Порошковый материал на основе железа

 

Использование: в порошковой металлургии, для получения материалов работающих в паре трения при повышенных температурах. Сущность изобретения: порошковый материал на основе железа в качестве упрочняющей добавки, согласно изобретению, содержит карбидно-боридный композиционный порошок синтезированный из хромита при следующем соотношении компонентов; %: хром 2,2-2,6; углерод 0,1-0,2; бор 0,3-0,45; кремний 0,3-0,45; никель 11,0-11,5; карбидно-боридный композиционный порошок синтезированный из хромита 2,0-8,0; железо остальное. 1 табл.

Изобретение относится к порошковой металлургии, к материалам для работы в паре трения при повышенных температурах.

Известен порошковый материал на основе железа с дисперсными упрочняющими оксидными добавками в виде стекла, следующего состава, мас. стекло 5-7; железо остальное.

Износостойкость этого материала составляет 0,1-0,25 мкм/кмч. при скорости скольжения 0,25 м/с и давлении 0,3 МПа по стали 45С с твердостью НРС 30-55 (авт.св СССР N 442227, кл. C 22 C 33/02, 1972).

Недостатком известного материала является значительная по величине остаточная пористость после спекания и, как следствие, недостаточно высокая несущая способность неработоспособность его при нагрузке выше 0,3 МПа.

Большей плотностью и износостойкостью обладает спеченный материал, выбранный в качестве ближайшего аналога, следующего состава, мас.

Хром 3-25 Углерод 0,5-7,0 Бром и/или фосфор и/или кремний 0,05-6,0 Оксиды металлов хрома, кобальта, циркония, вольфрама, ниобия, титана, ванадия, марганца, магния и/или железа 0,0-15,0 Железо Остальное (Етки Кодзо. Твердый сплав спеченный. Патент Японии N 49-129541, кл C 22 C 29/00, опубл. 26.02.81).

Однако известный материал обладает невысокой жаростойкостью, коррозионной стойкостью и износостойкостью вследствие слабой связи между оксидными частицами и матрицей, вызывающей выкрашивание оксидных упрочняющих добавок при работе в паре трения при повышенных нагрузках.

Техническая задача изобретения повышение износостойкости, жаростойкости и плотности спеченных деталей.

Поставленная задача достигается тем, что порошковый материал на основе железа, содержащий хром, углерод, бор, кремний и упрочняющую добавку, согласно изобретению дополнительно содержит никель, а в качестве упрочняющей добавки карбидно-боридный композиционный порошок синтезированный из хромита, при следующем соотношении компонентов, мас.

Хром 2,2-2,6 Углерод 0,1-0,2 Бор 0,3-0,45 Кремний 0,3-0,45 Никель 11,0-11,5
Карбидно-боридный композиционный порошок, синтезированный из хромита - 2,0-8,0
Железо Остальное
Наличие в составе порошкового материала карбидно-боридного порошка, синтезированного из хромита, позволяет достичь высокой плотности спеченного материала и высокой прочности сцепления карбидно-боридных частиц с матрицей за счет когерентной связи железа в материале, как с частицами карбидно-боридного порошка, так и с железной матрицей. Это в свою очередь приводит к повышению износостойкости и жаростойкости. Никель в сочетании с хромом, бором и кремнием дает легкоплавкую эвтектику с температурой 1080^oC, которая увеличивает плотность за счет растекания и заполнения его пор порошкового материала при спекании.

Для осуществления изобретения взяли порошок ПЖЗМЗ ГОСТ 9.849-74, отсеяли для шихты фракции менее 100 мкм; порошок ПР-Н73Х16С3Р3 ТУ 14-1-5785-84 размололи до фракции менее 50 мкм; карбидно-боридный композиционный порошок, синтезированный из хромита состава, мас.

CrB 65-70
FeB 20-25
Fe₃C 5-10
C 0,08-0,12
размололи до фракции менее 50 мкм.

Из этих порошков приготовили шихты составов, представленных в таблице.

Прессовали образцы размером 6х6х40 мм при давлении 600 МПа для испытаний на жаростойкость, прочность на изгиб, коррозию; и колодки шириной 10, толщиной 10 и радиусом 25 мм для испытаний на износ.

Результаты испытаний представлены в таблице (путь трения составил 6 км, скорость скольжения 0,4 м/с, давление 1,2 МПа, в сухую).

Для сравнения, порошковые материалы аналога и прототипа показали следующие результаты при испытаниях: интенсивность износа составила 70 и 48 мкм/км соответственно; жаростойкость при 800^oC 9,2 и 7,2 мг/см² ч и пористость 19,0 и 14,0% соответственно.

Предложенный материал может быть использован при изготовлении деталей, работающих в коррозионной среде при повышенных нагрузках, а также для изготовления седел клапанов двигателей внутреннего сгорания.

Формула изобретения

Порошковый материал на основе железа, содержащий хром, углерод, бор, кремний и упрочняющую добавку, отличающийся тем, что он дополнительно содержит никель, а в качестве упрочняющей добавки карбидно-боридный композиционный порошок, синтезированный из хромита, при следующем соотношении компонентов, мас.

Хром 2,2 2,6
Углерод 0,1 0,2
Бор 0,3 0,45
Кремний 0,3 0,45
Никель 11,0 11,5
Карбидно-боридный композиционный порошок, синтезированный из хромита - 2,0 8,0
Железо Остальноен

РИСУНКИ

Рисунок 1