Порошковая сталь: Все о всех сталях — Powder steel (порошковая сталь)

Ножи из стали Elmax замечательно подходят для кухни, взаимодействие с влагой не ухудшает их свойств.

Как делают ножи из порошковой стали

Процесс изготовления ножей из порошковой стали включает несколько этапов:

1. Материал распыляется в порошок на мельчайшие слитки.
2. Если необходимо, сплав обрабатывается специальным образом.
3. Порошок из металла помещается в вакуумную пресс-форму.
4. Происходит прессовка под высоким давлением.
5. Далее производится твердофазное или двухфазное спекание приз воздействии высокой температуры и давления.

Далее создаётся рукоять, сам клинок может быть украшен.

Как заточить нож из порошковой стали

Один из минусов порошковой стали – это, несомненно, сложность её заточки. На обычной кухне заточить нож, не допустив неровностей и мельчайших сколов очень сложно. Для этого необходимо специальное оборудование. Самый простой путь – обратиться в мастерскую, которая на этом специализируется.

Удобство и простота применения

Удобство и простота – это самые сильные стороны ножей из порошковой стали. Они очень острые, долго не тупятся. Их отличные свойства позволяют использовать их даже на охоте, рыбалке и в специализированном армейском снаряжении.

Дешёвые аналоги Elmax

Без сомнений, Elmax – лучших выбор, особенно для кухни. Однако есть его более дешёвые аналоги. Это сплавы Beta-ti Alloy, Blue Paper Super. Для их производства используется порошковая сталь более низкого качества. Если бюджет ограничен, то такие сплавы также станут неплохим вариантом.

Итак, мы можем сделать вывод, что порошковая сталь превосходит по своим характеристикам обычную. Однако сложность её изготовления влечёт за собой высокую цену, которую она, впрочем, оправдывает.

Лучший выбор сплава для ножа из порошковой стали – это Elmax. Если же бюджет ограничен, то можно остановиться на более дешёвых аналогах, которые могут использоваться даже на кухне.

НожиСамые красивые ножи

НожиЛучшие ножи с Алиэкспресс

M390 порошковая сталь последнего поколения

Люди далекие от создания ножей, как правило мало разбираются в сталях. Обычно человеку достаточно информации о том, ржавеет сталь или обладает высоким сопротивлением к коррозии, а также о том, до какой твердости закален клинок данного ножа. Но, как только в домашней коллекции число ножей становится больше двух, сразу же появляется интерес к разным типа сталей. Все хочется потестировать и попробовать в деле. Это как с выбором нового ножа. Ну вот кажется, сейчас куплю вот этот и он будет последний. А через некоторое время обнаруживается, что ножи уже негде хранить. 

Порошковая сталь M390 является собственной разработкой европейского металлургического концерна BohlerUddeholm. Изначально сталь разрабатывалась, как замена устаревшим сталям, которые используются для создания медицинских инструментов.

Создавая новый порошковый сплав, инженеры пытались примирить высокую «твердость» и как следствие «хрупкость». Важным требованием при создании этой стали было время в течение которого режущий инструмент способен удерживать заточку. Те, кто пользуется ножами выполненными из этой стали, считают, что создателям удалось решить эти задачи.

Характеристики стали M390

Первой ножевой компанией, которая применила сталь M390 для создания ножей была компания Benchmade. Несколько топовых популярных ножей, изготавливаются из этой порошковой стали.

Среди качеств этой стали стоит обратить внимание на следующие моменты:

• Высокая твердость (60-62HRC). Благодаря подбору компонентов, кристаллическая решетка стали обладает твердой структурой, которая позволяет закаливать клинки до такого показателя.
• Среди легирующих компонентов присутствуют ванадий и фольфрам. Для заточки ножа требуется применение настольных точильных станков. Заточить такой нож на водном камне достаточно сложно. Однако, после того как нож заточен, клинок сохраняет заточку в течение длительного времени.
• Высокая твердость сплава позволяет (при необходимости) добиваться зеркальной полировки клинка. Ровная отшлифованная пластина из стали M390 легко может выполнить функцию зеркала.

Ножи из порошковой стали | Мастерские

Современные технологии позволяют создавать уникальные лезвия для ножей, которые имеют высококачественные свойства и могут эксплуатироваться в различных условиях. Так например сегодня большую популярность приобрела порошковая сталь, как отличный материал для изготовления ножей. Специалисты утверждают, что на сегодняшний день порошковые стали имеют наилучшее качество среди других материалов. Рынок представляет ножи из этого материала исключительно высокого и среднего качества.

Виды порошковых сплавов для изготовления ножей

При изготовлении ножей разных типов используют разнообразную порошковую сталь четырех классов: премиум, хай энд, средний и низкий класс. В зависимости от качества стали используют материал в конструкциях различных видов. Давайте рассмотрим два высших класса порошкового материала более подробно – премиум и хай энд сплавы.

Премиум класс

CPM S30V – обладает повышенной износостойкостью и имеет отличные способности к заточке лезвия. Эта сталь является американским сплавом, который используются исключительно в дорогих ножах премиум класса, в основном для производства охотничьих ножей, так как считается твердым и прочным порошковым сплавом.

M390 – современный нержавеющий сплав с уникальными антикоррозийными и износостойкими свойствами, включающий в свой состав хром и ванадий. Данная сталь легко поддается заточке и долго не тупится. Многие специалисты считают, что сплав М390 лучший на сегодняшний день для производства высококачественных ножей.

CPM S35VN – это модернизированный сплав S30V с добавлением ниобия и усовершенствованного мелкодисперсного порошка. Сталь этого типа отлично затачивается и обладает повышенной прочностью.

Elmax – популярный сплав европейского производства в состав которого входит молибден, ванадий, хром. Это позволяет создавать легко затачиваемые лезвия с высокими антикоррозийными свойствами.

ZDP-189 – инновационный сплав из Японии, обладающий высокой твердостью, сравнительно высокой пластичностью. Лезвия из этой стали отлично режут и легко полируются.

Хай энд

154CM – американский твердый сплав, который обладает отличными качествами, например неплохой заточкой лезвия и антикоррозийными свойствами. Сталь этого типа похожа на CPM S35VN но обладает не таким высоким качеством.

ATS-34 – является японским аналогом 154CM. Этот сплав очень популярен при производстве холодного оружия для профессионалов. Он идеально поддается заточке, устойчив к воздействию ржавчины и других видов коррозии.

D-2 – сталь этого типа способна ржаветь, так как в её составе очень малое количество хрома. При этом лезвия из этого сплава износостойки, а главное тверже своих аналогов – 154CM и ATS-34.

VG-10 – высококачественный аналог всех вышеуказанных сплавов, в котором используется дополнительно ванадий и хром, что повышает его эксплуатационные свойства. Сталь VG-10 используется в Японии для производства часто затачиваемых лезвий. Материал считается твердым, но не достаточно прочным для использования в охотничьих ножах.

Процесс изготовления ножа из порошковой стали

Современные порошковые сплавы для изготовления лезвий имеют в своем составе в достаточной степени карбиды и неметаллические включения, структура же зерен по фазовуму переходу следующую: мартенситы, аустенит.

Карбиды разного типа являются твердыми и при этом хрупкими материалами, которые увеличивают износостойкость сплава, но при этом ухудшают её механические характеристики, например общую прочность и вязкость стали. Если данный элемент распределен неравномерно, то может возникнуть анизотропия различных характеристик лезвия, общий внешний вид ножа приобретает неоднородность и его структура становится непредсказуемой.

Для того чтобы этого не произошло, в порошковой металлургии используются следующие технологии:

1. Оптимизация сплава – промышленное уменьшение количества эвтектических видов карбидов;
2. Микролегирование – добавление в сплав сильных карбидообразователей либо элементов РЗМ и второй группы во время производства стали;
3. Пластическая деформация – при помощи дробления карбидов улучшается и их распределение по составу;
4. Увеличение качества и скорости кристаллизации порошковой стали.

После того как состав порошкового сплава готов для производства заготовки лезвия, приступают к изготовлению самого ножа. Этот процесс происходит в несколько этапов:

1. Сплав распыляется, при этом получается металлический порошок, каждая частица которого является микроскопическим слитком;
2. Порошковый металл подвергается обработке, если в этом есть необходимость;
3. После этого металлический порошок засыпается в вакуумную пресс-форму из пластичных материалов;
4. Производится прессование контейнера под высоким давлением;
5. Далее делается твердофазное и двухфазное спекание под высокой температурой и давлением несколько сотен атмосфер.

Таким образом, изготовление ножа окончено. Далее компания производитель создает рукоятку и украшает лезвие в соответствии с запрашиваемыми требованиями.

Особенности заточки ножей из порошковой стали

Главной сложностью после приобретения ножа из порошкового сплава становится его заточка. Конечно же это можно сделать, но зачастую только в специализированных мастерских, потому что лезвие такого ножа довольно твердое и спекается из отдельных структур, поэтому неправильное распределение усилий на лезвие ножа при заточке вызывает выкрашивание лезвия ножа в больших масштабах, чем у аналогичных ножей из стали, произведенной штамповкой или ковкой.

В связи с этим при заточке ножа из порошков в домашних условиях, появляется опасность возникновения неровностей на его лезвии и микроскопические сколы в следствии выбора неверной технологии и приспособлений для заточки.

Удобство и простота применения

Порошковые сплавы считаются очень дорогостоящими, поэтому их применяют в производстве коллекционных ножей чаще всего. Но этот материал используется и при изготовлении холодного оружия, в том числе для охотничьих и рыболовных ножей. Очень редко используют он для создания кухонных ножей, так как очень дорогостоящий. Чаще всего ножи из порошков используются в охоте, рыбалке и армейском снаряжении.

Но сегодня производители используют и низкокачественную порошковую сталь, которая стоит в разы дешевле, что позволяет изготавливать и кухонные лезвия, при этом очень высокого качества. Например, в этих целях используют сплавы Beta-ti Alloy, Blue Paper Super.

Нож из такого материала удобен для использования, так как его лезвие настолько острое, что легко режет даже бумагу. Современные технологии заточки позволяют кухонным ножам из порошков долго не тупиться и служить максимально надежно своему хозяину.

Преимущества перед другими материалами

Технологии производства позволяют создавать уникальные лезвия из порошков, которые обладают разнообразными преимуществами перед обычными ножами. Вот список основных достоинств этого уникального материала:

1. Есть возможность увеличения качественного распределения карбидов, что повышает износостойкость, антикоррозийность и общие механические характеристики материала;
2. Шлифовка гораздо легче, чем такая же обработка обычной стали;
3. Порошковое производство стали позволяет получить высокотехнологичный азотистый сплав, который тверже большинства аналогов;
4. Лезвия намного острее, чем прототипы ножей из других металлов;

Недостатки сплава

Конечно же главным недостатком этого вида сплава является огромная цена изделий сделанных из порошка. Это связанно с высокотехнологичным производством и сложностью заточки лезвия. Но существуют и другие недостатки данного сплава, например высокое содержание инородных частиц и неметаллических включений в стали этого типа, которые могут попасть при фазе формовки изделия. Еще одним недостатком считается большие трудности и аккуратность при заточки в домашних условиях, это приводит к тому, что ножи этого типа нужно эксплуатировать аккуратно. Но эти недостатки перекрываются достоинствами ножей из порошковой стали, в особенности их необычайной остротой и высокой износостойкостью, а главное антикоррозийными свойствами.

