RU2198765C2 - Способ изготовления деталей из порошковых сталей - Google Patents
Способ изготовления деталей из порошковых сталей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2198765C2 RU2198765C2 RU99118919A RU99118919A RU2198765C2 RU 2198765 C2 RU2198765 C2 RU 2198765C2 RU 99118919 A RU99118919 A RU 99118919A RU 99118919 A RU99118919 A RU 99118919A RU 2198765 C2 RU2198765 C2 RU 2198765C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- charge
- sintering
- pressing
- heat treatment
- infiltration
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 10
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 8
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 238000009828 non-uniform distribution Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 7
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012255 powdered metal Substances 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- XOOUIPVCVHRTMJ-UHFFFAOYSA-L zinc stearate Chemical compound [Zn+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O XOOUIPVCVHRTMJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для изготовления конструкционных и износостойких деталей строительной индустрии, машиностроительной, добывающей, приборостроительной, перерабатывающей и других отраслей промышленности. Заявленный способ изготовления деталей, включающий приготовление шихты, прессование, спекание, совмещенное с инфильтрацией, и термообработку, отличается тем, что при приготовлении шихты, прессовании, спекании и термообработке обеспечивают неоднородное распределение никеля и хрома с коэффициентом вариации концентрации от 0,17 до 0,37. При этом шихту предпочтительно готовить поликомпонентной. Способ позволяет получать сталь из поликомпонентной шихты с требуемым распределением добавок и обеспечивает значительное повышение износостойкости и усталостной выносливости. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для изготовления конструкционных и износостойких деталей строительной индустрии, машиностроительной, добывающей, приборостроительной, перерабатывающей и других отраслей промышленности.
Известны способы получения порошковых материалов с повышенными механическими свойствами, в том числе и усталостной выносливостью, из диффузионно-легированных порошков, включающие приготовление шихты, прессование, спекание /Andersson О. , Lindqvist В. Benefits of heterogeneous structures for the fatigue behaviour of PM steels //Metal Powder Report. 1990. V.45, N 11. P. 765-768/. Высокие свойства материалов обеспечивает неоднородная структура, затрудняющая разрушение посредством торможения движения трещины и увеличивающая протяженность ее фронта.
Недостатком таких материалов является необходимость применения частично легированных порошков, что повышает стоимость изделий, и далекая от оптимальной концентрационная неоднородность (из-за твердофазного спекания), не позволяющая достигнуть высокого предела усталостной выносливости и износостойкости.
В качестве прототипа выбран способ изготовления деталей, включающий приготовление шихты, прессование, спекание, инфильтрацию медью или ее сплавом и термическую обработку, причем операции спекания и пропитки могут быть совмещены /Kelley W.R., Zhou Н. The Influences of Heat Treatment and Copper Infiltration on the Mechanical Properties of Powdered Metal Parts// Proceeding of the 1997 European Conference on Advances in Structural PM Component Production. Munich, Germany, 1997, p.183-195/. Только за счет инфильтрации усталостные свойства у материала-прототипа повышены более чем на четверть.
Однако авторы указанной работы не стремились добиться оптимальной концентрационной неоднородности распределения легирующих элементов, поэтому уровень достигнутых свойств не достаточно высок.
Предлагаемый способ обеспечивает повышение усталостной выносливости при сохранении высокого уровня износостойкости порошковых концентрационно-неоднородных сталей, пропитанных медью.
Заявляемый способ изготовления деталей, включающий приготовление шихты, прессование, спекание, совмещенное с инфильтрацией, и термообработку, отличается тем, что при приготовлении шихты, прессовании, спекании, и термообработке обеспечивают неоднородное распределение никеля и хрома с коэффициентом вариации концентрации от 0,17 до 0,37. При этом шихту предпочтительно готовить поликомпонентной.
Заявляемый метод позволяет получать сталь из поликомпонентной шихты с требуемым распределением добавок и обеспечивает более высокое содержание остаточного аустенита, распадающегося при нагружении.
Предлагаемый способ включает приготовление поликомпонентной шихты, прессование деталей, спекание, совмещенное с инфильтрацией, и термообработку по оптимальным режимам.
Ниже предлагаем пример реализации изобретения.
Образцы из порошковой стали приготовлены по следующей технологии:
- шихту, содержащую 0,9% порошка никеля; 1,8% порошка хрома; 1,5% порошка графита и 95,8% порошка железа марки ПЖР3.200.28 перемешивали 24 ч в двуконусном смесителе, введя для улучшения прессуемости 1% стеарата цинка;
- образцы прессовали при давлении 600 МПа в закрытых стальных пресс-формах;
- брикеты для инфильтрации прессовали из смеси: 5% железа, 1% углерода, остальное - медь;
- спекание, совмещенное с инфильтрацией, проводили в атмосфере водорода при температуре 1130-1170oС 4 ч;
- термообработка включала закалку с 950oС и отпуск при 500oС 4 ч.
