Спосіб одержання металевого порошку

Спосіб одержання металевого порошку, що включає підготовку шихти на основі стружкових відходів чавуну, її термічну обробку, подрібнення спеку та розсів отриманого порошку, який відрізняється тим, що в процесі підготовки шихти стружкові відходи чавуну змішують з 8-20% (мас.) порошку або стружки титану, а термічна обробка шихти включає відпал при температурі 11801220°С в середовищі нейтральних газів, водню або в вакуумі. (19) (21) u200509645 (22) 13.10.2005 (24) 17.04.2006 (46) 17.04.2006, Бюл. № 4, 2006 р. (72) Баглюк Геннадій Анатолійович, Яковенко Роман Володимирович, Куровський Валентин Якович, Мініцький Анатолій В'ячеславович (73) ІНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МАТЕРІАЛОЗНАВСТВА ІМ. І.М.ФРАНЦЕВИЧА НАН УКРАЇНИ 3 13705 4 робка шихти включає відпал при температурі вітряні при температурі 850°С для підвищення 1180-1220°С в середовищі нейтральних газів, водкрихкості за рахунок окислення, розмелювання в ню або в вакуумі, забезпечити зниження енерговишаровому млині, відпал у відновлювальному сетрат на отримання порошку та підвищення зносоредовищі (водні) при температурі 1100°С, подрібстійкості одержаних з нього матеріалів за рахунок нення спеку та розсів отриманого порошку; того, що при відпалі такої шихти при вказаних тем- за технологією відповідно до запропонованопературах в системі Fe-Ti з'являється рідка фаза, го способу, що включала змішування стружкових при перекристалізації якої в результаті реакції тивідходів чавуну із фрезерною стружкою титанового тану із вуглецем матричного сплаву (чавуну) відсплаву ВТ-1 (15%мас), відпал у вакуумі при тембувається виділення часток карбіду титану що пературі 1200°С, подрібнення спеку та розсів забезпечує підвищення мікротвердості порошку та отриманого порошку. підвищений рівень крихкості шихти. Після подрібнення снеків при застосуванні Збільшення рівня крихкості шихти після відпаспособу-найближчого аналогу було отримано 86% лу в результаті значного підвищення вмісту карбіпорошку фракції - 160мкм запропонованого спосодної складової дозволяє відмовитись від двостабу - 82%. В той же час, як показали розрахунки дійного відпалу, що суттєво покращує технікоенергетичних витрат при використанні першої із економічні показники процесу отримання порошку, розглянутих технологічних схем витрати енергії а збільшення характеристик твердості порошку для отримання 1кг порошку в 1,4-1,6 рази більше у сприяє суттєвому підвищенню зносостійкості порівнянні із запропонованим варіантом тех.отриманих з останнього матеріалів. нології. Вибір температурного діапазону процесу відІз отриманих порошків шляхом пресування запалу шихти зумовлений тим, що при температурах готовок при тиску 700МПа та спікання в вакуумі нижчих за 1180°С в системі не з'являється достатпри температурі 1220°С були виготовлені заготовня кількість рідкої фази, наявність якої забезпечує ки, які пройшли випробування на зносостійкість В виділення часток карбіду титану В той же час, при якості контр тіла використовували загартовану до температурах більших за 1220°С відбувається HRC 50÷52 сталь 40Г Швидкість ковзання складапрактично повне підплавлення шихти, що унеможла 1,5м/с контактний тиск - 2,0МПа. ливлює ефективне н подрібнення для одержання Порівняльний аналіз результатів зносостійкоскондиційного порошку. ті показав, що середній знос матеріалу з порошку, Кількість титану, що вводиться в склад шихти, що був виготовлений за технологією способувибирається виходячи з необхідності забезпеченпрототипу, складав 3,7мкм/км, а з порошку, що ня найбільш повного зв'язування титаном вуглецю виготовлений v відповідності до запропонованої матричного сплаву (чавуну), вміст якого в чавуні технології - 2,8мкм/км, що вказує на значно вищу складе як правило, 2,15-4,2%, та з урахуванням зносостійкість останнього. того, що для отримання стехіометрії карбіду титаПриклад 2 ну, що відповідає значенню ТіС0,8-ТіС, вміст вуглеІз використанням стружкових відходів чавуну, цю в карбідній фазі повинен складати 16-20% В що вміщали 2,3-4,2% вуглецю, готовили шихту з разі вмісту вуглецю в карбіді меншої за 16мас.