mn, Cr a Si, možno úspěšněspékať v atmosférách prevádzkovej čistoty napriek tomu, že z termodynamického hladiska bybola potřebná na ich spekanie atmosféra rosného bodu aspoň -40 °C. Je to spůsobené tým, že mangán přidaný k železnému prášku, a to ako elementárny prvok,alebo feromangán, alebo ako iná predzliatina obsahujúca mangán, počas spekania sublimuje.Vznikajúce páry mangánu vytvárajú potom vlastnú ochranu oproti oxidácii legujúcich prvkovv materiálovom systéme reakciou s kyslíkom z ochrannéj atmosféry. Potřebná homogenita štruktúrytýchto oceli sa dosiahne spekaním pri uvedených vyšších teplotách. Následné telesá plnejhustoty sa s výhodou chemicko-tepelne spracujú alebo zušlachťujú. Tým sa dosiahnu v konečnomstave požadované húževnatostné vlastnosti a tvrdost. Táto cocel je v práškovéj formě vkonečnom důsledku aj lacnejšia. Příklad 1 K železnému prášku bol přidaný mangán a uhlík vo formě uhlíkového feromangánu v množstve,odpovedajúcom hmotnostnej koncentrácii 2,5 % Mn a 0,31 % C, molybdén vo formě feromolybdénuv množstve odpovedajúcom 0,5 í Ho a 0,8 % stearánu zinočnatého ako mazadlo. Po premiešaní _3 z tejto práškovej zmesi bolí vylisované výlisky hustoty 6,2 g.cm , ktoré boli spekané pri teplote 1 220 °C počas 30 minút v štiepenom Čpavku. Spekané predtvarky boli po ohřevev dusíku pri teplote 1 050 °C kované na polovýrobky vonkajších krúžkov kuželíkového ložiska30 207 relatívnej hustoty 98 %, ktoré boli potom v nevyhnutnom rozsahu trieskovo opracované. Po nasledujúcom chemicko-tepelnom spracovaní cementáciou krúžky boli obvyklým spůsobombrúsené a boli zmontované na ložiská, ktoré boli skúšané na základné trvanlivost. Za normo-vaných podmienok pri skúšobnom zatažení 22 580 N pri frekvenii otáčania 2 800 ot.min 1ložiská dosiahli trvanlivost 51,5 hodin, čo představuje 177 % v porovnaní s požadovanouminimálnou katalogovou travanlivosťou pre toto ložisko vyrobené klasickou technológiouz valcovanej ložiskovej ocele, ktorá je 29 h pre uvedené podmienky skúšky. Příklad 2 K železnému prášku obsahujúcom 0,35 % Mn bol priadný práškový nikel v množstve 1 %.práškový feromolybdén v množstve odpovedajúcom 0,3 % molybdénu, uhlík vo formě grafituv množstve 0,4 % a mazadlo v množstve 0,8 % hmotnostných. Po premiešaní z tejto práškovejzmesi boli za rovnakých podmienok ako v příklade 1 vylisované, spekané a vykované polovýrobkytoho samého typu krúžku. Ložiská zmontované s týmito krúžkami pri skúške na základnú trvanlivostpri frekvencii otáčania 4 200 ot.min-^ dosiahly bez porušenia předmětných krúžkov trvanlivost53 h, čo odpovedá 115 % v pórovaní s požadovanou katalogovou trvanlivosťou pre tento typložísk, vyrobených z liatej ocele, ktorá za použitých podmienok namáhania je 46 hodin. Na prikladoch bolo preukázané, že prášková ocel a spůsob jej výroby podlá vynálezumožno úspěšně využit aj na výrobu takých náročných súčiastok, ako sú napr. krúžky valivýchložísk. Tieto súčiastky sú typickým predstavitelom súčiastok namáhanách na kontaktnú únavu,pri ktorej k vzniku porúch dochádza iba v tenkej podpovrchovej vrstvě materiálu obežnejdráhy. Podlá doterajšieho spůsobu použila bý sa prášková nízkolegovaná ocel obsahujúca2 % Ni a 0,5 % Mo, pričom prášok by bol rozstrekovaný. Túto ocel možno úspěšně využitaj na výrobu ozubených kolies, ojníc, motorov a pod. Vynález je využitelný v priemysle práškovejmetalurgie s priamou aplikáciou na výrobu súčiastok prě priemysl valivých ložísk ale ajpre iné strojárske odvetvia za ekonomicky výhodnějších podmienok v pórovaní s terajšouvýrobou. 258221 PREDMET VYNALEZU

1. Prášková nízkolegovaná ocel vyznafiená tým, že obsahuje hmotnostně 0,2 až 1 % Ca 0,3 až 2 % Mn a jeden prvok zo skupiny prvkov, pozostávajúcej z 0,2 až 1 % Si, 0,3 až 1 % Ni, 0,2 až 0,5 % Mo, 0,3 až 1,5 % Cu, 0,1 až 0,3 % P a kombináciou dvoch alebo viacerýchz uvedených prvkov, pričim zvyšok, okrem znečištěním, tvoří železo,

2. SpĎsob výroby nízkolegovaná oceli podlá bodu 1 vyznačené tým, že sa vyrobí tak, že k železnému prášku sa pridajú uvedené prvky v práškovéj formě, potom sa tieto komponentyzmiešajú s prídavkom mazadlá a z takto vzniklej práškovej zmesi sa vylisujú v uzavretom ..o nástroji za studená výlisky hustoty 5,5 až 7,3 g.cm , ktoré sa potom spekajú v ochrannejatmosféře pri teplotách 1 100 až 1 350 °C počas 120 až 5 minút, na to sa vyspekané telesátvárnia za tepla na plnú hustotu s výhodou kováním a pretláčanim. Severografia, n. p., MOST Cena 2,40 Kčs