- шихту, содержащую 0,9% порошка никеля; 1,8% порошка хрома; 1,5% порошка графита и 95,8% порошка железа марки ПЖР3.200.28 перемешивали 24 ч в двуконусном смесителе, введя для улучшения прессуемости 1% стеарата цинка;
- образцы прессовали при давлении 600 МПа в закрытых стальных пресс-формах;
- брикеты для инфильтрации прессовали из смеси: 5% железа, 1% углерода, остальное - медь;
- спекание, совмещенное с инфильтрацией, проводили в атмосфере водорода при температуре 1130-1170oС 4 ч;
- термообработка включала закалку с 950oС и отпуск при 500oС 4 ч.
Полученные образцы имели следующие механические свойства: предел прочности σв в= 950 МПа, относительное удлинение δ= 1%, ударная вязкость а=110 кДж/м2, предел усталостной выносливости на базе 3000000 циклов σ-1=450 МПа, трещиностойкость K1c=42 МПа•м1/2, твердость - 37 HRC, абразивный износ Ia - 12 мг/мин. Эти механические свойства получены при следующих значениях коэффициентов вариации концентрации V хрома и никеля: VCr=0,20; VNi=0,15. В качестве меры концентрационной неоднородности использовали коэффициент вариации концентрации V, равный отношению квадратного корня из дисперсии концентрации D к ее среднему значению С.
Варьируя технологические режимы и состав стали, получили представленные в таблице значения V и механические свойства.
Таким образом, концентрационная неоднородность распределения никеля и хрома на уровне V= 0,17-0,37 обеспечивает значительное повышение износостойкости и усталостной выносливости. При более высоком, чем указано в таблице, содержании никеля и хрома возможно образование стабильного остаточного аустенита, неблагоприятно влияющего на механические свойства, а его более низкое содержание создает трудности при термообработке концентрационно-неоднородной стали, поскольку нельзя исключить перлитное превращение.
Claims (2)
1. Способ изготовления деталей из порошковых сталей, включающий приготовление шихты, прессование, спекание, совмещенное с инфильтрацией, и термообработку, отличающийся тем, что приготовление шихты, спекание и термообработку осуществляют с обеспечением неоднородного распределения никеля и хрома при коэффициенте вариации их концентрации от 0,17 до 0,37.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что шихту готовят поликомпонентной.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99118919A RU2198765C2 (ru) | 1999-08-31 | 1999-08-31 | Способ изготовления деталей из порошковых сталей |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99118919A RU2198765C2 (ru) | 1999-08-31 | 1999-08-31 | Способ изготовления деталей из порошковых сталей |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU99118919A RU99118919A (ru) | 2001-05-27 |
| RU2198765C2 true RU2198765C2 (ru) | 2003-02-20 |
Family
ID=20224555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99118919A RU2198765C2 (ru) | 1999-08-31 | 1999-08-31 | Способ изготовления деталей из порошковых сталей |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2198765C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2291031C1 (ru) * | 2005-06-09 | 2007-01-10 | Александр Аронович Шацов | Способ получения деталей из композиционных материалов на основе порошковых концентрационно-неоднородных трипсталей, пропитанных медью |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1947963B2 (de) * | 1968-09-26 | 1980-08-21 | Allegheny Ludlum Steel Corp., Pittsburgh, Pa. (V.St.A.) | Verfahren zur Herstellung korrosionsbeständiger Sinterkörper aus rostfreiem Stahl |
| DE3226257A1 (de) * | 1982-07-14 | 1984-01-19 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Verfahren zur herstellung von sinterstahl hoher raumerfuellung durch einfachsintertechnik |
| US4485147A (en) * | 1982-09-06 | 1984-11-27 | Mitsubishi Kinzoku Kabushiki Kaisha | Process for producing a sintered product of copper-infiltrated iron-base alloy and a two-layer valve seat produced by this process |
| EP0252048A1 (en) * | 1986-07-04 | 1988-01-07 | Höganäs AB | Heat-insulating component and a method of making same |
| EP0503326A2 (de) * | 1991-03-13 | 1992-09-16 | Asea Brown Boveri Ag | Verfahren zur Herstellung eines Sinterkörpers aus Stahlpulver |
| RU2080210C1 (ru) * | 1994-06-22 | 1997-05-27 | Республиканский инженерно-технический центр порошковой металлургии | Способ получения деталей из порошковых материалов |
