железный порошок, полученный распылением металлов

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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.

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.

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.

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.

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).

К недостаткам указанного выше порошка относится незначительная область применения и высокая стоимость порошковых деталей.

Технической задачей изобретения является создание железных порошков для производства деталей сложной формы, с высокой технологичностью и низкой стоимостью.

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.

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.

Из заявленных порошков были изготовлены детали, имеющие сложную, ажурную конфигурацию и повышенную пористость.

1. Детали группы амортизаторов:

1.1 - поршень;

1.2 - корпус клапана сжатия;

1.3 - направляющая втулка.

2. Поршневые кольца:

2.1 - двигателя внутреннего сгорания;

2.2 - амортизаторов;

2.3 - тормозной системы;

2.4 - гидроусилителей.

Уменьшение содержания в порошке вредных примесей кремния и серы, а также получение порошка с заданным распределением размеров частиц улучшает эксплуатационные (прочностные) свойства порошковых деталей.

Стоимость восстановленных порошков (по прототипу) на 10-20% выше, чем у распыленных порошков.

Удельная поверхность, "сырая" прочность, насыпная плотность полученных порошков показаны в таблице 3.