Сталь порошковая — Справочник химика 21

    Резервуар емкостью 6000 л с вакуумно-порошковой изоляцией (перлит) представлен на рис. 59. Внутренний сосуд его изготовлен из нержавеющей стали и подве- [c.166]

    Для нанесения покрытий на сталь используют различные методы металлизация с термической обработкой и без нее, покрытие из расплава, механотермический метод (плакирование), метод электрохимического осаждения, вакуумное нанесение, получение покрытий из порошковых материалов с различными методами их уплотнения, плакирование взрывом, нанесение покрытия трением, химикотермический метод. [c.76]

    Диффузионное насыщение поверхности стали алюминием применяют в основном для повышения жаростойкости стали, в окислительных и особенно в сероводородсодержащих средах. Алитированная сталь при температурах 500—600 °С успешно конкурирует с хромоникелевой нержавеющей сталью типа 18—8 в средах, содержащих сероводород. На выносливость стали алитирование влияет по-разному в зависимости от толщины слоя. Так, порошковое алитирование на глубину 0,1—0,2 мм резко снижает предел выносливости стали и практически не влияет на коррозионную усталость. Алитирование на глубину 0,04—0,05 мм незначительно влияет на предел выносливости стали и более чем в 2 раза повышает условный предел коррозионной усталости. Алитирован-ный слой также понижает влияние концентраторов напряжений, особенно в коррозионной среде. [c.88]

    Особое место в черной металлургии занимают внедоменные процессы, используемые для производства сырья для выплавки стали (металлизированных окатышей) и железных порошков для порошковой металлургии. Несмотря на малый удельный вес этих процессов (не более 2%) роль их в техническом прогрессе весьма велика. [c.74]

    Для обеспечения приемлемого запаса хода (не менео 300 км) водород используют в жидком виде, при этом он подается в дизель специальным насосом высокого давления. Хранят водород в криогенном баке с заправочной емкостью по водороду 82 дм . Бак массой 35 кг изготовлен из легированной стали, оборудован вакуумно-порошковой изоляцией. В связи с низкой температурой жидкого водорода в топливном насосе высокого давления дизеля использованы специальные материалы. В частности, гильза изготовлена из легированной стали, а рабочая поверхность плунжера имеет полиамидное покрытие. Недостатки данной конструкции водородного автомобиля— сложность заправки криогенным компонентом, низ- [c.178]

    Металлические карбиды входят в состав чугунов и сталей, придавая им твердость, износоустойчивость и другие ценные качества. На основе карбидов вольфрама, титана и тантала производят сверхтвердые и тугоплавкие сплавы, применяемые для скоростной обработки металлов. Такие сплавы изготовляют методами порошковой металлургии (спрессовыванием составных частей при нагревании) в качестве цементирующего материала чаще всего используют кобальт и никель. Сплав, состоящий из 20% Hf и 80% ТаС, является самым тугоплавким известным веществом (т. пл. 4000°С). [c.453]

    Карбид вольфрама W обладает очень высокой твердостью (близкой к твердости алмаза), износоустойчивостью и тугоплавкостью. На основе этого вещества созданы самые производительные инструментальные твердые сплавы. В их состав входит 85—95% W и 5—15% кобальта, придающего сплаву необходимую прочность. Некоторые сорта таких сплавов содержат кроме карбида вольфрама карбиды титана, тантала и ниобия. Все эти сплавы получают методами порошковой металлургии и применяют главным образом для изготовления рабочих частей режущих и буровых инструментов насадки резцов, сверл, фрез для обработки высокоуглеродистых и нержавеющих сталей. Однако при высоких температурах карбид состава W разлагается с образованием другого, но менее твердого карбида вольфрама  [c.517]

    Массовое содержание хрома, молибдена и вольфрама в земной коре оценивается в 2-10 , 1-10 и 7-10 % соответственно. Хром встречается в природе главным образом в виде хромистого железняка РеО-СггОз, при восстановлении которого углем получают сплав железа с хромом — феррохром, используемый в металлургии при производстве хромистых сталей. Чистый хром получают методом алюмотермии. Наиболее распространенным соединением молибдена является минерал молибденовый блеск МоЗг, из которого получают металл в виде порошка. Компактный молибден (и компактный вольфрам) получают методом порошковой металлургии прессование порошка в заготовку и спекание заготовки. [c.321]

    Спекание в процессе прессовки составляет основу порошковой металлургии, созданной впервые Соболевским (1827 г.) в России для изготовления изделий из цветных и благородных металлов (монет и др). Преимущества ее перед механической обработкой и литьем, приводящими к потере металла (стружки, концы слитков) и возможность безотходного производства сделали в настоящее время это направление повой отраслью металлургии, особенно экономичной и важной для получения легированной стали. [c.262]

    Вместе с тем адсорбционно-активные компоненты повсеместно применяются в составе смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) для облегчения разнообразных процессов механической обработки резанием (сверления, точения, фрезерования), шлифования, полирования, по скольку все эти процессы связаны с диспергированием обрабатываемо го материала. Иллюстрацией возможностей использования сильны эффектов адсорбционного понижения прочности в этих процессах яв ляется применение малых количеств легкоплавких поверхностно-актив ных металлов при обработке закаленных сталей и твердых сплавов Так, в полимерную связку шлифовальных кругов вместе с алмазным порошком вводится порошок легкоплавкого металла. При работе круга за счет повышения температуры при трении происходит выплавление микроколичеств активного металла, который снижает прочность обрабатываемых инструментальных материалов, в том числе твердых сплавов (спеченных порошковых композиций карбидов вольфрама и титана с кобальтом). Резкое понижение прочности обрабатываемого материала позволяет в несколько раз увеличить скорость обработки с одновременным увеличением долговечности самих шлифовальных кругов. [c.343]

    Перспективно применение электродов из проволоки с легирующими, газо- и шлакообразующими компонентами и порошковой сталью (введенными внутрь в процессе протяжки), а также из голой проволоки, в состав которой введены редкоземельные элементы (церий и др.). Эти виды присадочных материалов особенно эффективны при механизированной сварке [112, ИЗ]. [c.307]

    В керамические флюсы можно вводить и порошковую сталь для повышения производительности и снижения расхода электроэнергии при автоматической [c.314]

    Изменение доли основного металла в зависимости от количества введенной порошковой стали во флюс представлено на рис. 28. 7 [155]. [c.386]

    Водород неочищенный — 0.0 0,2 0,0 99,8 0.0 0,0 -20 Отжиг малоуглеродистых, высококремнн-стых и электротехнических сталей и медноникелевых сплавов, пайка нержавеющей стали. Порошковая металлургия — малоуглеродистые стали Очень дорогой [c.261]

    ПК40ХН2Г-74 ГОСТ 28378-89 — сталь порошковая конструкционная хромони-кельмарганцовистая со средней массовой долей углерода 0,4 %, хрома 1 %, никеля 2 %, марганца 1 % и минимальной плотностью 7,4 г/см . [c.386]

    Политетрафторэтилен — пластичный материал, известный также под названиями фторопласт-4 и тефлон, применяют для поршневых колец и уплотняющих элементов сальников не в чистом виде, а с различными наполнителями, повышающими его прочность, износоустойчивость и теплопроводность. В качестве наполнителей используют стекловолокно (15—25%), бронзу (до 60%), двухсернистый молибден (5%), графит или порошковый кокс. Отечественные заводы чаще всего применяют для колец фторопластовые материалы двух марок для влажных газов 4К-20 (фторопласт-4 с добавкой порошкового кокса) и для сухих газов АФГМ (фторопласт-4 с добавкой графита и двухсернистого молибдена). Фторопластовые кольца изготовляют с одним разрезом, а при диаметрах более 620 мм применяют сегментные кольца, состоящие из трех частей. Вследствие малой упругости фторопласта уплотняющие кольца устанавливают вместе с экспандером из нержавеющей стали или из бронзы. Для направления поршня в цилиндре служат направляющие кольца, выполненные из тех же композиций, что и уплотняющие. ЬЕаправляющие кольца могут быть цельными и с разрезом. Цельные кольца напрессовывают на поршень в холодном состоянии. [c.243]

    В Советском Союзе (во ВНИИСКе) разработан метод получения порошкообразного тиокола и защитных покрытий на его основе. Напылению подвергается порошковая смесь, содержащая, кроме тиокола, двуокись свинца (вулканизующий агент) и ацетапилид (ускоритель вулканизации). Перед нанесением покрытия поверхность изделия подвергают пескоструйной обработке и подогревают до 100—120° С. После вулканизации образуется пепроннцаемое резиновое покрытие, обладающее хорошей адгезией к металлической поверхности (адгезия к стали порядка [c.446]

    Роль пластмассовых покрытий в современной технике трудно переоценить. Превосходная химическая стойкость, водостойкость, погодоустойчивость, стойкость к изменению температуры и другие свойства полимерных материалов позволяют использовать их для защиты от коррозии и агрессивного воздействия химических сред самого разнообразного химического оборудования, трубопроводов, строительных конструкций. Пластмассовые покрытия позволяют повысить срок службы обычных конструкционных материалов, а это означает, что в ряде случаев нет необходимости применять дорогостоящие нержавеющие стали и сплавы. Хорошие декоративные свойства пластмасс в сочетании с такими свойствами, как устойчивость к воздействию микроорганизмов, низкая газопроницаемость, отсутствие токсичности и т. д. дают возможность использовать пластмассы для создания различных слоистых материалов, успешно применяемых для декоративного оформления и упаковки. Покрытия на различные изделия и рулонные материалы могут быть нанесены разными способами в зависимости от физических свойств полимерного материала, а также от вида покрываемого изделия. Для создания покрытий полимерные материалы могут использоваться в виде расплавов, растворов, порошков, пленок. Одним из наиболее интересных является метод нанесения порошкообразного полимера в псевдоожижениом слое. Покрытия на основе высокомолекулярных эпоксидных смол на металлических деталях самого сложного профиля могут быть получены окунанием предварительно нагретой детали в ванну, в которой находится псевдоожиженная порошкообразная смола и отвердитель. Для нанесения покрытий на наружные и внутренние поверхности крупногабаритных конструкций разработаны различные конструкции многокомпонентных распылителей, с помощью которых можно наносить на поверхность как жидкие композиции, так порошковые и волокнистые наполнители. Несколько лет назад появились сообщения о вакуумном методе нанесения пленочных покрытий. Покрытия в этом случае образуются путем приклеивания под вакуумом полимерной пленки к поверхности изделия [235]. [c.195]