| RU2132254C1 (ru) * | 1998-04-29 | 1999-06-27 | Республиканский инженерно-технический центр порошковой металлургии с Научно-Исследовательский Институт проблем порошковой технологии и покрытий и опытным производством | Способ изготовления фосфористой стали |
-
1999
- 1999-08-31 RU RU99118919A patent/RU2198765C2/ru active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1947963B2 (de) * | 1968-09-26 | 1980-08-21 | Allegheny Ludlum Steel Corp., Pittsburgh, Pa. (V.St.A.) | Verfahren zur Herstellung korrosionsbeständiger Sinterkörper aus rostfreiem Stahl |
| DE3226257A1 (de) * | 1982-07-14 | 1984-01-19 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Verfahren zur herstellung von sinterstahl hoher raumerfuellung durch einfachsintertechnik |
| US4485147A (en) * | 1982-09-06 | 1984-11-27 | Mitsubishi Kinzoku Kabushiki Kaisha | Process for producing a sintered product of copper-infiltrated iron-base alloy and a two-layer valve seat produced by this process |
| EP0252048A1 (en) * | 1986-07-04 | 1988-01-07 | Höganäs AB | Heat-insulating component and a method of making same |
| EP0503326A2 (de) * | 1991-03-13 | 1992-09-16 | Asea Brown Boveri Ag | Verfahren zur Herstellung eines Sinterkörpers aus Stahlpulver |
| RU2080210C1 (ru) * | 1994-06-22 | 1997-05-27 | Республиканский инженерно-технический центр порошковой металлургии | Способ получения деталей из порошковых материалов |
| RU2132254C1 (ru) * | 1998-04-29 | 1999-06-27 | Республиканский инженерно-технический центр порошковой металлургии с Научно-Исследовательский Институт проблем порошковой технологии и покрытий и опытным производством | Способ изготовления фосфористой стали |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| KELLEY W.R. и др. The Influences of Heat Treatment and Copper Infiltration on the Mechanical Properties of Powdered Metal Parts (Proceeding of the 1997 European Comference on Advances in Structural PM Component Production. Munichs Germany, 1997, p.183-195. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2291031C1 (ru) * | 2005-06-09 | 2007-01-10 | Александр Аронович Шацов | Способ получения деталей из композиционных материалов на основе порошковых концентрационно-неоднородных трипсталей, пропитанных медью |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2911031C (en) | Alloy steel powder for powder metallurgy and method of producing iron-based sintered body | |
| CN107000052B (zh) | 粉末冶金用合金钢粉及烧结体 | |
| RU2216433C2 (ru) | Порошок на основе железа, способ изготовления спеченного изделия и спеченное изделие, изготовленное этим способом | |
| CA2922018C (en) | Alloy steel powder for powder metallurgy and method of producing iron-based sintered body | |
| KR950004681B1 (ko) | 복합합금강분 및 소결 합금강 | |
| JP6428909B2 (ja) | 鉄基焼結体およびその製造方法 | |
| US6358298B1 (en) | Iron-graphite composite powders and sintered articles produced therefrom | |
| WO2017047100A1 (ja) | 粉末冶金用混合粉、焼結体および焼結体の製造方法 | |
| ITMI961953A1 (it) | Metodo per produrre una lega sinterizzata ferrosa avente una struttura temprata | |
| KR20100108407A (ko) | 저합금강 분말 | |
| Bagliuk | Properties and structure of sintered boron containing carbon steels | |
| RU2198765C2 (ru) | Способ изготовления деталей из порошковых сталей | |
| JPH08501832A (ja) | 焼結合金鋼成分の生成方法 | |
| Arbstedt | Alloy systems developed for pressing and sintering in the ferrous field | |
| JP5929084B2 (ja) | 粉末冶金用合金鋼粉ならびに鉄基焼結材料およびその製造方法 | |
| RU2088375C1 (ru) | Способ получения порошковых концентрационно-неоднородных трипсталей | |
| Engström et al. | Cost effective materials for sinter hardening applications | |
| RU2291031C1 (ru) | Способ получения деталей из композиционных материалов на основе порошковых концентрационно-неоднородных трипсталей, пропитанных медью | |
| JP7039692B2 (ja) | 粉末冶金用鉄基混合粉末および鉄基焼結体 | |
| JP7666359B2 (ja) | 粉末冶金用鉄基混合粉および鉄基焼結体 | |
| EP4299210A1 (en) | Tungsten carbide and titanium carbide reinforced manganese steel | |
| Miura et al. | Establishment of Metal Injection Molding (MIM) Process and Its Application | |
| RU2082558C1 (ru) | Способ изготовления износостойких деталей из сталей со структурой метастабильного аустенита | |
| Coleman et al. | Processing and properties of MIM AISI 4605 via master alloy routes | |
| RU2513058C1 (ru) | Способ получения дисперсноупрочненной высокоазотистой аустенитной порошковой стали с нанокристаллической структурой |