СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть применено для получения деталей с повышенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами, изготовляемых из низколегированных порошковых материалов на основе железа.

Известен способ термической обработки изделий из порошковых материалов с нагревом до температуры 750÷900°С (в соляной ванне) и последующем охлаждением в воде или масле и отпуске в интервале температур 200÷500°С (Термическая обработка спеченных материалов. Экспресс-информация. Серия 28. Выпуск №2, 1975 г.).

Недостатком способа является ограниченность технологических возможностей из-за проникновения солей в термообработанные образцы с высокой пористостью.

Наиболее близким к предложенному решению является способ термической обработки спеченных изделий [А.С. №598695, бюл. №11, 14.03.78], включающий нагрев под закалку в соляных ваннах, охлаждение, отпуск и отмывку, а перед нагревом под закалку изделия пропитывают органическим веществом.

Недостатком этого способа является то, что в процессе термической обработки механические свойства деталей получаются низкими из-за образования в результате обработки неоднородной структуры материала.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является использование двойной закалки для повышения прочностных свойств деталей из порошковых материалов на основе железа.

Задача решается тем, что в способе термического упрочнения изделий из порошковых материалов на основе железа, включающем пропитку изделий маслом при температуре 80÷90°С, закалку путем нагрева в соляной ванне до температуры 800÷900°С и резкого охлаждения, сушку горячим воздухом с температурой 100÷120°С и отпуск при температуре 350°С, закалку и сушку осуществляют двукратно.

На чертеже представлен график термической обработки.

Способ осуществляют в следующей последовательности. Изделия пропитывают маслом при температуре 80÷90°С и нагревают в соляной ванне в расплаве солей 70% BaCl₂+30% NaCl до температуры 800÷900°С с последующим резким охлаждением и сушкой при температуре 100÷120°С. Повторно нагревают в соляной ванне в расплаве солей 70% BaCl₂+30% NaCl до температуры 800÷900°С с последующим резким охлаждением и сушкой при температуре 100÷120°С, а затем проводят отпуск при температуре 350°С.

Термическую обработку проводили в соответствии с графиком, приведенном на чертеже.

Данные по определению физико-механических свойств термообработанных материалов различного состава и пористости сведены в таблицу.

Для конкретного выполнения способа взяли материал СП 100-2 (пористость 15%), который после спекания имеет предел прочности на растяжение 250÷280 Н/мм² и твердость 62÷68 единиц НВ. После однократной термической обработки (температура нагрева под закалку 850°С, охлаждение в воде и отпуск при температуре 350°С в течение 15 мин) по режиму 2 предел прочности на растяжение увеличился до 320÷360 Н/мм², а твердость до 110÷130 единиц НВ. Двукратная закалка по режиму 12 позволила получить предел прочности на растяжение 410÷440 Н/мм², а твердость 174÷193 единицы НВ. Двукратная закалка по режиму 14 материала СП 100 с пористостью 20% позволила получить предел прочности на растяжение 310÷330 Н/мм² и твердость 93÷101 единиц НВ, что сопоставимо с результатами однократной закалки материала с пористостью 15%.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать повышенные физико-механические свойства по сравнению традиционными (однократная закалка) методами термической обработки.

Использование предложенного способа по сравнению с прототипом позволяет значительно, в 1,7÷1,8 раза, увеличить предел прочности на растяжение и в 2,6÷2,8 раза твердость (режим 6) по отношению к исходным данным и соответственно в 1,5÷1,6 и 1,4÷1,5 раза по отношению к однократной закалке (режим 2).