    В ремонтном производстве для восстановления валов часто применяют электродуговую наплавку под слоем флюса, в ср>еде диоксида углерода, в струе охлаждающей жидкости, с комбинированной защитой дуги, порошковой лентой и др. Автоматическую электродуговую наплавку под слоем флюса широко применяют для наплавки валов, изготовленных из нормализованных и закаленных среднеуглерюдистых и низколегированных сталей, а также из малоуглеродистых сталей, не подвергающихся термической обработке, имеющих износ от 0,3 до 4,0 мм при однослойной наплавке и свыше 4 мм — при многослойной. Производительность процесса очень высока. Валы диаметром до 50 мм этим способом восстанавливать сложно, так как шлак, не успев затвердеть, стекает с наплавляемого изделия. [c.49]

    Следует еще раз напомнить, что продолжительность действия таких эффективных огнетушителей, как пенные, углекислотные, жидкостные, порошковые, исчисля-ется не минутами, а секундами. Стало быть, они долж ны приводиться в действие непосредственно у очага пожара, иначе драгоценное время их действия не будет использовано. Чтобы этого не случилось, надо знать, что и как ими можно и должно тушить, где они находятся и как приводятся в действие. Обо всем этом можно и необходимо узнать из противопожарных цеховых инструкций и в процессе инструктажа, проводимого работниками пожарной охраны. [c.69]

    Одшш из путей интенсификации гидравлических резаков является повышение абразивной устойчивости сопел. С этой целью при их изготовлении могут быть использованы твердосплавные (на основе методов порошковой металлургии) смеси типа ВК8В и минерало-керамика «Синоксаль-49» [ЗО], представляющая собой обработанный особым образом технический глинозем с добавками минерализаторов и пластификатора. Сопла из твердых сплавов и минералокерамики стабильно работают в условиях жесткого гидроабразивного изнашивания при участии кавитации в 6-8 раз дольше, чем сопла из легированных сталей. [c.194]

    Фторопласту-4 присущи недостатки он имеет малую твердость, плохо сопротивляется деформациям, при работе без смазки быстро изнашивается. Теплопроводность фторопласта-4, составляющая X = = 0,25 втЦм-град), исключительно мала — приблизительно в 180 раз меньше, чем у стали. Линейный же коэффициент теплового расширения этого материала весьма высок — в области температур, при которых в компрессоре работают подвижные уплотнения, он находится в пределах (110—150) 10 град , т. е. более чем в 10 раз выше, чем для стали и чугуна. В связи с такими недостатками фторопласт-4 для поршневых колец и уплотняющих элементов сальника применяют не в чистом виде, а с различными наполнителями, повышающими его износоустойчивость, прочность и теплопроводность. Наполнителями являются стекловолокно (15—25%), бронза (до 60%), графит или порошковый кокс. Применяются и композиции с комбинированными наполнителями — стекловолокно (20%) и графит, стекловолокно (15%) и двусернистый молибден (5%). Добавка стекловолокна чрезвычайно увеличивает износоустойчивость фторопласта-4 (в 200 раз), повышая одновременно его твердость и прочность. Графит и кокс также повышают механические свойства фторопласта-4, увеличивая одновременно его теплопроводность. Наибольшее повышение теплопроводности и износоустойчивости достигается при добавке бронзы, но ее нельзя применять при возможности коррозии или образования взрывоопасных соединений с газом. [c.647]

    Образующая пристенный слой вода непрерывно вводится в трубопровод через патрубок 1, расположенный на инжекторе 2. Давление в инжекторе незначительно превышает давление в трубопроводе. Внутри корпуса инжектора имеется пористая прокладка 3, oi paзyющaя кольцо, внутренний диаметр которого близок к внутреннему диаметру трубопровода. Прокладку изготовляют из нерастворимого в воде и нефтепродуктах материала, имеющего микро-поры размером от 0,12 до 0,25 мм (например, порошковая сталь или бронза, пористые керамические материалы). Толщина прокладки зависит от проницаемости материала и рабочего давления в трубопроводе. Перепад давления между внутренней и наружной стороной прокладки должен быть больше, чем разность между давлениями в нижней и верхней точках сечения трубы. Интервал [c.121]

    Показано, что синтез фуллеренов происходит также в процессе низкотемпературного спекания порошковых сталей, легированных никелем, медью, кремнием. Установлена зависимость активности синтеза фуллеренсодержащих фаз от состава сталей и режимов спекания. [c.41]

    В зависимости от предъявляемых требований (высокая твердость, жаропрочность, жаростойкость, высокая или низкая теплопроводность и т. д.) и условий эксплуатации методами порошковой металлургии изготовляют и другие виды керметов. Например, из смеси алмазного порошка и порошка инструментальных и быстрорежущих сталей спеканием при температуре около 1300°С под давлением 1 кбар получают алмазнометаллический сплав, который используют для изготовления режущего и шлифовального инструмента.  [c.217]

    Известен опыт применения боридных покрытий для защиты от коррозии и наводороживания теплообменников. Теплообменники, изготовленные из стали 10, эксплуатировались в условиях воздействия конденсации паров серной кислоты, образующихся из продуктов сгорания сернистого топлива. Боридное покрытие, состоящее из двух слоев РеВ и РеВг, наносили при температуре 950 °С в виде порошкообразной смеси, содержащей 98 % В4С, 1,5 % А1Рз и 0,5 % парафина. Такое покрытие позволяет повысить в 10 раз коррозионную стойкость стали в наводороживающей сероводородсодержащей среде и одновременно повысить ее циклическую прочность. Испытания теплообменников, проведенные на стенде с переменным внутренним давлением при Ртах = 0,7 МПа с частотой 0,12 Гц показали, что без покрытия теплообменники вьщерживают от 20 до 160 тыс. циклов, с боридным покрытием — не менее 400 тыс. циклов Сб . В слабокислых минерализованных растворах в условиях периодического Смачивания цинковые покрытия, полученные электрохимическим и горячим способом, менее устойчивы, чем диффузионные слои из порошковой смеси. Оцинкованные диффузионным способом трубы в 25 раз устойчивее труб с цинковыми покрытиями из расплава и в 15 раз — с покрытиями, полученными электролитическим осаждением. [c.64]

    Преимущество армирования с нагревом газосварочным пламенем — наличие в пламени зоны восстановительных тазов (окислов углерода, водорода), благодаря чему при оснащении жидкая сталь в сварочной ванне и твердый сплав при нагреве защищены от окислительного действия окружающей атмосферы. Недостаток тазосварочното нагрева — подача газов под давлением поэтому порошковые сплавы следует применять в специальной оболочке во избежание их выдувания. При оснащении литыми карбидами вольфрама их зерен заключают в металлическую трубку (рэлнт ТЗ). [c.237]

    Изделия порошковой металлургии получают из металлических порошков, в ряде случаев с добавкой неметаллических компонентов, например, графита, карбидов, с последующим прессованием и спеканием полученных композиций. Для получения пористых изделий в исходную композицию вводят компоненты, которые затем выплавляют или выжигают. Производство деталей по такой технологии практически не имеет отходов, но требует сложной технологической оснастки. Используют как антифрикционный подшипниковый материал (железографитовый, железомеднографитовый, металлофторо-пласт) в виде втулок или вкладышей, не требующих подвода смазочного материала, в качестве фильтрующих элементов (из никеля, титана, углеродистой стали, коррозионно-стойкой стали в зависимостн от свойств среды) для очистки жидкостей и газов и в виде фрикционных материалов с повышенными коэффициентами трения, износо- и теплостойкостью. [c.101]

    П о X о д н я И. К., Шлепаков В. Н. Порошковая проволока ПП-АНЗ для сварки малоуглеродистых п низколегированных сталей на повышенных токах. Автоматическая сварка, № 1, 1964. [c.460]

    Типичными примерами толстослойных покрытий являются полимерные покрытия и покрытия на основе битумных мастик. Толщина таких покрытий превышает 1 мм. Битумные материалы наносят в расплавленном виде. Покрытие труб полиэтиленом (ПЭ) осуществляется экструзией или с применением клея, обеспечивающего сцепление полиэтилена со сталью, или путем наплавления порошкового полиэтилена [,2, 3]. В последнее время находит применение еще одна система толстослойного покрытия полиуретан — каменноугольный пек это покрытие обычно наносят распылением в виде двухкомпонентной смеси [4]. Основной областью применения толстослойных покрытий являются подземные и морские трубопроводы и подземные резервуары-хранилища. Все покрытия имеют общее назначение — разъединить защищаемую поверхность и коррозионную среду. Полностью разъединить компоненты, участвующие в реакции в среде, в принципе невозможно, поскольку все органические материалы покрытий, хотя и в различной степени, поглощают воду и пропускают водяной пар и кислород. Кроме того, нельзя исключить и возможность механического повреждения покрытий. Основные требования к покрытиям, которые должны обеспечивать длительную защиту от коррозии, сводятся к следующему [5, 6]  [c.146]

плюсы и минусы, характеристики, отзывы

Elmax – порошковая сталь, родина которой находится в Швеции (разработчик — компания Böhler). Порошковых сталей в настоящее время немалое количество и удивить этим кого-то сложно. Но далеко не все из них хорошо подходят для изготовления ножей.

На данный момент Elmax является одной из лучших порошковых сталей для производства ножей благодаря высокому содержанию легирующих компонентов: ванадия, молибдена и хрома, ударной стойкость, вязкости, устойчивости к коррозии.

Химический состав стали Elmax

Сталь Elmax разрабатывалась как инструментальная, предназначенная для изготовления режущих деталей станков, работающих с пластмассой. Однако высокие технические характеристики позволили использовать материал для изготовления ножей.

Стойкая и тонкая режущая кромка, устойчивость к излому благодаря пластичности, непререкаемое качество реза и высокая коррозионная стойкость – удачный баланс этих качеств достигнут благодаря уникальному подбору состава стали и технологии порошковой металлургии.

Характеристики стали Elmax

Сравнение сталей для ножей дело неблагодарное. У каждой стали найдутся как поклонники, так и те, кому она не нравится по различным причинам. Явных недостатков у элмакса нет, но учитывая, что сталь Европейская, а курс евро к рублю далеко не самый приятный, «ложку дёгтя» конечная цена ножа добавит.

Прочность в 60 HRC даёт возможность использовать ножи из данной марки стали для широкого спектра работ. Благодаря тому, что сталь порошковая удается достичь высокой пластичности и ударной вязкости, что для сталей с прочностью в 60 и выше – большая редкость.

Сталь Elmax плюсы и минусы

Хороший нож должен не только радовать глаз. Но и обладать высокими эксплуатационными свойствами и удобством в работе. Рассмотрим, чем зарекомендовала себя сталь Элмакс.

