RU2079392C1 - Способ получения высокопрочных легированных порошковых сталей и сплавов - Google Patents
Способ получения высокопрочных легированных порошковых сталей и сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2079392C1 RU2079392C1 RU95112584A RU95112584A RU2079392C1 RU 2079392 C1 RU2079392 C1 RU 2079392C1 RU 95112584 A RU95112584 A RU 95112584A RU 95112584 A RU95112584 A RU 95112584A RU 2079392 C1 RU2079392 C1 RU 2079392C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nitrides
- nitriding
- powder
- nitrogen
- carried out
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано при получении порошковых азотсодержащих сталей и сплавов. Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в получении порошковых сталей и сплавов, обеспечивающих при переделе получение изделий с высокой прочностью, пластичностью и износостойкостью. Техническими результатом изобретения является повышение содержания азота в металле, уменьшение размеров нитридов, увеличение объемной доли дисперсных нитридов и равномерное их распределение в объеме, что обеспечивает улучшение технологических и служебных свойств сталей и сплавов. Сущность изобретения заключается в том, что в способе получения высокопрочных легированных порошковых сталей и сплавов, включающем выплавку сплавов на основе железа, дополнительно легированных нитридообразующими элементами, распыление и азотирование порошка в среде молекулярного азота при повышенных давлении и температуре, легирование нитридообразующими элементами ведут в количествах, обеспечивающих после затвердевания получение твердых растворов, а азотирование ведут при давлении не ниже 20 МПа. В качестве нитридообразующих элементов используют титан, алюминий, ванадий, ниобий, кремний, хром. Азотирование ведут при температуре 500 - 1500oC. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано при получении порошковых азотсодержащих сталей и сплавов.
Известен способ получения порошковых сталей и сплавов, включающий азотирование порошка при давлении 60 150 атм, и температуре 600 - 1150oC. [1]
Способ направлен на повышение технологических и служебных свойств сталей и сплавов за счет высокого содержания азота в порошке.
Способ направлен на повышение технологических и служебных свойств сталей и сплавов за счет высокого содержания азота в порошке.
Недостатком известного способа является использование относительно низких давлений, что при азотировании существенно ограничивает как достигаемые концентрации азота, так и номенклатуру азотируемых сплавов. Низкая термодинамическая активность азота при этих давлениях не позволяет обеспечить введение достаточного количества азота в сплавы, содержащие большие количества легирующих элементов сильно понижающих его растворимость (Co, Ni, Cu, Si и т.п.)
Известен способ получения высокопрочных порошковых сталей и сплавов, легированных нитридообразующими элементами, включающий выплавку, распыление и последующее азотирование порошка в азоте, аммиаке, либо в их смесях при повышенном давлении и температуре 920 1200oC [2]
Способ обеспечивает введение азота в пороки легированного железа, но в случае использования аммиака образование на поверхности гранул сплошного нитридного слоя существенно замедляет процесс азотирования, приводя к образованию хрупких ε- и γ′ -нитридов железа.
Известен способ получения высокопрочных порошковых сталей и сплавов, легированных нитридообразующими элементами, включающий выплавку, распыление и последующее азотирование порошка в азоте, аммиаке, либо в их смесях при повышенном давлении и температуре 920 1200oC [2]
Способ обеспечивает введение азота в пороки легированного железа, но в случае использования аммиака образование на поверхности гранул сплошного нитридного слоя существенно замедляет процесс азотирования, приводя к образованию хрупких ε- и γ′ -нитридов железа.
Недостатком способа является необходимость создания и использования специального оборудования для перемешивания азотируемых порошков, практическая неуправляемость процесса, приводящая к невоспроизводимости результатов, невысокое содержание азота в азотированном порошке.
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в получении порошковых сталей и сплавов, обеспечивающих при переделе получение изделий с высокой прочностью, пластичностью и износостойкостью.
