способ термической обработки железного порошка

Формула изобретения

Способ термической обработки железного порошка, полученного распылением расплава чугуна сжатым воздухом, включающий проведение обезуглероживающего отжига порошка-сырца и последующего восстановительного отжига, отличающийся тем, что обезуглероживающий отжиг порошка-сырца проводят в среде аргона при содержании в нем не более 0,01 об. % азота.

Описание изобретения к патенту

Данное изобретение относится к термической обработке железного порошка и может быть использовано при термической обработке порошка-сырца, получаемого при распылении расплава чугуна сжатым воздухом.

Известна термическая обработка порошка-сырца, получаемого распылением расплава чугуна сжатым воздухом, заключающаяся в проведении одностадийного восстановительно-обезуглероживающего отжига порошка-сырца в среде конвертированного природного газа (А. Г. Большеченко. Производство железного порошка и спеченных изделий на БЗПМ. В сб. : "Металлические порошки, их свойства и применение". М. , Металлургия, 1983 (МЧМ СССР), стр. 8-10).

Недостатком одностадийного отжига является то, что он не обеспечивает получения стабильного содержания углерода и кислорода в отожженном порошке, что обусловлено отклонениями величины соотношения кислород - углерод в порошке-сырце от оптимальной величины - 2,0.

При соотношении О: С<1,5 в порошке-сырце в отожженном порошке растет содержание углерода и уменьшается содержание кислорода, а при соотношении О: С>1,5 увеличивается содержание кислорода и уменьшается содержание углерода (Железные порошки. Технология, состав, структура, свойства, экономика. В. Б. Акименко, В. Я. Буланов, В. В. Рукин и др. М. , Наука, 1982 г. , стр. 105, 135).

Наиболее близким к заявленному способу термической обработки железного порошка является способ, заключающийся в проведении обезуглероживающего отжига воздухораспыленного чугунного порошка-сырца с последующим восстановительным отжигом.

Способ включает проведение обезуглероживающего отжига в атмосфере азота и восстановительного отжига в атмосфере водорода с выдержкой на каждой стадии при температуре 950^oС (Я. М. Турецкий, И. А. Гуляев, Е. И. Довгань, И. В. Желтякова, В. Д. Пирог. Влияние гранулометрического состава распыленного воздухом порошка на его свойства после отжига. Порошковая металлургия, 1985, 3, стр. 86).

К числу недостатков указанного способа следует отнести возможность насыщения порошка азотом из газовой фазы при проведении обезуглероживающего отжига в среде азота, в результате чего в ряде случаев имеет место получение более жесткого готового порошка, что приводит к ухудшению его качества.

Задача изобретения состоит в снижении содержания азота в порошке, повышении пористости частиц порошка и получении технологических свойств порошка, приближающихся к свойствам восстановленного порошка.

Поставленная задача решается тем, что в способе термической обработки, включающем проведение обезуглероживающего отжига и последующего восстановительного отжига, обезуглероживающий отжиг проводят в среде аргона, который отличается низким содержанием азота в своем составе - не более 0,01 об. %, что позволяет получать низкое содержание азота в порошке после обезуглероживающего и последующего восстановительного отжига в водороде, а также повысить пористость частиц порошка.

Данное изобретение обладает новизной, что следует из сравнения с прототипом, имеет изобретательский уровень, так как явно не следует из существующего уровня техники, промышленно применимо.

Изобретение поясняется следующим. Был проведен обезуглероживающий отжиг чугунного порошка-сырца с последующим восстановительным отжигом по предлагаемому способу. Содержание углерода в порошке-сырце - 2,38%, кислорода -5,56%. Насыпная плотность - 3,15 г/см³. Гранулометрический состав порошка-сырца приведен в табл. 1.

Изобретение поясняется следующим примером.

Обезуглероживающий отжиг проводили в среде аргона при следующем содержании в нем примесей: кислород - не более 0,0007 об. %; азот - не более 0,005 об. %; точка росы минус 61^oС. Режим отжига - нагрев до температуры 900^oС, выдержка при этой температуре - 1,5 часа, далее охлаждение. После отжига в аргоне содержание в порошке-сырце углерода составило 0,009%, а кислорода - 2,07%.

Последующий восстановительный отжиг проводили в водороде при температуре 900^oС в течение двух часов. Отожженный в водороде порошок содержал 0,015% углерода; 0,22% кислорода и 0,003% азота.

Содержание азота в отожженном порошке, обезуглероживающий отжиг которого проводился в азоте (прототип), было выше и составило 0,006%. Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет снизить содержание азота в порошке.

Пониженное содержание азота приводит также и к снижению микротвердости отожженного порошка с 1650 Н/мм² (прототип) до 1300 Н/мм² ( предлагаемый способ), т. е. порошок делается менее жестким.

Пористость частиц железного порошка, определенная металлографическим методом, увеличилась с 15% (порошок по прототипу) до 20% (порошок по предлагаемому способу).

При этом, если форма пор в частицах порошка, прошедшего термообработку в среде азота и водорода, круглая либо приближающаяся к кругу, то в порошке, термообработанном по предлагаемому способу, наряду с указанной выше формой пор (рис. 1а) появляются частицы с неправильной, вытянутой формой пор, что характерно для частиц восстановленного порошка (рис. 1б, в).

Повышенная пористость частиц железного порошка в сочетании с изменением формы пор приводит к тому, что значения технологических свойств порошка, таких, как уплотняемость и прочность прессовки, приближаются к величинам, характерным для восстановленного порошка.

В табл. 2 приводятся данные по химическому составу, а в табл. 3 - по технологическим свойствам двух воздухораспыленных железных порошков после проведения обезуглероживающего отжига и последующего восстановительного отжига.

Обезуглероживающий отжиг проводился в атмосфере азота по прототипу (порошок 1) и в атмосфере аргона при содержании в нем не более 0,01 об. % азота по предлагаемому способу (порошок 2). Для сравнения в обеих таблицах приводятся данные по восстановленному порошку марки ПЖВ2.160.26 Сулинского металлургического завода (порошок 3).

Как видно из данных табл. 3, обезуглероживающий отжиг с последующим восстановительным отжигом по предлагаемому способу приводит по сравнению с прототипом к снижению уплотняемости порошка с 7,10 до 6,93 г/см³ и росту прочности прессовки с 15,2 до 20,4 Н/мм². Эти технологические свойства соответствуют показателям восстановленного порошка марки ПЖВ2.160.26.

Таким образом, проведение обезуглероживающего отжига чугунного порошка-сырца в атмосфере аргона при содержании в нем не более 0,01 об. % азота позволяет снизить температуру обезуглероживающего отжига с 950 до 900^oС, а его продолжительность на 15-20% и получить порошок, технологические свойства которого соответствуют восстановленному порошку марки ПЖВ2.160.26.