Плюсы:

• возможность полировки поверхности до зеркального блеска,
• высокие антикоррозионные качества,
• пластичность и способность воспринимать боковые нагрузки,
• сохранение остроты кромки на протяжении длительного времени.

Явных минусов у стали нет, но было бы несправедливо не выделить пару недостатков.

Минусы:

• высокая цена ножей, обусловленная дороговизной данной марки стали,
• не 100% стойкость к коррозии – при длительной работе во влажной среде и отсутствии должного ухода возможна точечная коррозия.

Итоги:

• ножи из Элмакса дорогие, но это компенсируется их высокими ТТХ,
• для стали с высокой прочностью очень хорошая ударная вязкость,
• требует лишь минимального ухода,
• долго держит заточку – легко правится.

Отзывы о ножах из стали Elmax

Не буду изобретать ничего нового – выкладываю комментарии пользователей с форумов виде скриншотов.

Поделиться ссылкой

Что такое порошковая металлургия? — Нож Steel Nerds

Спасибо Грегу Джессену за то, что он стал сторонником Knife Steel Nerds Patreon! В настоящее время на Patreon проводится опрос для голосования участников о том, какое оборудование я куплю для будущих исследований.

Обычное литье

Обычная разливка стали включает легирование стали в расплавленной жидкой форме с последующим разливом в изложницы, где сталь медленно охлаждается с образованием твердой стали. Затем сталь подвергается ковке и / или прокатке до окончательных размеров.Из-за медленных скоростей охлаждения для формирования конечного слитка происходит значительная сегрегация легирующих элементов и стальных фаз, что делает операции ковки и прокатки необходимыми для обеспечения постоянных свойств. Это особенно верно для высоколегированных сталей, потому что там больше сплава для сегрегации.

Это изображение взято из [1]

Порошковая металлургия — это технология, которая была изобретена для производства очень высоколегированных инструментальных сталей. Проблема с высоколегированными инструментальными сталями заключается в том, что они образуют очень крупные карбиды, что приводит к плохой вязкости (см. Эту статью о выкрашивании, чтобы узнать о карбидах и ударной вязкости).Иногда до такой степени, что они даже не могут быть изготовлены без проблем в производстве. Проблема в том, что при большом количестве сплавов карбиды образуются при все более высоких температурах. Вот примеры 1% углеродистой стали с увеличивающимся содержанием хрома (5, 10, 15 и 20%) с результатами моделирования в JMatPro, показывающими температуру, при которой образуется карбид хрома:

Образование высокотемпературного карбида

Карбиды хрома называются «первичными» или «вторичными» карбидами.Первичные карбиды — это карбиды, которые образуются при медленном охлаждении процесса литья из жидкости. Вторичные карбиды — это карбиды, которые растворились, а затем повторно образовались или выпали в осадок во время термической обработки. Обычно вторичные карбиды меньше первичных. Поэтому мы хотели бы по возможности исключить первичные карбиды. При 5% или 10% хрома карбид хрома (M ₇ C ₃ ) образуется после полного затвердевания стали в виде высокотемпературного фазового аустенита (об аустените читайте здесь).Карбиды также образуются при температурах, близких или ниже типичных температур ковки (~ 2100 ° F), поэтому при грамотно спланированной обработке карбиды растворяются и повторно осаждаются во время ковки, так что они уменьшаются в размере. Однако при показанных выше условиях 15% или 20% хрома карбиды хрома сначала образуются в жидкости. Карбиды хрома образуются одновременно с аустенитом и образуют структуру, которую иногда называют ледебуритом. Поскольку превращение аустенита и карбида происходит одновременно, температура, которую образуют карбиды, не продолжает повышаться при дальнейшем добавлении хрома, но количество карбида увеличивается с увеличением содержания хрома.Следовательно, при условии 20% хрома образование карбида происходит при температуре, аналогичной 15% хрому, но количество ледебурита больше. Ледебурит содержит аустенит и карбид в интересной структуре [2]:

Благодаря структуре ледебурита карбиды образуются в жидкости, где они даже больше, чем в твердом состоянии, и их трудно разрушить при ковке. Кроме того, поскольку они стабильны в частично расплавленной стали, их невозможно растворить с помощью высокотемпературной обработки и / или ковки.Более крупные карбиды более стабильны, чем мелкие, поэтому длительное выдерживание при высокой температуре с большей вероятностью приведет к увеличению размера карбида, а не наоборот. Однако ковка действительно помогает уменьшить количество сегрегации в литой стали и уменьшить размер карбида [3]:

, однако, несмотря на улучшение структуры, размер первичных карбидов может быть уменьшен только настолько, что объясняется вышеизложенными причинами, а стали, такие как 440C, D2 и 154CM, при обычном литье и обработке по-прежнему содержат карбиды размером более 10 микрон, и эти большие карбиды приводят к снижению ударной вязкости.Вот пример D2, где большие серые частицы являются первичными карбидами хрома, по сравнению с 13C26 под ним с гораздо более мелкими вторичными карбидами:

Сталь Д2 с крупными первичными карбидами

13C26 с мелкими вторичными карбидами

Карбиды ванадия

Другие типы карбидов могут вызвать еще большие проблемы, поскольку вместо ледебуритной структуры (карбид + аустенит) они образуются независимо в расплаве. Хорошим примером является ванадий, где карбиды ванадия образуются при все более высоких температурах в жидкой стали с дальнейшим увеличением содержания ванадия.Высокая температура и быстрая диффузия в жидкой стали означают, что карбиды могут вырастать до очень больших размеров. Их стабильность в жидкости также приводит к тем же проблемам, которые описаны выше, когда карбиды не могут быть удалены термической обработкой или ковкой. Вот расчеты JMatPro для 1%, 2% и 10% ванадия, показывающие высокие температуры, при которых образуются карбиды, см. Желтые точки, обозначенные M (C, N) для 1%, 2% и 10% ванадия:

Ранее было обнаружено, что при более высоком содержании углерода ванадий может быть увеличен до высоких уровней для лучшей износостойкости (см. Эту статью о разработке сталей с высоким содержанием ванадия).Тем не менее, существует некоторый предел жизнеспособных добавок ванадия в стали с приблизительно 4% ванадия, когда стали были бы слишком хрупкими, чтобы их можно было использовать на практике, а карбиды просто были бы слишком большими.

Эффекты обработки

Один из известных способов решить эту проблему с большими карбидами — это более быстрое охлаждение стали по мере ее затвердевания. Один из простых способов сделать это — использовать слитки меньшего размера. Интуитивно понятно, что очень большие многотонные слитки охлаждаются очень медленно с их большими размерами, в то время как очень маленькие слитки охлаждают быстрее.При высокой скорости затвердевания размер «дендритов» меньше, что представляет собой древовидную структуру, которая образуется во время затвердевания. Меньший размер дендрита указывает на меньшую сегрегацию и окончательный размер карбида, вероятно, будет меньше [4]: ​​

Порошковая металлургия

Порошковая металлургия — это метод формирования очень маленьких слитков. Жидкая сталь капает через сопло и «распыляется» струями жидкости или газа, которые почти мгновенно затвердевают в виде порошка.Обычно азот используется при производстве инструментальной стали. Каждая частица порошка похожа на свой крошечный слиток. Поэтому скорость охлаждения намного выше, чем при обычном литье. Вы можете увидеть анимацию процесса, а затем видео, как это происходит на самом деле:

Это изображение из [5]

После получения порошка его запечатывают в контейнере из мягкой стали и подвергают «горячему изостатическому прессованию» (ГИП), нагревая его до высокой температуры (приблизительно температуры ковки) и нагнетая давление, чтобы превратить отдельные порошки в твердый слиток. .Процесс HIP аналогичен кузнечной сварке дамаска. Затем слиток выковывается и / или прокатывается так же, как и любой слиток.

Вы можете увидеть видео Bohler-Uddeholm, в котором резюмируется весь процесс ниже, где, надеюсь, вся справочная информация, описанная выше, облегчает понимание того, что они описывают:

Когда весь этот процесс будет завершен, вы получите сталь с гораздо более тонкой и более однородной твердосплавной структурой, чем у традиционно литой стали, что можно увидеть в сравнении с 154CM и CPM-154 ниже:

Обычное литье 154 см

Порошковая металлургия CPM-154

Разработка стали для порошковой металлургии

Хотя технология порошковой металлургии существовала некоторое время до этого, порошковая металлургия с использованием инструментальной стали впервые была коммерциализирована компанией Crucible Steel [6].Они впервые подали заявку на патент на процесс и объявили о будущем коммерциализации инструментальной стали для порошковой металлургии в 1967 году [7] [8]. Первые испытания проводились на экспериментальной установке [6]. Затем они объявили об успешном производстве в промышленных масштабах в декабре 1970 года [9]. Таким образом, в то время как порошковая металлургия уже существовала, Crucible была компанией, которая потратила ресурсы и направила деньги на создание полной коммерческой реализации процесса для инструментальной стали. Однако это был не просто перенос существующей технологии на инструментальную сталь.Весь процесс необходимо было разработать и спроектировать с учетом инструментальной стали. Crucible также был пионером в использовании процесса HIP для производства стали PM [6]. Ранние стали PM, производимые Crucible, представляли собой быстрорежущие инструментальные стали, начиная с уже существующих сталей, таких как T1 и M2 [7], с последующими патентами на специальные стали, разработанные для порошковой металлургии, такие как Rex 76 [10] [11].

Металлурги, работающие в тигельной металлургии, сразу поняли, что процесс порошковой металлургии позволит им разрабатывать стали с более высоким содержанием ванадия.Это желательно из-за очень высокой твердости карбидов ванадия. Из-за большого размера карбидов ванадия было невозможно разработать стали с достаточной ударной вязкостью, а также с высоким содержанием карбида ванадия при обычном литье стали. Когда карбиды ванадия малы, то можно иметь очень высокую комбинацию износостойкости и ударной вязкости, потому что вязкость в основном контролируется объемной долей карбида (более высокая означает меньшую вязкость), но износостойкость выше для данного количества карбида, если карбиды Сильнее.Такое использование карбидов ванадия для улучшения сочетания ударной вязкости и износостойкости было описано еще в 1972 году компанией Crucible в патенте на быстрорежущую сталь [12]. Все эти ранние процессы порошковой металлургии в Crucible и патенты на сталь были зарегистрированы Гэри Стивеном, но мне не удалось найти о нем больше информации. Он работал металлургом в Crucible и, судя по его патентам, по-видимому, сыграл важную роль в развитии порошковой металлургии в Crucible. Он также работал над подшипниковыми сталями, разработка которых описана в статье 154CM.

