RU2162390C1 - Iron powder prepared by atomization of metals - Google Patents

Abstract

FIELD: powder metallurgy. SUBSTANCE: atomization-prepared iron powder contains, wt %: carbon 0.015, silicon 0.03, manganese 0.15, ss 0.015, phosphorus 0.05, oxygen 0.25, iron - the balance. Powder contains 5 to 30% of fraction below 50 mcm. Powder has specific surface 0.28-0.40 sq.m/g, strength of raw compact ranges from 29 to 21 N/sq.mm at pressure 700 MPa with loose density 2.3 to 2.7 g/cu.cm, respectively. EFFECT: facilitated manufacture of high-precision parts at lower cost. 3 tbl

Description

Изобретение относится к области порошковой металлургии, конкретно к получению железных порошков методом распыления. Изобретение может быть использовано в порошковой металлургии для получения железных порошков с улучшенными свойствами. The invention relates to the field of powder metallurgy, specifically to the production of iron powders by spraying. The invention can be used in powder metallurgy to obtain iron powders with improved properties.

Железные порошки в промышленных масштабах производят восстановлением окалины твердым восстановителем комбинированным способом. Восстановленные порошки имеют дендритную форму частиц, что благоприятно сказывается на технологичности их прессования и спекания при изготовлении деталей. Однако переходящие в порошок из окалины невосстановленные примеси типа оксида кремния снижают эксплуатационные свойства порошковых деталей. Iron powders are produced on an industrial scale by reducing scale with a solid reducing agent in a combined way. Reconstituted powders have a dendritic particle shape, which favorably affects the manufacturability of their pressing and sintering in the manufacture of parts. However, unreduced impurities such as silicon oxide, which become powder from scale, reduce the operational properties of powder parts.

В промышленности освоено производство железных порошков марок ПЖ 5, ПЖ 4 и ПЖ 6 распылением жидкого расплава синтетического чугуна с последующим отжигом порошка-сырца в конвертированном газе. Данные порошки имеют низкую стоимость, но область их применения ограничена сварочным производством (изготовление сварочных электродов, кислородно-флюсовая резка). Для изготовления деталей в машиностроении основными марками железных порошков являются ПЖ 2 и ПЖ 3. The industry has mastered the production of iron powders of grades ПЖ 5, ПЖ 4 and ПЖ 6 by spraying liquid melt of synthetic cast iron with subsequent annealing of the raw powder in converted gas. These powders have a low cost, but their scope is limited to welding production (manufacturing of welding electrodes, oxygen-flux cutting). For the manufacture of parts in mechanical engineering, the main brands of iron powders are ПЖ 2 and ПЖ 3.

Особочистые железные порошки марок ПЖ 0 и ПЖ 1 получают электролизом расплавленных солей или восстановлением в водороде порошков марок ПЖ 3 и ПЖ 4. Данные порошки дороги, и используются они для изготовления продукции со специальными свойствами - магнитных с высокими характеристиками, деталей с высокой пористостью, тонкостенных и сложной формы конструкционных изделий. Particularly pure iron powders of grades ПЖ 0 and ПЖ 1 are obtained by electrolysis of molten salts or reduction of powders of grades ПЖ 3 and ПЖ 4. in hydrogen. These powders are expensive and are used to manufacture products with special properties - magnetic with high characteristics, parts with high porosity, thin-walled and complex forms of structural products.

Химический состав порошков марок ПЖ 0 и ПЖ 1, мас.%, не более:
Углерод - 0,03
Кремний - 0,1
Марганец - 0,1
Сера - 0,02
Фосфор - 0,02
Кислород - 0,2
Железо - Остальное
(Справочник "Порошковая металлургия". - Киев, Наукова думка, 1985 г., стр. 38-52 - прототип).The chemical composition of powders of grades ПЖ 0 and ПЖ 1, wt.%, No more than:
Carbon - 0.03
Silicon - 0.1
Manganese - 0.1
Sulfur - 0.02
Phosphorus - 0.02
Oxygen - 0.2
Iron - Else
(Reference "Powder Metallurgy". - Kiev, Naukova Dumka, 1985, p. 38-52 - prototype).

К недостаткам указанного выше порошка относится незначительная область применения и высокая стоимость порошковых деталей. The disadvantages of the above powder include a small field of application and the high cost of powder parts.

Технической задачей изобретения является создание железных порошков для производства деталей сложной формы, с высокой технологичностью и низкой стоимостью. An object of the invention is the creation of iron powders for the production of parts of complex shape, with high adaptability and low cost.