% різним вмістом титанового порошку (див. таблипо відношенню до титану карбід титану, що утвоцю). Після підготовки шихти проводили її відпал у рюється, має недостатню твердість, а при перевакуумі при температурі 1200°С, наступне подрібвищенні вмісту вуглецю в шихті більше 20% по нення спеку та розсів отриманого порошку. В відношенню до титану, в структурі спеченого маотриманих порошках визначали їх середню мікротеріалу з'являється вільний вуглець, що погіршує твердість та кількість вільного вуглецю. Результафізико-механічні характеристики композиту ти приведені в таблиці. При виборі захисного газового середовища Середня для термічної обробки шихти виходили з необхідВміст Кількість Кількість вільмікроності виключення можливості окислення шихти з № вуглецю в титану в ного вуглецю в твердість урахуванням високої активності титану до кисню. п/п стружці, шихті, % порошку, порошку, Саме тому використання широко застосовуваних в %(мас.) (мас.) %(мас.) ГПа практиці порошкової металургії диссоційованого 1 2,3 6,0 6,2 0,56 аміаку, екзо- або ендотермічний газів внаслідок 2 2,3 8,5 7,6 0,32 наявності в їх складі значної кількості кисню не 3 3,4 М,0 8,6 0,39 забезпечує необхідного захисту шихти, в той час 4 4,2 20,0 12,6 0,36 як при використанні водню нейтральних газів (ар5 4,2 4,0 11,4 0,24 гон, азот) або вакууму, як показали результати експериментів, вдалося отримати необхідну якість Як показав аналіз отриманих результатів, при порошку. зменшенні вмісту титану в шихті нижче 8% (шихта Приклад 1 №1) суттєво збільшується вміст вільного вуглецю Для одержання сталевого порошку використов отриманому порошку, що призводить до понивували стружкові відходи низьколегованого чавуну ження основних фізико-механічних характеристик що вміщає 2,8% С, 0,6% Ni, 1,6% Si та 0,8% Mn сплаву (в тому числі - твердості). Отримання порошку проводили за двома технолоПри збільшенні складу титану в шихті більше гічними схемами: 20% (склад №5) середня мікротвердість отримано- відповідно до способу-найближчий аналог що го порошок суттєво знижається у порівнянні з шихвключає магнітну сепарацію від неметалевих тою №4 (20% титану), що, як правило, негативно включень, термічну обробку шихти - відпал на по 5 13705 6 позначається на рівні твердості та зносостійкості часток карбіду титану при перекристалізації спласпеченого з даного порошку, матеріалу. ву, що не дозволяє забезпечити підвищену тверПриклад 3 дість та зносостійкість матеріалу, одержаного з Стружкові відходи чавуну, склад якого приветакого порошку. дений в прикладі 1, змішували із фрезерною струПри температурі відпалу 1240°С відбулося піжкою титанового сплаву ВТ-1 (15%мас.), проводидплавлення шихти, що унеможливлює ефективне ли відпал шихти у водні, аргоні, диссоційованому її подрібнення для одержання кондиційного пороаміаку та вакуумі при температурі 1220°С, та у шку. вакуумі при температурах 1160-1240°С, подрібПорошок необхідної кості вдалося отримати нення спеку та розсів отриманого порошку. при використанні температури відпалу в діапазоні Результат спікання в різних захисних середо1180-1220°С причому, як показали результати еквищах показали, що використання диссоційованоспериментальних даних, більша температура відго аміаку не забезпечує необхідного рівня захисту, повідає меншому вмісту вуглецю в складі стружкощо призвело до значного підвищення вмісту кисню вих відходів. в отриманому порошку (0,87%). Використання в Корисна модель їй носиться до галузі порошякості захисного середовища водню, аргону та кової металурги і може бути використаний для вакууму дозволило отримати порошки з припустиодержання металевих порошків для виготовлення мий вмістом кисню - 0,29; 0,42 та 0,16% віддеталей конструкційного призначення, що працюю повідно. 11 в умовах інтенсивного тертя та підвищених наПри виборі оптимальної температури відпалу вантажень (наприклад - кулачки, направляючі робуло виявлено, що термічна обробка при 1160°С лики, сідла клапанних пар, торцеві ущільнення не забезпечує отримання рідкої фази та, як поката ін.). зали дані рентгенофазового аналізу, виділення Комп’ютерна верстка Н. Лисенко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601