Затем специалисты по тигельной металлургии довели эту концепцию легирования ванадием до логического завершения, разработав сталь 10V с содержанием ванадия 10% [13]. Патент США был подан в 1978 году, но более ранний патент Великобритании был впервые подан в 1973 году [14]. Последний американский патент был подан Уолтером Хасвеллом и Августом Касаком [13]. Они разработали сталь, которая образовывала в основном карбиды ванадия и, следовательно, имела более высокую износостойкость, чем другие стали, доступные в то время. Благодаря порошковой металлургии стали также смогли иметь достаточную ударную вязкость:

10V стал стандартом для сталей порошковой металлургии и остается таковым по сей день.Из-за его превосходных свойств и того, что патент на него уже давно истек, почти каждая сталелитейная компания, производящая сталь с помощью порошковой металлургии, имеет версию 10V, обычно называемую PM A11. Процесс разработки сталей с постоянным магнитом, в которых в основном используется карбид ванадия, также стал стандартом для будущих разработок. Например, разработка 3V была осуществлена ​​путем изготовления стали с небольшим содержанием карбида ванадия для обеспечения высокой вязкости, но с использованием очень твердых карбидов ванадия для обеспечения надлежащей износостойкости [14]:

Crucible также используют аналогичные концепции для своих конструкций из стали PM.Даже самый последний Vanadis 8 от Uddeholm [15] [16], например, по сути является просто модифицированной версией оригинального 10V, с использованием карбидов ванадия для оптимизации баланса ударной вязкости и износостойкости. Во многих других сталях Uddeholm и Bohler также используется различное содержание карбидов ванадия, чтобы сбалансировать степень износостойкости, например Vanadis 4 Extra, K490 и K390. Таким образом, первые разработки технологии порошковой металлургии и сталей, разработанные Crucible, оказали сильное влияние на промышленность инструментальной стали.

Сводка

Порошковая металлургия использует быстрое затвердевание для устранения сегрегации и, в конечном итоге, для получения стали с мелким карбидным распределением для повышения вязкости и получения сталей, которые были бы невозможны при традиционной обработке. В порошковой металлургии используется «газовое распыление», когда поток жидкой стали пропускается через распылители азота, которые мгновенно превращают сталь в мелкий порошок. Затем этот порошок прессуется в канистру при высоком давлении и температуре, чтобы создать твердый слиток, который затем можно обрабатывать обычным образом.Порошковая металлургия была впервые коммерчески использована для производства инструментальных сталей компанией Crucible Industries. Их ранние разработки ванадийсодержащих сталей для порошковой металлургии оказали большое влияние на промышленность инструментальной стали.

[1] https://www.thefabricator.com/article/metalsmaterials/the-science-of-steel

[2] https://www.giessereilexikon.com/en/foundry-lexicon/Encyclopedia/show/iron-carbon-phase-diagram-3092/

[3] Робертс, Джордж Адам, Ричард Кеннеди и Джордж Краусс. Инструментальные стали . ASM International, 1998.

[4] Хетцнер, Деннис В. «Улучшение распределения размеров карбидов в быстрорежущей стали M1 путем обработки и легирования». Характеристики материалов 46, нет. 2-3 (2001): 175-182.

[5] http://www.mechscience.com/atomization-powder-metallurgy/

[6] Kasak, A., and E. J. Dulis. «Инструментальные стали для порошковой металлургии». Порошковая металлургия 21, вып. 2 (1978): 114-123.

[7] Стивен, Гэри. «Спеченные стальные частицы, содержащие диспергированные карбиды.»Патент США 3 561 934, выдан 9 февраля 1971 г.

[8] Кобрин, К. Л. «Инструментальная сталь идет по пути порошка». Железный век 200, вып. 23 (1967): 71.

[9] Обрзут, Дж. Дж. «Инструментальная сталь PM выходит раскачивающейся». Железный век 207, вып. 2 (1971): 51-53.

[10] Стивен, Гэри. «Быстрорежущая сталь, содержащая хром, вольфрам, молибден, ванадий и кобальт». Патент США 3,627,514, выдан 14 декабря 1971 г.

[11] Стивен, Гэри. «Способ производства изделий из инструментальной стали.»Патент США 3,936,299, выдан 3 февраля 1976 г.

[12] Стивен Г. «Изделие из инструментальной стали, содержащей ванадий». Патент США 3,809,541, выдан 7 мая 1974 г.

[13] Хасуэлл, Уолтер Т. и Август Касак. «Изделие из стали для порошковой металлургии с высоким содержанием карбида ванадия». Патент США 4249945, выдан 10 февраля 1981 г.

[14] Пинноу, Кеннет Э. и Уильям Стаско. «Износостойкие изделия из инструментальной стали для холодной обработки методом порошковой металлургии, имеющие высокую ударную вязкость, и способ их производства.»Патент США 5,830,287, выдан 3 ноября 1998 г.

[15] https://www.uddeholm.com/us/en-us/2018/02/05/new-powder-steel-from-uddeholm-a-bestseller-already-before-its-launched/

[16] https://www.uddeholm.com/files/PB_Uddeholm_vanadis_8_english.pdf

Нравится:

Нравится Загрузка …

ножи из быстрорежущей инструментальной стали

Это специальная сталь нового поколения для серьезных пользователей и профессиональных поваров.Ножи из порошковой высокоскоростной инструментальной стали — это идеальные режущие лезвия, удовлетворяющие потребности профессионалов в исключительной остроте и более длительном удерживании кромок, а также в устойчивости к коррозии.

представляют собой интересную группу сталей, которые часто используются в промышленных приложениях, где требуются инструменты, способные резать сталь, а также выдерживающие огромные нагрузки и высокие температуры. ВЕЧЕРА. сталь производится с использованием множества запатентованных методов, но основной процесс обычно включает распыление расплавленной стали путем распыления ее через очень тонкое сопло в емкость с жидким азотом.В результате образуются микроскопические капли стали с очень мелкозернистой структурой и превосходными металлургическими свойствами. После очистки и сортировки полученной порошковой стали в соответствии с размером капель ее спекают, превращают в слиток с использованием горячего изостатического пресса. Этот процесс включает нагрев металла до температуры чуть ниже его точки плавления и приложение чрезвычайно высокого давления для уплотнения стали и удаления пустот.

Для пользователей кухонных ножей основные преимущества P.Стали M. обычно считаются:

• Способность изготавливать более легированные стали по сравнению с традиционными методами производства стали.
• Способность достичь более высокой твердости Rockwell C без ущерба для прочности. Это может сделать лезвие ножа устойчивым к пластической деформации (например, «раскатыванию по краю») без скалывания.
• Сталь, которую легче шлифовать и затачивать, чем стали аналогичной рецептуры, изготовленные с использованием обычных методов производства стали.
• Очень согласованная микроструктура, которая позволяет производителям ножей более надежно прогнозировать производительность инструмента и контролировать его выход из строя.
• Стали, легированные хромом, которые обычно более устойчивы к коррозии, чем их эквиваленты, изготовленные традиционным способом.

Соответственно, мы особенно рекомендуем ножи, изготовленные из стали для порошковой металлургии, серьезным энтузиастам ножей и профессионалам в кулинарии, которым требуются ножи с наилучшим удержанием кромки и режущими характеристиками.

Что такое сталь для порошковой металлургии в ножах?

Ларри Коннелли

Если вы когда-нибудь ходили в магазин за качественным ножом, вы, несомненно, слышали ряд терминов, относящихся к столовым приборам, которые обсуждали знающие люди. Некоторые из тех терминов, которые вы, возможно, слышали, — это «порошковая сталь» и «сталь с частицами». Вы знаете, что они означают?

Добыча и порошковая сталь — это практически одно и то же. Порошковая или мелкодисперсная сталь — это эволюция современного производства стали в 21 веке, предназначенная для производства специальных сталей, которые рассчитаны на экстремальные эксплуатационные характеристики.

Преимущества порошковой металлургии в ножах:

Техническое название стали — порошковая металлургическая сталь, сокращенно ПМС. PMS позволяет добиться более равномерного распределения элементов в стальном сплаве . Crucible Industries, крупный американский производитель высококачественной стали для ножей, называет свой собственный процесс PMS Crucible Particle Metallurgy или CPM. Процесс CPM был разработан в 1970 году.

Важно иметь равномерно смешанный сплав, чтобы сталь не имела слабых мест и чтобы смесь сплавов была равномерной по всему материалу. Лезвия из мелкодисперсной стали могут работать с максимальной производительностью, не опасаясь разрушения материала. Это важно для ножей или других экстремальных применений, таких как турбины реактивных двигателей, высокоскоростное производство или другие специальные производственные процессы.

Процесс PMS:

Эта порошковая сталь нагревается до температуры ковки и превращается в слитки под экстремальным изостатическим давлением (давлением со всех сторон).Известный как «горячее изостатическое прессование» или HIP, это повторно собирает частицы путем спекания в единую стальную заготовку, обеспечивая равномерное распределение частиц в обрабатываемом стальном бруске.

Частицы стали в ножах могут быть нержавеющими или нет, в зависимости от того, сколько хрома присутствует в сплаве. Если в сплаве содержится 11-12% и более хрома, лезвие ножа считается нержавеющим. Чем больше хрома в сплаве, тем нержавеющая сталь.

Этап 1 процесса порошковой металлургии

Когда большинство людей думают о процессе производства металла, они представляют себе поток расплавленного металла, льющегося в форму — это создает прекрасную визуализацию для фильмов и рекламных роликов.Но когда вы думаете о создании деталей из металлического порошка, может быть немного сложнее представить себе процесс — или почему вообще нужно возиться с порошковым металлом.

Процесс производства металлического порошка не всегда прост, и в Северной Америке насчитывается только нескольких передовых компаний в области порошковой металлургии. Не волнуйтесь — важные концепции процесса PM не так уж сложно понять с надлежащим объяснением.

Давайте посмотрим на самый первый этап процесса порошковой металлургии — вы быстро увидите, что отличает PM от традиционной обработки.

Процесс порошковой металлургии: в чем смысл?

Есть ли какая-то причина отдавать предпочтение порошковой металлургии перед традиционной обработкой, кроме «так мы всегда это делали»? Ответ однозначный «да» — и по причинам больше, чем просто низкая стоимость .

При традиционном производстве его плавят, катят, отливают, обрабатывают. Много ступеней, а в конце много металлолома.

Использование металлического порошка значительно сокращает количество отходов и, следовательно, может быть названо экологически чистым производственным процессом.Звучит как оксюморон, но это правда!

Остатки металла от обработки сведены к минимуму. Металлической стружки не нужно выбрасывать. Если присмотреться, становится очевидно, что порошковая металлургия — действительно «зеленый процесс». Фактически, исследование Ford Motor Co., проведенное несколько лет назад, показало, что процесс PM на 15% энергоэффективнее , чем традиционная обработка.

Естественно, иногда требуется обработка цельной заготовки. Но во многих проектах вы можете полностью избежать вторичной обработки, используя процесс порошкового металла.

