CS258668B1

CS258668B1 - Process for producing bimetallic components with a minimum tensile strength of 1,600 MPa

Info

Publication number: CS258668B1
Application number: CS865515A
Authority: CS
Inventors: Antonin Krivak
Original assignee: Antonin Krivak
Priority date: 1986-07-21
Filing date: 1986-07-21
Publication date: 1988-09-16
Also published as: CS551586A1

Abstract

Martenzíticky vytvrditeiná nízkouhlíková ocel legovaná 15 až 20 % Ni„ ďalej Ti, Al, Nb a Mo· a celkovom obsahu do 5.% sa ,najprv tepelne spracuje rozpúšťacím žíháním na teplote austenitizácie s ochladením na volnom vzduchu, potom sa po jej povrchové]' úpravě nanesie na požadovaný povrch práškovou metalurgiou vrstva zliatiny farebných kovov pri teplote 600 až 900 Tav čase 1 až 60 min, čím sa vyrobí bimetalický polotovar, ktorý sa opracuje na, požadovaný tvar súčiastky mechanickým opracováním s následným ohravom na teplotu 450 až 550 stupňov Celziia v čase 2 až 6 hodin sa spev,- ní ocelový podklad.Martensitic hardenable low-carbon steel alloyed with 15 to 20% Ni, further Ti, Al, Nb and Mo, and with a total content of up to 5%, is first heat-treated by solution annealing at the austenitization temperature with cooling in open air, then, after its surface treatment, a layer of non-ferrous metal alloy is applied to the desired surface by powder metallurgy at a temperature of 600 to 900 °C for a period of 1 to 60 minutes, thereby producing a bimetallic semi-finished product, which is machined to the desired shape of the component by mechanical machining with subsequent heating to a temperature of 450 to 550 degrees Celsius. The steel substrate is strengthened for 2 to 6 hours.

Description

Vynález rieši sposob výroby bimetalických súčiastok s minimálnou medzou pevnosti v ťahu ocelového podkladu 1800 MPa.The present invention provides a method for producing bimetallic components with a minimum tensile strength of a steel substrate of 1800 MPa.

Doteraz sa k výrobě bimetalických súčiastok vyššej pevnosti využívá vačšinou kombinácia zušfachtenej nízkolegovanej ocele, ktorá tvoří nosnú pevnostně odolnú časť a zliatiny farebných fcOvov, ktorá tvoří klznú vrstvu. Na vytvorenie bimetalu sa využívá roznych technologických metod, ako je odlievaníe, valcovanie, plátovanie výbuchom, prášková metalurgia a iné. Požadovaný tvar bimetalických súčiastok sa vytvoří buď předběžným mechanickým opracováním vyžíhaného ocelového podkladu, alebo opracováním zušlachteného, bimetalu špeciálnymi řeznými nástrojmi, alebo metodami nekonvenčného obrábania, ako je elektrochemické rozpúšťanie a pod.Up to now, the combination of refined low-alloy steel, which forms the load-bearing strength part and the colored alloy alloys which form the sliding layer, has been used to produce higher strength bimetallic components. Various technological methods are used to create bimetal, such as casting, rolling, explosion cladding, powder metallurgy and others. The desired shape of the bimetallic components is formed either by pretreating the annealed steel substrate, or by treating the quenched bimetallic with special cutting tools, or by unconventional machining methods such as electrochemical dissolution and the like.