Технический результат достигается тем, что предложен железный порошок, полученный распылением металла, содержащий углерод, кремний, марганец, серу, фосфор кислород, который содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%, не более:
Углерод - 0,015
Кремний - 0,03
Марганец - 0,15
Сера - 0,015
Фосфор - 0,05
Кислород - 0,25
Железо - Остальное
имеет следующий гранулометрический состав, мас.%:
фракция менее 50 мкм - 5 - 30
фракция 50 - 100 мкм - 45-75
фракция 100-250 мкм - Остальное
удельную поверхность 0,28 - 0,40 кв.м/г, прочность сырой прессовки при давлении 700 МПа от 29 до 21 Н/кв.мм при насыпной плотности от 2,3 до 2,7 г/куб.см, соответственно.The technical result is achieved by the fact that the proposed iron powder obtained by spraying a metal containing carbon, silicon, manganese, sulfur, phosphorus oxygen, which contains components in the following ratio, wt.%, Not more than:
Carbon - 0.015
Silicon - 0.03
Manganese - 0.15
Sulfur - 0.015
Phosphorus - 0.05
Oxygen - 0.25
Iron - Else
has the following particle size distribution, wt.%:
fraction less than 50 microns - 5 - 30
fraction 50 - 100 microns - 45-75
fraction 100-250 microns - The rest
specific surface area 0.28 - 0.40 sq. m / g, wet compression strength at a pressure of 700 MPa from 29 to 21 N / sq. mm at a bulk density of 2.3 to 2.7 g / cc, respectively.

Высокая технико-экономическая эффективность применения данных порошков в машиностроении обусловлена сочетанием высоких служебных характеристик с технологичностью и низкой стоимостью производства. Химический состав данных порошков, их гранулометрический состав выбраны экспериментально и указаны в таблицах 1 и 2. High technical and economic efficiency of the use of these powders in mechanical engineering is due to a combination of high performance characteristics with manufacturability and low cost of production. The chemical composition of these powders, their particle size distribution are selected experimentally and are shown in tables 1 and 2.

Из заявленных порошков были изготовлены детали, имеющие сложную, ажурную конфигурацию и повышенную пористость. From the declared powders were made parts having a complex, openwork configuration and increased porosity.

1. Детали группы амортизаторов:
1.1 - поршень;
1.2 - корпус клапана сжатия;
1.3 - направляющая втулка.1. Details of the shock absorber group:
1.1 - the piston;
1.2 - compression valve body;
1.3 - guide sleeve.

2. Поршневые кольца:
2.1 - двигателя внутреннего сгорания;
2.2 - амортизаторов;
2.3 - тормозной системы;
2.4 - гидроусилителей.2. Piston rings:
2.1 - internal combustion engine;
2.2 - shock absorbers;
2.3 - brake system;
2.4 - power steering.

Уменьшение содержания в порошке вредных примесей кремния и серы, а также получение порошка с заданным распределением размеров частиц улучшает эксплуатационные (прочностные) свойства порошковых деталей. Reducing the content of harmful impurities of silicon and sulfur in the powder, as well as obtaining a powder with a given distribution of particle sizes improves the operational (strength) properties of the powder parts.

Стоимость восстановленных порошков (по прототипу) на 10-20% выше, чем у распыленных порошков. The cost of reconstituted powders (according to the prototype) is 10-20% higher than that of sprayed powders.

Удельная поверхность, "сырая" прочность, насыпная плотность полученных порошков показаны в таблице 3. The specific surface, "wet" strength, bulk density of the obtained powders are shown in table 3.

Claims (1)

Железный порошок, полученный распылением металла, содержащий углерод, кремний, марганец, серу, фосфор и кислород, отличающийся тем, что он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.% не более:
Углерод - 0,015
Кремний - 0,03
Марганец - 0,15
Сера - 0,015
Фосфор - 0,05
Кислород - 0,25
Железо - Остальное
имеет следующий гранулометрический состав, мас.%:
Фракция менее 50 мкм - 5 - 30
Фракция 50 - 100 мкм - 45 - 75
Фракция 100 - 250 мкм - Остальное
удельную поверхность 0,28 - 0,40 кв.м/г, прочность сырой прессовки при давлении 700 МПа от 29 до 21 Н/мм², при насыпной плотности от 2,3 до 2,7 г/см³, соответственно.Iron powder obtained by spraying a metal containing carbon, silicon, manganese, sulfur, phosphorus and oxygen, characterized in that it contains components in the following ratio, wt.% Not more than:
Carbon - 0.015
Silicon - 0.03
Manganese - 0.15
Sulfur - 0.015
Phosphorus - 0.05
Oxygen - 0.25
Iron - Else
has the following particle size distribution, wt.%:
Fraction less than 50 microns - 5 - 30
Fraction 50 - 100 microns - 45 - 75
Fraction 100 - 250 microns - The rest
specific surface area 0.28 - 0.40 sq. m / g, wet compression strength at a pressure of 700 MPa from 29 to 21 N / mm ² , with a bulk density of 2.3 to 2.7 g / cm ³ , respectively.

Images