Что такое металлический порошок? Это металлическое «жидкое тесто», с которого мы начинаем, чтобы сформировать металлический «пирог», которым мы заканчиваем. Лучше всего то, что это часть устойчивого процесса. Для завершения цикла изделия из металлического порошка можно переработать и превратить в… новый порошок.

Как производится металлический порошок

Поставщик металлического порошка вашего производителя следует осторожным шагам, чтобы создать продукт, который обеспечивает превосходные механические и / или магнитные свойства , необходимые вашему компоненту.

1.Выберите порошковый металлический материал.

Когда дело доходит до металлических порошков, у вас много возможностей. Важно сначала проконсультироваться с поставщиком порошковой металлургии, чтобы получить смесь, которая поддерживает ваши самые необходимые свойства.

Возможные варианты:

• Утюг
• Медь
• Латунь
• бронза
• Легированные стали
• Алюминий
• цинк
• Олово
• Кадмий
• Свинец
• Медь
• Хром
• Магний

Оттуда вы можете выбрать из множества сплавов, некоторые из которых были предварительно смешаны, которые обеспечивают улучшенные механические или магнитные свойства.Железо или другие черные металлы часто используются в порошковой металлургии из-за их магнитных свойств.

2. Сделайте металлический порошок.

Есть четыре основных метода получения металлического порошка. Какой метод использовать, зависит от множества факторов, в частности от типа металла, который необходимо измельчить, и от свойств, которые вы отдаете приоритет .

Методы получения металлического порошка включают:

• Твердотельный редуктор
• Распыление
• Электролиз
• Химическая промышленность
• Центробежное распыление

Металлическая руда измельчается, а затем смешивается с другим материалом, обычно углеродом.После того, как смесь будет завершена, ее пропускают через печь, чтобы вызвать реакцию, которая снижает уровни кислорода и углерода в порошке.

В результате снижения содержания углерода и кислорода металлическая смесь напоминает менее вкусный бисквит. «Губка» измельчается и просеивается, чтобы удалить неметаллический материал. Конечные частицы по-прежнему похожи на губку, что хорошо — это означает, что они хорошо сжимаются.

Твердотельное восстановление — это старый процесс, но для полного восстановления железной руды до железа может потребоваться до 3 дней в печи.Для получения желаемого конечного продукта требуется руда относительно высокой чистоты.

Распыление

Этот процесс начинается с металлолома, который затем плавится. После расплавления поток металла выливается через струи газа или воды, что приводит к его распаду. Цель состоит в том, чтобы разбить или распылить металл на мелкие капли, которые затвердевают, прежде чем вступят в контакт с поверхностью или друг с другом.

Распыление достаточно эффективно для создания металлических порошков и может использоваться для всех типов расплавленного металла.Обычно используется для пудры:

• Утюг
• бронза
• Легированные стали
• Медь
• Латунь
• Алюминий
• цинк
• Кадмий
• Свинец

Для эффективности процесса электролиза требуются особые условия, в том числе:

• Состав и концентрация электролита
• Плотность
• Температура

При соблюдении надлежащих условий электролиз может создавать очень чистые и плотные металлические порошки.Электролиз на дороже по сравнению с другими методами для получения металлических порошков. Он находит применение в первую очередь на ценных металлах, особенно на меди, где необходима высокая проводимость.

Химическая промышленность

Три основных метода химической порошковой обработки:

• Термическое разложение
• Восстановление оксида
• Осадки из растворов

С помощью этих процессов можно производить металлические порошки особого качества .Например, термическое разложение используется в основном для обработки карбонилов, в то время как осаждение из раствора дает порошки высокой чистоты с узким гранулометрическим составом.

Центробежное распыление

Другой способ распыления расплавленного металла включает использование центрифуги, которая включает перфорированный контейнер, который разделяет жидкий металл на капли определенного размера. Скорость машины можно изменять в зависимости от желаемых результатов.

Как изготавливаются детали из порошкового металла?

Металлический порошок плавно течет и может формировать сложные формы. — достаточно прочный для самых твердых деталей.Обладая определенными электромагнитными характеристиками металла, мы можем производить современные двигатели и транспортные средства.

Это не отцовская технология прессования и агломерации! Имея базовые знания о порошковом металле в вашем наборе инструментов, теперь мы можем показать, как «жидкое тесто» превращается в «лепешку» из спеченной детали. В нашем следующем более подробном обзоре сложных процессов порошковой металлургии мы рассмотрим сам производственный процесс. Прочтите здесь: Как изготавливаются детали из порошкового металла?

Или, если у вас есть дополнительные вопросы о том, как современные порошковые металлические материалы могут повысить эффективность электродвигателей для нескольких отраслей промышленности, попробуйте бесплатную электронную книгу и связанные ресурсы ниже:

Другие связанные ресурсы

(Примечание редактора: эта статья была первоначально опубликована в апреле 2019 года и недавно была обновлена.)

Порошковый металл против. Кованые детали: преимущества и недостатки

Инженеры и, вероятно, покупатели тоже сравнивали порошковую металлургию с конкурирующими процессами в течение долгого времени. Что касается деталей из порошкового металла и кованых деталей, как и любое другое сравнение методов производства, это помогает узнать преимущества и потенциальные недостатки каждого процесса.

Порошковая металлургия (ПМ) предлагает множество преимуществ, которые следует учитывать — некоторые из них очевидны, а некоторые нет.По общему признанию, бывают ситуации, когда ковка также может быть лучшим вариантом.

Давайте посмотрим на идеальное использование порошкового металла по сравнению с коваными деталями:

Powder Metal Vs. Кованые детали

С тех пор, как порошковая металлургия стала основной, она стала очевидным решением для производства мелких деталей во многих сценариях.

К этому моменту можно утверждать, что многие литые детали , которые можно было бы заменить на PM , были заменены на .Итак, каковы же следующие рубежи в использовании порошкового металла в полной мере? А как насчет кованых деталей?

Ответ очень специфичен для вашего приложения.

Эти диаграммы показывают относительные характеристики различных кованых материалов (в том числе кованые детали), а затем показывают, какое место в описании занимает порошковый металл. Это создает основу для того, где сейчас находится PM, и, что более важно, , где это могло быть .

Рассмотрение чугуна, фосфористой бронзы и т. Д.- именно здесь сегодня живет 80% индустрии порошковой металлургии. Но детали из порошкового металла теперь легко превосходят изделия из чугуна.

Что касается диаграммы справа? Появляется новый диапазон возможностей — если это то место, где должен соответствовать ваш компонент, вы можете работать с металлическим порошком для достижения более высоких характеристик. Нужна сила? Твердость? PM может стать вашей игровой площадкой в ​​области конструкционных материалов.

Короче говоря, если вы планируете спроектировать свой компонент с использованием типичного железа, меди и углерода, порошковая металлургия может вам не подойти.Но если вы исследуете более сложные материалы и процессы, PM может обеспечить необходимую производительность по цене, намного меньшей, чем поковки.

Давайте подробнее рассмотрим некоторые преимущества и недостатки порошкового металла и кованых компонентов:

Металлические детали с порошком

Преимущества порошковой металлургии:

• Может производить детали из материалов, способных работать при высоких температурах и исключительной прочности, с меньшими затратами и меньшей сложностью.Подумайте о нержавеющих сталях, которые подвергаются воздействию высоких температур в выхлопных системах и т. Д.
• Может поддерживать высокие темпы производства деталей, даже сложных деталей.
• Обработка в большинстве случаев не требуется из-за возможностей порошковой металлургии формировать сетку. Меньше вторичной обработки означает меньшие затраты на рабочую силу.
  
• Высокий уровень контроля достигается при использовании металлических порошков и спекания. Это позволяет точно настроить электрические и магнитные свойства, плотность, демпфирование, ударную вязкость и твердость.
• Высокотемпературное спекание обеспечивает значительное улучшение прочности на разрыв, усталостной прочности при изгибе и энергии удара.

• Части PM часто имеют ограничения по размеру, из-за которых изготовление определенных конструкций становится невозможным. Самые большие прессы в отрасли составляют около 1500 тонн. Это ограничивает практический размер детали примерно до 40-50 кв. Дюймов плоской площади. Более реалистично, средний размер пресса находится в диапазоне 500 тонн, поэтому планируйте разработку своих деталей соответствующим образом.
  
• Детали сложной формы также сложно изготовить. Однако высококвалифицированные производители металлических деталей могут справиться с этой проблемой и даже помочь вам с дизайном.
  
• Детали обычно не такие прочные и пластичные, как чугун или кованые детали.

Преимущества ковки:

• Изменяет поток зерна в материале, чтобы он соответствовал форме детали.
• Создает детали, которые прочнее других производственных процессов.Кованые детали отлично подходят для случаев, когда отказ может быть опасным или крайне неудобным — например, шестерни в автомобильном двигателе.
• Можно придать любую форму.
• Может создавать очень большие детали.
• Относительно недорогой по сравнению с механической обработкой.

• Отсутствие контроля микроструктуры.
• Большая потребность во вторичной обработке, которая увеличивает стоимость проекта и увеличивает время выполнения проекта.
• Нельзя производить пористые подшипники, спеченные карбиды или детали из смеси нескольких металлов.
• Невозможно производить мелкие детали с точной конструкцией без механической обработки
• Производство штампов является дорогостоящим, что делает экономику малых серий нежелательной.

Если вы пытаетесь взвесить преимущества и недостатки ковки по сравнению с порошковой металлургией, это, вероятно, означает, что вы ищете производственный процесс, который предлагает идеальный баланс между стоимостью и производительностью. Чем ближе вы посмотрите на каждый процесс, тем больше вы его обнаружите, в зависимости от критериев вашего проекта.

Ковка лучше для одних ситуаций, а PM — для других. Честно говоря, это зависит от того, чего вы пытаетесь достичь. .

Порошковая металлургия стремительно развивалась по мере развития технологий и процессов. Мы (как поставщики, так и производители оригинального оборудования) теперь можем делать удивительные вещи с металлическими порошками — просто посмотрите, что ведущие производители делают с высокотемпературным спеканием. В некоторых случаях , просто подняв температуру спекания на 100 ° — 300 ° F , может дать значительно лучшие результаты:

Эксперименты с порошковыми металлическими материалами и процессами продолжаются.Неудивительно, если в 2020 году и в последующий период будут внесены более существенные улучшения, которые сделают PM еще более конкурентоспособным по сравнению с конкурирующими производственными процессами.

Есть еще некоторые области, где ковка является лучшим решением. В ближайшее время никто не будет производить стальные двутавры из порошкового металла или лом. Однако когда дело доходит до небольших деталей со сложной конструкцией, PM затмевает ковку. И по мере того, как мы движемся в будущее производства деталей — как для электродвигателей в постоянно развивающихся конструкциях автомобилей — порошковая металлургия будет играть все более важную роль.