Popísané sposoby výroby majú pri uvedenej materiálovej báze nízkolegovaná ocel' — zliatina farebných kovov niektoré nedostatky a výrobně obmedzenia, ktoré vystupujú do popredia, najma pri výrobě bimetalických súčiastok s vyššou hodnotou medze pevnosti ako, 1 200 MPa. Podstata týchto, nedostatkov a výrobných obmedzení spočívá v nutnosti překonávaní® a ovládnutia prejavu odlišných a niekedy priam protichodných základných vlastností použitých kovov v čelom procese výroby vytváraním zložitých výrobných podmienok, dodržiavaním přísné ohraničených technologických parametrov a použitím úzko, specializovaných technologických zariadení. Jedná sa najma o funkčnú zviazancsť nízkej hodnoty súčinitela trenia zliatiny farebných kovov s velkou hodnotou súčinitela tepelnej dilatácie v porovnaní s podkladovou ocelou a vo vačšine prípadov tiež o, nižšiu teplotu topenia zliatiny farebných kovov ako je teplota austeinitizácie použitej ocele, čo zužuje výběr použitelných technologických metod a zliatin farebných kovov. Ďalej je to funkčná zviazanosť vysokej pevnosti zušťachtenej ocele so zhoršenou obrobitelnosťou, čo vyžaduje v případe opracovávania zušlachteného bimetalu na požadované rozměry bimetalickej súčiastky použitie špeciálneho režného náradia, alebo nekonvenčných metod obrábania.The processes described above have some drawbacks and manufacturing constraints which are at the forefront of the low-alloy steel-non-ferrous metal base, in particular in the manufacture of bimetallic components with a strength value greater than 1200 MPa. The essence of these, shortcomings and manufacturing constraints lies in the need to overcome and control the manifestation of different and sometimes contradictory basic properties of the metals used in the production process by creating complex manufacturing conditions, adhering to strictly limited technological parameters and using narrowly specialized technological equipment. In particular, it is a functional bond of the low friction coefficient of the non-ferrous metal alloy with a high thermal dilatation coefficient compared to the underlying steel, and in most cases also a lower melting point of the non-ferrous metal alloy than the austeinitization temperature of the steel used, and non-ferrous metal alloys. Furthermore, it is the functional bonding of the high strength of the tempered steel with impaired machinability, which requires the use of special cutting tools or unconventional machining methods in the case of processing the quenched bimetallic to the required dimensions of the bimetallic component.

Uvedené nedostatky odstraňuje sposob výroby bimetalických súčiastok podlá vynálezu, ktorého, podstata spočívá v tom, že martenziticky vytvrditelná nízkouhlíková ocel legovaná 15 až 20 % Ni, ďalej Ti, Al, Nb, Mo o celkovom obsahu do 5 % sa najprv tepelne spracuje rozpúšťacím žíháním na teplote austenitizácie s ochladením na volnom vzduchu, potom Sa po jej povrchovej úpravě nanesie na požadovaný povrch práško,vou metalurgiou vrstva zliatiny farebných kovov pri teplote Θ00 až 900 °C a v čase 1 až 60 min, čím sa vyrobí bimetalický polotovar, ktorý sa opracuje na požadovaný tvar súčiastky mechanickým opracováním a následným ohrevom na teplotu 45IĎ až 550 °C v čase 2 až 6 hodin sa spevní ocelový podklad.The aforementioned drawbacks are eliminated by the process for the production of bimetallic components according to the invention, which consists in the fact that a martensitically curable low carbon steel alloyed with 15 to 20% Ni, further Ti, Al, Nb, Mo with a total content up to 5% is first heat treated at austenitization temperature with cooling in the open air, after its surface treatment, a powder coating of a non-ferrous metal alloy is applied to the desired surface at a temperature of Θ00 to 900 ° C and for a time of 1 to 60 min to produce a bimetallic blank. the desired shape of the component by mechanical treatment and subsequent heating to a temperature of 45 DEG to 550 DEG C. for 2 to 6 hours strengthens the steel substrate.

Sposob výroby podlá vynálezu je jednoduchý a možno ním bez ťažkostí vyrábať bimetalické súčiastky 1'ubovolných tvarov velkej úžitkovej hodnoty. Vyrobené súčiastky sa vyznačujú velkou pevnosťou, odolnosťou proti dynamickému namáhaniu, dobrými klznými vlastnosťami a rozměrovou stabilitou. Pre tieto vlastnosti sú vhodné najma do hydraulických okruhov, hydraulických převodníkov velkých měrných výkonov a podobné. Výhoda tohto sposobu výroby je možnosť použitia univerzálnych zariadení takmer vo, všetkých fázach výroby, možnosť opracovania na konečný tvar súčiastky běžnými nástrojmi trieskového opracovania.The production method according to the invention is simple and it is possible to produce bimetallic parts 1 ' of any shape of high utility value without difficulty. The manufactured parts are characterized by high strength, resistance to dynamic stress, good sliding properties and dimensional stability. They are suitable for these properties especially in hydraulic circuits, hydraulic transducers of high specific powers and the like. The advantage of this method of production is the possibility of using universal devices in almost all stages of production, the possibility of machining to the final shape of the part by conventional cutting tools.

