Материал для пропитки порошковых сталей

МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПРОПИТКИ ПОРОШКОВЫХ СТАЛЕЙ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Дьячкова Лариса Николаевна Дмитрович Александр Анатольевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Материал для пропитки порошковых легированных сталей, содержащий алюминий и медь, отличающийся тем, что он дополнительно содержит порошок стали ШХ 15 дисперсностью 60-75 мкм и натуральный графит марки ГЛ-1 при следующем соотношении компонентов, мас.алюминий 0,1-1,0 порошок стали ШХ 15 4,0-8,0 графит марки ГЛ-1 0,5-1,5 медь остальное. Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к составу материала на основе меди для пропитки пористых заготовок из порошковых сталей, в том числе и легированных карбидообразующими элементами, применяемых для изготовления изделий, работающих в условиях повышенного износа, тепловых и механических воздействий. Известна шихта на основе меди для пропитки пористых порошковых заготовок из железных материалов, содержащая оксид железа дисперсностью менее 200 мкм - 3-10 ,марганец или никель - 0,1-2,0 , бикарбонат или карбонат щелочного металла - 0,1-1,0 ,алюминий - 0,1-0,5 , стеарат цинка - 0,1-0,8 , медь - остальное 1. Однако при пропитке данным материалом порошковых сталей, легированных карбидообразующими элементами, происходит налипание остатков инфильтрата на поверхность изделия, ухудшая его качество, соответственно, требуя механической доработки. Кроме того, вследствие наличия окисла железа в пропитывающем материале при пропитке сталей, легированных карбидообразующими элементами, имеющими повышенное сродство к кислороду, в процессе нагрева интенсивно окисляется поверхность пропитываемого изделия, ухудшается смачиваемость и соответственно прекращается процесс пропитки. Известен также материал для пропитки порошковых углеродистых сталей, содержащий 3-10 железа дисперсностью менее 100 мкм, 0,1-1,0 графита дисперсностью 2100 мкм, 0,1-1,0 алюминия, 0,1-0,8 стеарата цинка, медь - остальное 2. 7314 1 2005.09.30 Однако данный материал применим для пропитки только углеродистых сталей. При пропитке порошковых сталей, легированных карбидообразующими элементами, такими как хром, титан, ванадий и др., на поверхности пропитываемого изделия наблюдается налипание пропитывающего материала. Кроме того, графит, содержащийся в пропитываемом материале, вызывает образование в поверхности изделия карбидов хрома, титана и др., что существенно охрупчивает материал и снижает его вязкость. В качестве прототипа выбран материал для пропитки порошковых сталей, легированных карбидообразующими элементами, содержащий 3-10 железа дисперсностью менее 100 мкм, 0,1-1,0 алюминия, 0,1-0,8 стеарата цинка, 0,1-1,0 бикарбоната или карбоната щелочного металла, 0,1-1,0 титана или хрома, медь - остальное 3. Однако при пропитке данным материалом из-за наличия в нем солей щелочного металла в поверхностных слоях изделия образуются сложные соединения ферритного типа с легирующими элементами, содержащимися в стали, вызывающие снижение коррозионной стойкости изделий после пропитки, кроме того, пропитывающий материал содержит дорогостоящие добавки хрома и титана. Техническая задача, которую решает предлагаемое изобретение, заключается в повышении коррозионной стойкости пропитываемых изделий из сталей, легированных карбидообразующими элементами и снижении стоимости пропитывающего материала. Поставленная техническая задача достигается тем, что для пропитки порошковых легированных сталей материал содержит порошок стали ШХ 15 дисперсностью 60-75 мкм,являющийся отходом, образующимся при обкатке шариков в шарикоподшипниковом производстве, и натуральный графит марки ГЛ-1 (ГОСТ 5279-74) при следующем соотношении компонентов, мас.