ПОРОШКОВЫЙ ЭКОНОМНОЛЕГИРОВАННЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНО-УПРОЧНЕННЫХ ИЗНОСОСТОЙКИХ ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано во многих отраслях промышленности.

В настоящее время для изготовления износостойких деталей машиностроения используются высоколегированные стали, получаемые литьем с последующей обработкой давлением и химико-термической обработкой [1, 2].

Однако, при изготовлении таких сталей, определенная часть остродефицитных легирующих элементов переходит в шлак при плавке.

Решить эту проблему следует изготовлением спеченного металлообрабатывающего инструмента на железной основе с рациональным легированием.

Для достижения этой цели в данном изобретении приводится порошковый экономнолегированный материал на основе железа для получения поверхностно-упрочненных износостойких деталей.

Расчет усилия прессования производят по формуле:

Р=qFn,Н

где q - удельное усилие прессования; МПа;

F - площадь прессования, мм²;

n - количество гнезд в пресс-форме, шт.

Процесс спекания проводится в вакууме при температурах 1090-1100°C для растворения меди и достижения определенного уровня требуемых свойств, формирующихся в процессе нагрева исходного порошкового тела. Наиболее близким аналогом изобретения по назначению может быть принятие порошкового материала для изготовления износостойких деталей, раскрытый в RU 2287404 С2, B22F 3/24, 20.11.2006.

С целого повышения плотности изделий после спекания осуществляют горячее изостатическое прессование или пластическую деформацию в холодном или нагретом состоянии. После такой обработки заготовки подвергают механической обработке или отделочным операциям. Затем полученные детали упрочняют химико-термической обработкой (науглероживание, нитроцементация, боронауглероживание и др.) с последующей закалкой при температурах 950-1000°C и отпуском при 180-200°C.

Возможно сочетание химико-термической и термической операций.

Сущностью изобретения является приведенный состав порошкового экономнолегированного материала на основе железа для получения поверхностно-упрочненных износостойких деталей, способного заменить традиционные износостойкие стали, обладающего хорошей технологичностью до окончательного поверхностного упрочнения, так как процентное содержание углерода небольшое (0,3-0,4% по массе). Поверхность упрочняется и становится износостойкой после насыщения диффундирующим элементом (углеродом) и термической обработки. При этом силы, действующие во время работы инструменту извне «гасятся» вязкой подзакаленной сердцевиной, и поверхность не имеет микротрещин во время эксплуатации.

Сущность изобретения подтверждается следующим примером.

Пример. Для изготовления фасонных фрез смесь состава (в % по массе): углерода 0,3-0,5; титана 1,0-2,0; молибдена 2,0-3,0; вольфрама 2,0-3,0; ванадия 0,5-1,0; хрома 8,0-10,0; меди 0,0-0,3; стеарат цинка 0,1-0,3; остальное железо, тщательно смешивают, прессуют на прессе К-8130 с расчетным усилием 111,6 МПа. Для повышения плотности прессовки подвергают горячему изостатическому прессованию с дополнительным усилием 80 МПа после спекания. Спекание проводится в вакууме при 1090-1100°C в течение 1-2 часов. Полученные, таким образом, прессовки обрабатывают резанием и получают готовые фрезы. Затем фрезы упрочняют химико-термической обработкой при температурах 950-1000°C в течение 6-8 часов, закаливают в соляной ванне с температурой 950-1000°C, отпускают при 180-200°C, затем проводят доводочные операции.

Производственные испытания показали положительные результаты и перспективность исследования в этом направлении.

Литература

1. Авторское свидетельство СССР №1175174, C22C 38/28, 1985. Штамповая сталь / Л.Г Ворошнин, М.У. Ахмедпашаев и др.

2. Сальников В.Г. Поверхностная карбидизация низколегированных сталей для самозатачивающихся ножей сельскохозяйственных машин: автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук / В.Г. Сальников. - Курск, 2002. - 20 с.