Когда в игру вступают такие факторы, как доступность, большие объемы производства и уникальные сочетания металлов, за PM, несомненно, будущее.

Хотя ковка может обеспечить отличные механические свойства, она требует значительных затрат по сравнению с обычным порошковым металлом. Используя современные передовые материалы и процессы, обычный металлический порошок может обеспечить производительность, необходимую для вашего применения, при значительно сниженных затратах.

Ваш источник информации по порошковой металлургии

Есть страсть к улучшению вашего дизайна.Возможно, пришло время задаться вопросом, подходят ли порошковые металлические материалы и процессы для ваших производственных нужд.

Прежде чем приступить к делу, лучше всего обсудить с производителем деталей из порошкового металла дополнительные преимущества и проблемы, связанные с использованием PM для вашего следующего проекта.

Подробнее: Загадка стали с порошковым металлом PR 15 августа «

Решение загадки стали с металлическим порошком.

Еще с железного века металлурги пытались разгадать «Загадку стали».«В New West Knifeworks мы верим, что сталь в нашей линии G-Fusion решает эту загадку на разделочной доске.

Итак, что это за загадка?

По простейшему рецепту, сталь состоит из железа и углерода. Но даже в этой самой простой форме вы должны выбрать СКОЛЬКО углерода, который вы собираетесь использовать в своей стали. Видите ли, чем больше у вас углерода, тем тверже может быть сталь и чем тверже вы сделаете ее, тем острее она станет. Кажется достаточно простым.

Так в чем проблема?

Проблема в том, что углерод — замечательно реактивный элемент.Реагирует на кислород, реагирует на влагу. Обычный термин для этих реакций — RUST.

Помимо ржавчины, чем тверже сталь, тем больше она склонна к сколам или, что еще хуже, к разрушению. Например, керамика очень и очень твердая, но если вы уроните свою любимую глиняную посуду, она разобьется. Итак, на протяжении тысячелетий мастера по клинку стремились смягчить эту проблему в процессе ковки. ЗАПУСКАЯ сталь, мастер по лезвиям пытается придать ТВЕРДОСТЬ стали.

Вы можете представить себе самурая или рыцаря, когда они вытаскивают свое острое, как бритва, лезвие и обнаруживают, что оно разбито на тысячу битов на чьем-то щите.

По сути, те же проблемы еще более очевидны на разделочной доске. Кухонный нож выполняет больше работы, чем любой другой вид лезвия, выдерживая бесконечные часы жестокого обращения! Кроме того, кухонные ножи постоянно подвергаются воздействию воды и других едких веществ, содержащихся в продуктах питания. Таким образом, в дополнение к старой загадке попытки уравновесить твердость и стойкость, мастера по лезвиям также должны попытаться работать с некоторой ПЯТНОСТОЙКОСТЬЮ.

Это еще больше усложняет задачу! Вы заметите, что нож для масла не подходит для измельчения овощей.Это связано с тем, что СПЛАВ, из которого делают нож из нержавеющей стали, хром в больших количествах влияет на то, насколько острым он может стать.

Есть много других сплавов, которые проявляют различные характеристики стали — ванадий, марганец, сера — несколько примеров. Загадка в том, что каждый раз, когда вы добавляете сплав для улучшения одного аспекта стали, он может также влиять на ДРУГИЕ аспекты стали. Итак, вы можете получить твердость, но пожертвовать стойкостью. Или вы можете сделать его жестким, но заточить невозможно.Или вы можете сделать его пригодным для мытья в посудомоечной машине, но не сможете нарезать лук.

Раньше знающий покупатель задавал вопросы о содержании углерода в ноже или спрашивал, присутствуют ли определенные сплавы, чтобы выяснить, каковы плюсы и минусы данного ножа. Порошковая металлическая сталь сделала МНОГИЕ ЭТИ ВОПРОСЫ НЕЗАВИСИМЫМИ.

В New West Knifeworks мы были одержимы разгадыванием загадки стали последние два десятилетия. Мы путешествовали по миру в поисках лучших клинков — мы сделали ножи в Секи, Япония, знаменитом городе самурайских мечей.Мы сотрудничаем с лучшими в мире мастерами по изготовлению нестандартных ножей. И после всех этих поисков мы пришли к выводу, что лучшая сталь для кухонных столовых приборов производится прямо здесь, в Америке, компанией Crucible Steel.

Crucible S35VN — это специальная сталь, изначально разработанная для аэрокосмической промышленности. Это так называемая ПОРОШКОВАЯ МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ СТАЛЬ.

Что такое металлический порошок? По сути, при очень высоких температурах молекулы расплавленной стали очень компактны, поэтому хитрость состоит в том, чтобы попытаться сохранить некоторую компактную зернистую структуру в ее твердой форме.Проблемы возникают при попытке сделать это в процессе ковки и плавки.

решает проблемы, используя элегантную силу природы. Вы знаете, как молекулы воды при замерзании на воздухе образуют красивые и замысловатые кристаллические структуры, известные нам как СНЕЖИНЫ? Что ж, жидкая сталь будет делать то же самое, когда она «замерзает» при контакте с воздухом.

Итак, мы берем расплавленную сталь и РАСПЫЛЯЕМ ее в холодную канистру, где отдельные молекулы стали мгновенно замерзают в воздухе в виде замысловатого «порошка».Этот процесс позволяет нам по-новому смешивать сплавы. Молекулярные связи, образованные с использованием процесса порошкового металла, экспоненциально прочнее.

Все это составляет СДВИГ ПАРАДИГМЫ для прекрасных кухонных ножей. Наши новые ножи G-Fusion — это решение вековой загадки стали.

Что это значит для вас на разделочной доске? Это означает лучшее из всех возможных миров в одном ноже. Острее японского самурайского меча, жестче немецкого клинка и лучше держит лезвие, чем любой другой.Устойчивость к пятнам и простота заточки. Наконец, КОМБИНАЦИЯ этих характеристик позволяет нам делать новые вещи с помощью BLADE GEOMETRY. Таким образом, в дополнение ко всем другим преимуществам, ножи могут быть очень тонкими и легкими, что добавляет еще один уровень остроты и маневренности разделочной доске !!!

Вся наука в стороне, доказательства, в конце концов, кроются в пудинге. В New West Knifeworks мы настолько убеждены, что вы сами почувствуете разницу, что, если вы не удовлетворены результатами, вы можете вернуть свой нож и получить полную компенсацию.

Наша миссия в New West — превратить приготовление еды в эстетическое впечатление!

Что такое производство порошкового металла?

Когда целью детали является максимально долгий жизненный цикл и максимальная производительность при работе при высоких температурах, в агрессивной среде и с потенциалом экстремального износа, производство порошкового металла может стать очень рентабельным вариантом. Детали не только прочные, прочные и износостойкие, но и появление аддитивного производства позволило свести к минимуму их вес, максимизировать их долговечность и создать детали, которые просто невозможно изготовить обычными методами производства.

Что такое порошковые металлы?

Детали из порошкового металла (PM) изготавливаются из очень мелкого металлического порошка, который сжимается и спекается для достижения окончательной формы. Это сильно отличается от литых деталей, которые начинают свою жизнь как жидкий металл, или от машинных или кованых деталей, которые начинаются как исходный металл. Процесс изготовления порошкового металла позволяет изготавливать детали чрезвычайно сложной геометрии. Хотя такие детали можно изготавливать путем литья или механической обработки, стоимость производства резко возрастает по мере роста сложности.Детали из PM, однако, экономически эффективны даже при сложной геометрии и могут создавать детали, которые невозможно изготовить никакими другими методами.

Еще одно ключевое преимущество металлического порошка заключается в том, что это чистый или почти чистый производственный процесс, который приводит к минимальному количеству отходов. Вместо того, чтобы вычитать геометрию и материалы для создания детали, PM не расходует металл впустую, что делает этот процесс более эффективным и экологически безопасным. Поскольку PM тесно связан с автоматизированным производством, детали можно создавать, чтобы одновременно оптимизировать вес, прочность, жесткость и твердость.Это может быть жизненно важным для приложений в таких отраслях, как аэрокосмическая промышленность, где необходимо минимизировать вес.

Где используется производство порошкового металла

Изделия из порошкового металла можно найти в самых разных отраслях промышленности, включая аэрокосмическую, автомобильную, морскую и биомедицинскую. Многие повседневные продукты могут быть созданы с помощью PM, например, нити лампочек, компоненты автомобильных двигателей, накладки фрикционных тормозов, медицинские устройства и подшипники, пропитанные смазкой. PM также можно использовать для более экзотических целей, таких как тепловые экраны, используемые на космических кораблях при входе в атмосферу, электрические контакты для чрезвычайно высоких токов и газовые фильтры.Детали, производимые PM, могут использоваться как прототипы или как полностью функциональные детали. По мере разработки более совершенных методов производства и термообработки деталей из PM, сфера применения будет продолжать расти, и детали из PM станут еще более обычным явлением.

Справочная информация по технологии порошковых металлов

Порошковая металлургия (которая составляет основу современных методов и технологий PM) на самом деле восходит к 1940-м годам. Ранние продукты, изготовленные этими методами, включают пористые подшипники, электрические контакты и твердые сплавы.За прошедшие годы компании разумно инвестировали в технологии и достижения в порошковой металлургии, сосредоточив свои исследования на таких аспектах, как улучшение качества, разработка новых сплавов и методы распыления для эффективного производства тонкодисперсных порошков. Такие исследования и инновации продолжаются и по сей день. Одним из самых революционных достижений является производство деталей из PM чистой формы с помощью аддитивного производства (AM).

Металлы, используемые в процессах порошковой металлургии

Наиболее часто используемые неблагородные металлы для процессов PM включают легированные металлы, такие как:

• Железо
• Сталь
• Медь
• Нержавеющая сталь
• Титан
• Алюминий
• Олово
• Молибден
• Вольфрам
• Карбид вольфрама
• Карбид вольфрама

Основы процесса производства порошкового металла

Типичные детали из PM изготавливаются в три основных этапа: смешивание металлического порошка (измельчение), прессование в штампе и спекание продукта. После спекания могут потребоваться дополнительные этапы термообработки для достижения соответствующей плотности, размеров и качества поверхности.

Измельчение и просеивание подготавливает металлические порошки для использования в PM.Порошки могут различаться как по форме (некоторые из них имеют сферическую форму), так и по размеру. Металлические порошки можно производить с помощью одного из нескольких различных процессов, включая измельчение, дробление, электролитическое осаждение, химические реакции и распыление. Размер и форма частиц являются важным фактором при проектировании детали для производства методами PM.

Уплотнение штампа выполняется с использованием заранее определенного давления по отношению к детали. Это давление прикладывают при комнатной температуре, в то время как спекание затем начинается при повышенных температурах, проводимых при атмосферном давлении.Обратите внимание, что спекание проводится в строго контролируемых условиях атмосферы. После спекания часто используются вторичные термические процессы для улучшения механических свойств и точности размеров.