Příklad spósobu výroby bimetalických súčiiastoik podlá vynálezu je ukázaný na výrobě bimetalických ložiskových dosiek pre axiálně hydrostatické převodníky. Bimetal je tvořený ocelou o smernom chemickom zložení 0,03 % C, 20 % Ni, 1,4 % Ni, 0,2 % Al, 0,4 % Nb a bronzom o, smerno chemickom zložení 80 % Cu, 10 % Sn, 10 % Pb, kde oce! tvoří nosnú pevnostně odolnú časť a bronz klznú vrstvu. Uvedená ocel' sa vyrobí vo formě pásov o hrúbke rovnej hrúbke ocelového podkladu zvačšenej o technologický prídavok a šírke a dížke, ktorá je celistvým násobkom dalších hlavných rozměroví hotov,ej bimetalickej súčiastky zváčšenejj tiež o technologický prídavok. Tieto pásy sa tepelne spracujú rozpúšťacím žíháním na teplote austenitizácie a ochladí na volnom vzduchu.An example of a method of manufacturing bimetallic components according to the invention is shown in the manufacture of bimetallic bearing plates for axially hydrostatic transducers. Bimetal is made of steel with a guide chemical composition of 0.03% C, 20% Ni, 1.4% Ni, 0.2% Al, 0.4% Nb and bronze with a guide chemical composition of 80% Cu, 10% Sn, 10% Pb, where oc! forming a load-bearing part and a bronze sliding layer. Said steel is produced in the form of strips of a thickness equal to the thickness of the steel substrate, increased by the technological addition and the width and length, which is an integral multiple of the other major dimensional finished bimetallic component also increased by the technological addition. These strips are heat treated by solution annealing at austenitization temperature and cooled in the open air.

Na pásy sa po povrchovej úprava sptočívajúcej v odstránení okovín, odmaštění, galvanickom pomědění nanesie vrstva prášku z cínoo¹loveného bronzu, ktorá sa spečie v kontinuálnej peci s ochrannou atmosférou za teploty 860 °C v čase 17 minút. Po spečení následuje zhutnenle naspekaného prášku válcováním v duo stolici za studená s 10 %-nou redukciou, potom ešte; jedno spekanie za rovnakých podmienok a nakoniec kalibrácia v duo stolici za studená. Z takto, vyrobeného bimetalického pásového polotovaru, u ktorého pevnost ocelového podkladu nepřesahuje 1 000 MPa sa jednoducho opracuje běžnými nástrojmi a metodami trieskového opracovania požadovaný tvar budúcej súčiastky. Následným ohrevom na teploty 450 až 550 °C v čase 2 až 4 hodiny sa spevní ocelový podklad v dósledku jemnej precipitácie intermetalických fáz legujúcich prvkov na hodnoty medze pevnosti v ťahu 1 800 MPa.In the strip-finished sptočívajúcej the descaling, degreasing, zinc-copper plating deposit a layer of powder of China ¹ fished bronze, which was coupled in a continuous furnace with a protective atmosphere at 860 ° C during 17 minutes. The caking is followed by a compacted sintered powder by cold rolling in a duo stool with a 10% reduction, then still; one sintering under the same conditions and finally a cold stool calibration. From the bimetallic strip blank thus produced, in which the strength of the steel substrate does not exceed 1000 MPa, the desired shape of the future component is simply machined using conventional tools and chip machining methods. Subsequent heating to 450 to 550 ° C for 2 to 4 hours strengthens the steel substrate as a result of the fine precipitation of the intermetallic phases of the alloying elements to tensile strength values of 1800 MPa.

Claims

Process for producing bimetallic parts with a minimum tensile strength of a steel substrate of 1800 MPa, characterized in that a martensitically hardenable low carbon steel alloyed with 15 to 20% Ni, further Ti, Al, Nb and Mo with a total content of up to 5% is first heat treated by solution annealing at austenitization temperature with cooling in free air, then after its inventive surface treatment, a layer of non-ferrous metal alloy is applied to the desired surface by powder metallurgy at a temperature of 600 to 900 degrees Celsius and for 1 to 60 minutes to produce a bimetallic blank. It is machined to the required shape by mechanical machining followed by heating to 450 to 550 ° C for 2 to 6 hours to consolidate the steel substrate.