Техническим результатом изобретения валяется повышение содержания азота в металле, уменьшение размеров нитридов и увеличение объемной доли дисперсных нитридов и равномерное их распределение в объеме, что обеспечивает улучшение теологических и служебных свойств сталей и сплавов.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе получения высокопрочных легированных порошковых сталей и сплавов, включающем выплавку сплавов на основе железа, дополнительно легированных нитридообразующими элементами, распыление и азотирование порошка в среде молекулярного азота при повышенных давлении и температуре, легирование нитридообразующими элементами ведут в количествах, обеспечивающих после затвердевания получение твердых растворов, а азотирование ведут при давлении не ниже 20 МПа. В качестве нитридообразующих элементов используют титан, алюминий, ванадий, ниобий, кремний, хром. Азотирование ведут при температуре 500 1500oC.
Легирование нитридообразующими элементами в количествах, обеспечивающих после затвердевания получение твердых растворов, при последующей химико-барической обработке приводит к образованию равномерно распределенных в объеме гранул дисперсных нитридов. Это существенно повышает твердость гранул и обеспечивает достижение высоких концентраций азота.
Азотирование в среде молекулярного азота при давления не ниже 20,0 МПа и температурах 500 1500oC позволяет регулировать азотный потенциал насыщающей атмосферы в широких пределах, что обеспечивает исключение возможности образования на поверхности гранул сплошного нитридного слоя, состоящего из хрупких ε- и γ′ -нитридов, который существенно затрудняет процесс образования специальных нитридов вследствие необходимости диффузии азота через этот нитридный слой. С другой стороны, возможность варьирования температуры процесса позволяет регулировать размеры образующихся специальных нитридов от 5 10 нм до 5 10 мкм.
Поскольку нитриды образуются непосредственно в стальной матрице, снимается вопрос их смачиваемости, что при обычной технологии получения порошковых высокопрочных материалов является одной из основных причин из повышенной хрупкости.
При температуре ниже 500oC и давлении ниже 20,0 МПа не образуются специальные нитриды.
Использование в качестве легирующих элементов Ti, Al, Nb позволяет получать высокопрочные тугоплавкие кубические нитриды этих элементов, изоморфные матрице, характеризуемые высокими прочностью и износостойкостью.
Кремний образует с азотом нитрид Si3N4, характеризуемый твердостью 3500 ед. HV, высокой химической инертностью и высокой жаропрочностью, увеличивающейся с ростом температуры.
Хром и ванадий в процессе химико-барической обработки в атмосфере молекулярного азота образуют кубические нитриды, изоморфные матрице, термическая устойчивость которых позволяет в дальнейшем проводить термическую обработку азотсодержащих сплавов. Растворение их при температурах порядка 1000oC и последующее выделение при старении приводит к дополнительному упрочнению сплавов.
Пример. Порошок разработанного сплава состава: Fe 0,46% C 3% Mo - 0,69% Si 0,05% Ti 3,6% Nb 0,51% Mn 0,004%S после распыления представляет собой однородный твердый раствор. Азотирование проводили при температуре 870oC и давлении 35,0 МПа в атмосфере молекулярного азота в течение 30 мин.
Порошок загружали в металлический контейнер, помещали в камеру высоких давлений газостата. Напускали азот и давление повышали до 350,0 МПа. Включали нагреватель и повышали температуру до 870oC. Выдерживали контейнер с порошком при этой температуре и давлении в течение 30 мин. Выключали нагрев и охлаждали контейнер с порошком до комнатной температуры. Снимали давление, вынимали контейнер с азотированным порошком. После чего азотированный порошок использовался для изготовления металлографических шлифтов, которые затем использовался для определения структуры и измерения микротвердости. Данные исследований приведены в таблице.
Приведены в таблице значения микротвердости являются средними, полученными на основании 25 30 измерений.
Содержание азота определялось методом вакуум-плавления с использованием азотированных порошков.
Другие примеры использования предлагаемого способ представлены в таблице.
Как видно из таблицы, предлагаемый способ приводит к 2 3 кратному увеличению твердости, образованию мелкодисперсных нитридов и высокому содержанию азота (более 3% по массе).
Claims (3)
1. Способ получения высокопрочных легированных порошковых сталей и сплавов, включающий выплавку сплавов на основе железа, дополнительно легированных нитридообразующими элементами, распыление и азотирование порошка в среде молекулярного азота при повышенных давлении и температуре, отличающийся тем, что легирование нитридообразующими элементами ведут в количествах, обеспечивающих после затвердевания получение твердых растворов, а азотирование ведут при давлении не ниже 20 МПа.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве нитридообразующих элементов используют титан, алюминий, ванадий, ниобий, кремний, хром.
