THE EFFECT OF DOPING ON THE STRUCTURE AND PROPERTIES OF POWDER STEELS
Authors: КРАШЕНИННИКОВА Н.Г. , АЛИБЕКОВ С.Я. , КАПРАНОВА В.И. 
Published: July 2024

Исследованы структура и свойства порошковых материалов системы железо медь хром молибден в зависимости от содержания легирующих элементов. Хромомолибденовые стали получали на основе распыленных легированных порошков марок AstaloyCrM (Fe 3.0Cr 0.5Mo) и AstaloyCrL (Fe 1.5Cr 0.2Mo) производства фирмы Hoganas (Швеция). С целью повышения прочности и твердости в состав материалов дополнительно вводили 0,31 углерода, а также медь, содержание которой варьировали в пределах 1,515 Образцы изготавливали холодным прессованием в металлической прессформе и последующим спеканием в конвейерной печи в атмосфере эндогаза. Проведены исследования размерных изменений образцов в процессе спекания, их плотности, а также микроструктуры, твердости и прочности материалов как непосредственно после спекания, так и после закалки. Установлено, что легирование порошковых сталей карбидообразующими элементами хромом и молибденом приводит к значительному повышению твердости и прочности материалов. Введение в состав хромомолибденовых порошковых сталей до 0,5 углерода способствует дополнительному улучшению этих характеристик. Увеличение содержания углерода до 1 приводит к повышению твердости материала, однако при этом снижается временное сопротивление при растяжении, что связано, очевидно, с повышением хрупкости сталей, вызванным увеличением содержания карбидов и их неравномерным распределением в металлической матрице. Прочные характеристики материала повышаются также при введении в их состав до 5 меди. Показано, что легирование порошковых сталей хромом и молибденом значительно повышает устойчивость переохлажденного аустенита, снижает критическую скорость закалки и обеспечивает возможность получения высокого уровня прочности и твердости непосредственно в процессе спекания, без проведения дополнительной термической обработки, что значительно упрощает и удешевляет процесс производства порошковых деталей конструкционного назначения.

The paper analyzes the structure and properties of powder materials of the ironcopperchromiummolybdenum system depending on the content of alloying elements. Chromium molybdenum steels were obtained on the basis of sprayed doped powders of AstaloyCrM (Fe 3.0 Cr 0.5 Mo) and AstaloyCrL (Fe 1.5 Cr 0.2 Mo) manufactured by Hoganas (Sweden). With the aim of increasing the strength and hardness of the composition of the material the authors additionally injected 0.31 carbon and copper, the content of which varied in the range between 1.5 and 15 . The samples were obtained by cold pressing in a metal mold and then sintering in a conveyor furnace in an endogas atmosphere. The dimensional changes of the samples during the sintering process, their density as well as the microstructure, hardness and strength of the materials both immediately after sintering and after quenching were investigated. It has been revealed that alloying of powder steels with carbideforming elements (chromium and molybdenum) leads to a significant increase in the hardness and strength of materials. Introduction to the composition of chromiummolybdenum steels up to 0.5 carbon contributes to further improve these characteristics. An increase in the carbon content to 1 leads to an increase in the hardness of the material thus, reducing the tensile resistance, which occurs due to an increase in the brittleness of steels caused by an increase in the carbide content and its uneven distribution in the metal matrix. Strong characteristics of the material are also increased by the introduction of their composition to 5 copper. It has been shown that alloying of powder steel with chromium and molybdenum significantly increases the stability of supercooled austenite, reduces the critical rate of hardening and ensures obtaining a high level of strength and hardness directly in the sintering process, without additional heat treatment, which greatly simplifies and reduces the cost of the production process of powder parts for structural purposes.