Зносо-корозійностійкий композиційний матеріал на основі карбіду хрому

Зносокорозійностійкий композиційний матеріал на основі карбіду хрому, що містить карбід хрому, нікель, залізо, алюміній, який відрізняє ться тим, що він додатково містить сплав нікель-бор при наступному співвідношенні компонентів (мас. %): Нікель 8 - 15 Залізо 3 Алюміній 1 Нікель бор 0,5 - 3 Карбід хрому решта. (19) (21) 98052525 (22) 15.05.1998 (24) 15.03.2002 (46) 15.03.2002, Бюл. № 3, 2002 р. (72) Палиця Євген Іванович, Лігоцький Микола Володимирович, Бульбас Валерій Миколайович, Науменко Володимир Якович, Івченко Володимир Іванович, Святун Наталья Володимирівна, Примоленний Юрій Васильович (73) Відкрите Акціонерне товариство "Укрнафта" (56) UА 10037, 30.09.1996 RU 2044099, 20.09.1995 3 30494 4 основі карбіду хрому шляхом заміни нікельмелену до питомої поверхні 2100м 2/кг шихту суфосфорної лігатури сплавом нікель-бор і дотришили на повітрі до повного видалення спирту, мання оптимального кількісного співвідношення просівали через сито 01 /ДЕСТ 3584-87/, замішуінгредієнтів забезпечити підвищення корозійної вали на пластифікаторі - 5%-ному розчині синтестійкості, зносостійкості, міцності на стискання при тичного каучуку в бензині до одержання сметанозбереженні простоти одержання. подібної маси. При цьому на 1кг суміші витратили Поставлена задача вирішується в зносо0,3-0,4кг пластифікатора. Суміш сушили в сушилькорозійностійкому композиційному матеріалі на ній шафі при температурі 40±10°С протягом 2-3-х основі карбіду хрому, що містить карбід хрому, годин, потім протирали через сито 042 і пресували нікель, залізо, алюміній, тим, що він додатково зразки в закритих сталевих прес-формах при тиску містить сплав нікель-бор при наступному співвід100-150МПа. Спресовані зразки сушили в сушильношенні компонентів (мас.%): ній шафі при температурі 60-80°С протягом 6-8 Нікель 10-15 годин. Зразки після сушіння піддавалися попереЗалізо З дньому спіканню в середовищі водню при темпеАлюміній 1 ратурі 900-950°С протягом 1-єї години для видаНікель-бор 0,5-3 лення пластифікатора. Остаточне спікання Карбід хрому решта. здійснювали у вакуумній печі типу СШВЛ у вакуумі Причинно-наслідковии звязок між сукупністю 1,33 × 10-3 Па в інтервалі температур 1200-1300°С. ознак винаходу і те хнічного результату очевидний Температуру вимірювали оптичним пірометром із нижченаведеного опису. ОППІР-017 візуванням по поверхні нагрівача. Як основа матеріалу використовується карбід На отриманих зразках визначали фізикохрому (Сr3С2), що має порівняно високу твердість і механічні і хімічні властивості матеріалу: тверміцність, однак він дуже крихкий і застосування дість, відносну зносостійкість, швидкість корозії його без уведення металевих зв'язок неможливе. (хімічну стійкість), критичний коефіцієнт інтенсивУведення до складу матеріалу нікелю в зазначеності напружень, що наведені в таблиці. ному співвідношенні дає змогу підвищити його Межу міцності на стискання визначали за стапластичність. Добавка заліза підвищує взаємодію ндартною методикою (ДЕСТ 4651-82), межу міцнонікелю з карбідом хрому, в результаті якого комсті щодо згинання (ДЕСТ 1252-78), ударну в'язкість поненти твердої фази хрому і вуглецю розчиняза (ДЕСТ 9451-60), твердість за Роквеллом (ДЕСТ ються в залізі, а потім при спільній кристалізації 23677-79) на приладі ТК-2М при навантаженні виділяються складні карбіди типу (Сr, Fe)7C3 з ви568±ІН (шкала HRA). сокою мікротвердістю. Відносну зносостійкість розраховували за фоУ присутності алюмінію і