3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что азотирование ведут при 500
1500oС.
1500oС.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95112584A RU2079392C1 (ru) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | Способ получения высокопрочных легированных порошковых сталей и сплавов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95112584A RU2079392C1 (ru) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | Способ получения высокопрочных легированных порошковых сталей и сплавов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2079392C1 true RU2079392C1 (ru) | 1997-05-20 |
RU95112584A RU95112584A (ru) | 1997-07-10 |
Family
ID=20170322
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95112584A RU2079392C1 (ru) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | Способ получения высокопрочных легированных порошковых сталей и сплавов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2079392C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005123306A1 (en) * | 2004-06-18 | 2005-12-29 | Metso Powdermet Oy | Method for manufacturing composite materials, and a composite material manufactured with the method |
RU2460612C2 (ru) * | 2010-12-07 | 2012-09-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Способ получения порошка ферритной азотируемой стали |
-
1995
- 1995-07-20 RU RU95112584A patent/RU2079392C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 1088879, кл. B 22 F 1/00, 1981. 2. Патент США N 3650729, кл. B 22 F 9/00, 1972. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005123306A1 (en) * | 2004-06-18 | 2005-12-29 | Metso Powdermet Oy | Method for manufacturing composite materials, and a composite material manufactured with the method |
RU2460612C2 (ru) * | 2010-12-07 | 2012-09-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Способ получения порошка ферритной азотируемой стали |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6093405B2 (ja) | 窒素含有低ニッケル焼結ステンレス鋼 | |
JP4439591B2 (ja) | ステンレス鋼粉末およびその粉末から粉末冶金により製造された製品 | |
RU2753717C2 (ru) | Порошок нержавеющей стали для получения дуплексной спеченной нержавеющей стали | |
KR100433161B1 (ko) | 개선된금속간내마모성을갖는내부식성,고바나듐,분말야금공구강제품및그생산방법 | |
US8231702B2 (en) | Metallurgical powder composition and method of production | |
US20230211413A1 (en) | Iron-based sintered alloy material and production method therefor | |
Farayibi et al. | Densification of a high chromium cold work tool steel powder in different atmospheres by SLPS: Microstructure, heat treatment and micromechanical properties | |
US8110020B2 (en) | Metallurgical powder composition and method of production | |
Kazior et al. | Activated sintering of P/M duplex stainless steel powders | |
RU2079392C1 (ru) | Способ получения высокопрочных легированных порошковых сталей и сплавов | |
US5034282A (en) | Process for the powder metallurgical production of working pieces or tools and PM parts | |
GB2298869A (en) | Stainless steel powders and articles produced therefrom by powder metallurgy | |
Berg | P/M steel suitable for sinter hardening in respect of cost and performance | |
Weber et al. | Optimised sintering route for cold work tool steels | |
Maliska et al. | Microstructural characterization of plasma nitriding surface of sintered steels containing Si | |
JPH08501832A (ja) | 焼結合金鋼成分の生成方法 | |
JPS61227153A (ja) | 高窒素含有オ−ステナイト系焼結合金およびその製造方法 | |
Rosso et al. | Sintering of duplex stainless steels and their properties | |
RU2458172C2 (ru) | Металлургическая порошковая композиция и способ ее получения | |
Beiss | Processing of sintered stainless steel parts | |
Dannininger et al. | Relationship between apparent hardness and tensile strength in P/M iron and steels sintered at standard temperatures | |
Wanalerkngam et al. | Effect of carbon content on microstructure and mechanical properties of sintered Fe-Mo-Mn-C alloys | |
Orban | Tools for Improving PM: Low C-Cu-Ni-Mo Alloy Structural Sintered Steels with Small Titanium Additions | |
Berg et al. | Process Route Influence on Performance of PM Steels Prealloyed with Chromium | |
Antsiferov et al. | Structure and properties of mechanically alloyed steel PK50N2M |