алюминий 0,1-1,0 порошок стали ШХ 15 4,0-8,0 графит ГЛ 0,5-1,5 медь остальное. Экспериментально установлено, что введение порошка стали ШХ 15 - отходов, образующихся при обкатке шариков, и натурального графита марки ГЛ-1 в материал для пропитки сталей, легированных карбидообразующими элементами, обеспечивает получение качественной поверхности изделия отсутствует налипание остатков пропитывающего материала и эрозия пропитываемого изделия, повышает коррозионную стойкость пропитанного изделия и снижает стоимость пропитывающего материала. Применение порошка стали ШХ 15, являющегося отходом при обкатке шариков в шарикоподшипниковом производстве, со средним размером частиц 60-75 мкм, будучи значительно дешевле порошков железа, хрома, титана, позволяет существенно снизить стоимость пропитываемого изделия, сохраняя качество поверхности изделия после пропитки. Содержащийся в порошке ШХ 15 хром, имеющий повышенное сродство к кислороду, в процессе пропитки забирает имеющийся в атмосфере кислород на себя, препятствуя окислению поверхностипропитываемого изделия, содержащего аналогичные элементы, и препятствуют налипанию на поверхность изделия избытков меди, а железо, содержащееся в порошке, растворяется в меди, насыщая его, таким образом препятствуя образованию эрозии на поверхности пропитанного изделия. Размер частиц порошка ШХ 15 - 60-75 мкм обеспечивает раномерное его распределение в меди и усиливая вышеописанные процессы. Введение в пропитывающий материал порошка ШХ 15 менее 4 приведет к эрозии поверхности пропитываемого изделия, а более 8 нецелесообразно экономически. Использование натурального графита марки ГЛ-1, являющегося неактивным и плохо растворимым в железе, не вызывает образование карбидов в поверхностном слое пропитываемого изделия, в то же время взаимодействует с кислородом атмосферы и препятствует окислению пропитываемого изделия, тем самым обеспечивая повышение его коррозионной стойкости. Кроме того, введение графита марки ГЛ-1 позволяет исключить из шихты стеарат цинка, сохранив ее хорошую прессуемость, таким образом, дополнительно 2 7314 1 2005.09.30 снижая стоимость пропитывающего материала. Применение порошка графита марки ГЛ-1 менее 0,5 приводит к налипанию остатков пропитывающего материала на поверхность изделия, а более 1,5- приводит к неравномерному его распределению в шихте, ухудшению жидкотекучести пропитывающего материала и снижению коррозионной стойкости изделия. Сущность предлагаемого изобретения поясняется в примерах. Примеры 1-5. Исходные порошки в количестве (мас. ) порошок отходов ШХ 15 дисперсностью 6075 мкм - 2 4 6 8 10, алюминий - 0 0,1 0,5 1, 1,2, графит марки ГЛ-1 - 0,1 0,5 1 1,5 1,9,остальное - медь смешивали в лопастном смесителе в течение 0,5 ч. Полученный состав прессовали при давлении 350-400 МПа, спрессованными заготовками пропитывали заготовки из порошковой легированной хромом стали ПК 103 плотностью 80 при температуре 1150 в защитно-восстановительной атмосфере эндогаза. Коррозионную стойкость пропитанного изделия определяли по потере массы на единицу площади поверхности при выдержке в 3 -ном растворе азотной кислоты в течение 8 ч. Коррозионная стойкость пропитанного материала и стоимость пропитывающего материала приведены в таблице. Материал по прототипу (мас. ) 5 железа дисперсностью менее 100 мкм, 0,5 алюминия, 0,5 стеарата цинка, 0,5 бикарбоната натрия, 0,5 хрома, медь - остальное готовили по технологии примеров 1-5 и пропитывали им заготовки из порошковой легированной хромом стали ПК 103 плотностью 80 по режимам примеров 1-5. Коррозионная стойкость и стоимость пропитывающего материала приведены в таблице. 2 0,1 ост. 4 0,1 0,5 ост. 6 0,5 1,0 ост. 8 1,0 1,5 ост. 10 1,2 1,9 ост. Железо Бикарбонат дисперснонатрия прото- стью менее 0,5 0,5 , стеаост. 80 2,54 тип 100 мкм рат цинка 5 ,0,50,5 Таким образом, предлагаемый материал позволяет повысить коррозионную стойкость пропитанного материала в 1,6-1,7 раза и уменьшить стоимость пропитывающего материала в 1,05-1,15 раз. 1 2 3 4 5 Источники информации 1.1839480 1, 1996. 2.3371 1, 2000. 3.3370 1, 2000 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.