бору швидкість дифурмулою: зії заліза ще більше уповільнюється, що визначає DPЭg м , де E= високі фізико-механічні властивості матеріалу: D РМg э висока твердість поєднується з підвищеною в'язкіРЭ, РМ - знос маси еталона і зразка, г; стю і пластичністю. Крім того, введення бору сприgэ, gм - щільність еталона і зразка, г/см 3. яє диспергуванню зерен карбідної фази, що також Швидкість корозії визначали за формулою: сприяє покращенню вищевказаних властивостей (m 0 - m1) , композиційного матеріалу. Висока стійкість проти K = корозії досягається за рахунок легування карбідів St нікелем. Структурними складовими матеріалу є де m 0 - початкова маса зразка, г; корозійностійкі карбіди хрому Сr3С2, (CrNi)7C3, m 1 - маса зразка після видалення продуктів коро(Сг)2С3, які містять 14-16 % хрому. зії, г; Введення в основу матеріалу сплаву Ni - В заS - площа зразка до випробування, м 2; мість фосфору дозволяє значно спростити техноt - час випробувань, год. логію одержання композиційного матеріалу на Критичний коефіцієнт інтенсивності напруг визнаоснові карбіду хрому при збереженні високих ексчали за формулою: плуатаційних характеристик виробів, оскільки вве2 3 дення нікель-борного сплаву не тільки дозволяє (ЕФ ) 5 , де: KIc = 0,035a(Hd )5 підвищити міцнісні властивості матеріалу, але і Ф l його захисні властивості (корозійну стійкість). Е - модуль пружності, ГПа; Запропонований матеріал може використовуHd - твердість за Віккерсом, ГПа; ватися як матеріал деталей машин і пристроїв, що а - половина діагоналі відбитка, мкм; працюють в умовах високих ударних навантажень, l - довжина тріщини, мкм; великого зносу і механічного тертя, агресивних Φ - коефіцієнт пропорційності, який, як і для тверсередовищ, високих температур та ін. дих сплавів, прийнятий як такий, що дорівнює 3. Матеріал одержували таким чином: шихту з При дослідженні КIс встановлено, що в отрипорошків карбіду хрому, нікелю, заліза, алюмінію, маного матеріалу в'язкість руйнування зростає із сплаву нікель-бор з розміром частинок 2-3мкм збільшенням глибини введення індентора, тобто розмелювали в кульовому млині за загальноприйв'язке руйнування переважає над крихким. нятою методикою одержання матеріалів у порошЗ наведених у таблиці властивостей видно, що ковій металургії. Змішування і розмелювання вихіматеріал, який заявляється, під номером 4 має дних компонентів здійснювалося в середовищі високу зносостійкість, незначну швидкість корозії, етилового спирту з розрахунку 0,4-0,6л на 1кг суа в'язкість руйнування є нижчою порівняно з проміші. Тривалість поділу становила 72 години. Розтотипом. 5 30494 6 Матеріал, що заявляється, можна викориагресивних середовищ (як кислих, так і лужних), стовувати в якості матеріалу для деталей, які праінтенсивного абразивного зносу та інших. цюють в умовах високих ударних навантажень, № Склад матеріалу, мас. % п/п Сr 3С2 1. 2. 3. 4. 5. 6. Ni Межа Межа Ударна міцн. на міцн. на в 'язкість, Ni-B стискання, згинання, 10"5хДж/м 2 МПа МПа Тв ердість, HRA Критичний Відносна коефіцієнт Шв идкість зносоінтенсив . корозії, стійкість г/м 2 напружень, % К|С Fe ΑΙ Ρ 87,5 8 85,5 9,5 83,5 11,0 80,5 13,5 78,0 15,0 Прототип: 3 3 3 3 3 1 1 1 1 1 0,5 1,0 1,5 2,0 3,0 3400 3450 3500 3550 3450 1200 1220 1240 1260 1220 0,22 0,24 0,26 0,28 0,24 86 86 86 85 85 7,0 6,8 6,2 6,0 6,3 3,2 3,1 2,4 2,1 2,4 0,1 0,12 0,08 0,08 0,11 85,0 3 1 0,7 3500 1200 0,22 85 6,1 2,4 0,12 10,3 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул. Сім’ї Хо хлових, 15, м. Київ, 04119, Україна (044) 456 – 20 – 90