Как формируются детали из порошкового металла

Один из старейших методов изготовления деталей из PM все еще используется сегодня — фактически, он используется для производства конструкционных компонентов из сплавов на основе железа мощностью 1 млн тонн в год. Эти компоненты изготавливаются путем смешивания тонкодисперсного металлического железа (обычно <180 микрон) с такими добавками, как углерод, медь и / или никель и парафиновая смазка.Восковая смазка облегчает прессование металлического порошка в пресс-форме желаемой формы детали.

Эту «сырую» деталь затем нагревают в металлургической печи в строго контролируемой атмосфере. Это позволяет спрессованному металлическому порошку скрепляться в процессе спекания. Деталь, полученная после спекания, близка к готовой детали, но все же имеет пористость от 5 до 15% и, таким образом, слабее, чем готовый продукт, что приводит к свойствам полуобработанной стали.

Традиционные процессы PM

Есть много других процессов PM, которые были успешно разработаны с 1940-х годов.Более традиционные процессы включают порошковую ковку, горячее изостатическое прессование (ГИП), литье металла под давлением и спекание с помощью электрического тока.

При порошковой ковке преформа изготавливается с использованием обычных методов прессования и спекания, но затем деталь нагревается и подвергается горячей штамповке. В результате получается деталь полной плотности с деформируемыми свойствами.

В HIP порошок распыляется газом и имеет сферическую форму. Используемая форма обычно представляет собой металлическую банку соответствующей формы, в которую добавляется порошок.Форма герметизируется, вибрирует, а затем весь воздух откачивается с помощью насоса. Затем форму помещают в горячий изостатический пресс, где она нагревается до гомологической температуры, а ее внутреннее давление увеличивается за счет внешнего давления газа. Этот конкретный процесс PM приводит к получению готовой детали правильной формы и полной плотности. Деталь имеет механические свойства как после обработки, так и более высокие.

Горячее изостатическое прессование было разработано в конце 1950-х — начале 1960-х годов и в тоннажном производстве началось в 1970-х годах.В 2015 году с помощью HIP ежегодно производилось около 25 000 тонн нержавеющей стали и инструментальных сталей. Это, в свою очередь, привело к производству суперсплавов, используемых в авиакосмических и реактивных двигателях.

Другой распространенной технологией производства PM является литье металла под давлением (MIM) . Во время этого процесса сферический металлический порошок размером менее 25 микрон смешивается либо с пластиком, либо с воском в качестве связующего. После формирования почти твердой детали (65% объема) ее отливают под давлением.В результате получается «зеленая» деталь, которая обычно имеет очень сложную геометрию. Затем сырую часть нагревают в контролируемых условиях, чтобы удалить связующее в процессе, известном как удаление связующего. Деталь на этом этапе называется «коричневой», но процесс еще не завершен. Затем коричневая часть подвергается процессу спекания с контролируемым атмосферным давлением. Объем детали уменьшается примерно на 18%, а конечная часть становится чрезвычайно плотной — 97-99%.

Спекание с помощью электрического тока (ECAS) — это другой тип процесса производства металлического порошка, в котором широко используются электрические токи и не требуются связующие.Вместо отслаивания или спекания после прессования используются электрические токи для увеличения плотности порошка, что значительно сокращает тепловой цикл, необходимый для поддержания прочности и плотности конечной детали. Это, в свою очередь, сокращает общее время изготовления детали. Например, для некоторых деталей время обработки сокращается с 15 минут до нескольких микросекунд. Однако этот процесс работает только с относительно простыми формами. Еще один интересный аспект процесса ECAS заключается в том, что используемые формы на самом деле предназначены для окончательной формы детали, поскольку порошки достигают конечной плотности при заполнении формы под давлением и при нагревании.Это устраняет искажения и вариации формы.

Введение в аддитивное производство / 3D-печать из металла

Аддитивное производство (AM), иногда называемое металлической 3D-печатью, считается более новым методом PM, хотя его история восходит к 1980-м годам. В этом методе детали формируются путем плавления или лазерного спекания металлических порошков (а также других форм металлов, керамики и полимеров) и добавок. Что отличает эти два метода от других методов PM, так это послойный подход, используемый для создания детали (отсюда и термин аддитивное производство, который относится к процессу добавления слоя за раз для формирования детали) .Это позволяет создавать детали в один слой (толщиной в микрометры) за один раз, основываясь непосредственно на трехмерных цифровых моделях детали с помощью автоматизированного производства (CAM). Этот многоуровневый подход управляется цифровым способом для достижения высокого уровня точности.

AM поддерживает изготовление очень сложных геометрических форм, которые часто невозможно создать с помощью других методов, таких как литье металла или механическая обработка. AM известен как гибко настраиваемый, универсальный и гибкий процесс проектирования, который поддерживает не только металлы, но и гибриды, композиты и даже материалы с функциональной классификацией (FGM).Материалы, которые можно использовать, включают гибриды и композиты, металлы, полимеры, наноматериалы, фармацевтические препараты, биологические материалы и керамику.

Приложения AM

AM отлично подходит для производства прототипов для различных отраслей промышленности, включая аэрокосмическую, медицинскую и автомобильную. Он также нашел широкое применение в связи с быстрой оснасткой. Детали, изготовленные с помощью 3D-печати металлом, используются во всем: от ядерных и газовых турбин до морских судов.

Что касается надежности готовых деталей, обратите внимание на следующее:

• Устройства для использования людьми, произведенные AM, были одобрены FDA
• Основные производители автомобилей используют AM для производства компонентов двигателей для использования в дорожных транспортных средствах (т.е. не только в лабораторных испытаниях)
• Международная космическая станция была оснащен станком AM

AM Methods

Печь серии XLC для удаления вяжущего и спекания порошковых металлов серии XLC

Двумя наиболее популярными методами AM в настоящее время являются электронно-лучевое производство (EBM) и прямое лазерное спекание металла (DMLS).На каждый слой детали наносится слой очень тонкого металлического порошка, капель, листа или проволоки, которые затем расплавляются лазерным лучом. Оба используют сфокусированное тепло для процесса спекания / удаления связующего.

В EBM электронный луч обеспечивает тепло для сварки металлического порошка, слой за слоем. Окисления избегают, потому что процесс происходит в вакууме. В DMLS, как следует из названия, лазерный луч обеспечивает тепло, необходимое в атмосфере чистого аргона, что также предотвращает окисление.В отличие от традиционной обработки, DMLS может создавать замкнутые пространства. И EBM, и DMLS позволяют создавать детали с невероятными допусками и точностью. Для деталей AM, которые предназначены для критических применений, часто требуется обработка HIP, чтобы достичь желаемой плотности для конечной детали.

Термическая обработка деталей из PM

GSR1714 L&L со съемной ретортой для использования в инертной атмосфере

DMLS и большинство других процессов PM включают последующую стадию термообработки.Целью термической обработки является контроль механических свойств конечной детали, таких как прочность и твердость поверхности. Большинство термических обработок PM требует точного контроля температуры и постоянства в инертной атмосфере. Инертная атмосфера предназначена для предотвращения загрязнения спеченной детали молекулами кислорода. Если деталь загрязнена, это повлияет на пористость конечной детали, что, в свою очередь, отрицательно скажется как на достигнутых механических, так и на химических свойствах.Чаще всего используются инертные атмосферы — азот, аргон и водород.

Первый процесс термообработки, которому подвергаются почти все детали из PM, — это спекание. Наиболее распространенной атмосферой печи для стадии спекания является азот с 10% водорода. Чтобы предотвратить обезуглероживание, можно также добавить небольшое количество газообразного метана.

Одной из наиболее распространенных термообработок PM является спекание. Спекание используется для увеличения твердости поверхности детали и требует атмосферы с контролируемым содержанием углерода и строго контролируемых температур.В отличие от традиционных методов закалки, деформация детали значительно снижается, поскольку закалка гораздо менее жесткая. Типичный выбор атмосферы включает аммиак / азот или водород / азот с небольшим количеством углеводородных газов. В других способах закалки и закалки можно использовать азот / метонал.

Закалка — еще один типичный процесс термообработки PM. Отпуск позволяет модифицировать микроструктуру для увеличения прочности детали. Существуют разные виды закалки, в том числе закалка и аустенизация.

Некоторые детали AM требуют дополнительной обработки HIP, как обсуждалось ранее. Обработка HIP происходит в сосуде под давлением, заполненном газообразным аргоном. HIP происходит после снятия стресса.

Атмосферы, используемые при термообработке PM / AM

Спекание, отпуск, закалка и HIP-обработка требуют особой атмосферы. Эти наиболее распространенные атмосферы требовали азота, аргона и водорода. Качество конечной детали во многом зависит от чистоты и контроля атмосферы во время спекания и последующих термообработок.Обратите внимание, что для некоторых процессов PM и термообработки может даже потребоваться вакуум.

Специальные печи L&L для производства порошковых металлов

АО1012 печь для порошковых металлов

В L&L Special Furnace Co., Inc. мы осознаем растущие потребности производства порошкового металла и аддитивного производства, и мы уверены, что можем предложить печи и печи для термообработки, соответствующие этим потребностям. Все наши продукты известны своей системой точного контроля, равномерным нагревом и распределением температуры, а также невероятной стоимостью.Мы согласовали наши предложения продуктов, чтобы они могли легко настраиваться в соответствии с потребностями наших клиентов в термообработке. L&L Furnace также предлагает услуги по настройке, чтобы помочь нашим клиентам максимально быстро внедрить их оборудование, и услуги по ремонту, чтобы помочь вернуть системы в рабочее состояние в маловероятном случае, когда потребуется ремонт.

Для термообработки AM и PM мы предлагаем несколько различных вариантов. Например, GS1714 поддерживает среду с инертным воздухом и предлагает мощное многопрограммное управление и даже обогрев.Он идеально подходит для обработки порошковых металлов и керамики. Эти печи хранятся на складе и готовы к немедленной отгрузке.

Атмосферные ретортные печи, такие как печи серии XLC с электроприводом, отлично подходят для PM и AM. Эти печи обеспечивают очень стабильную атмосферу, а система управления, реторта из сплава и система потока полностью интегрированы в единый комплекс.

Серия JSC — это ретортная печь с челночным подъемом, управляемая водородной атмосферой, при температуре 2200 ° F, с колпаковой ретортой из сплава с низкой точкой росы.В печах серии JSC можно использовать любое применение, требующее чисто инертной атмосферы (включая 100% водород или водородные смеси).

Наша репутация качества и ценности позволила нам поставлять промышленные печи, печи и закалочные резервуары клиентам в таких отраслях, как производство аэрокосмического и медицинского оборудования — отраслях, где точность, качество и надежность имеют решающее значение. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы найти решения по термообработке и высокое качество обслуживания клиентов, которые вам нужны!