научная статья по теме ВКЛАД ФГУП «ЦНИИЧЕРМЕТ ИМ.И.П.БАРДИНА» В РАЗВИТИЕ ПОРОШКОВОЙ МЕТАЛЛУРГИИ НАШЕЙ СТРАНЫ Металлургия

Текст научной статьи на тему «ВКЛАД ФГУП «ЦНИИЧЕРМЕТ ИМ.И.П.БАРДИНА» В РАЗВИТИЕ ПОРОШКОВОЙ МЕТАЛЛУРГИИ НАШЕЙ СТРАНЫ»

ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П.Бардина» - 70 лет

УДК 621.762

ВКЛАД ФГУП «ЦНИИЧЕРМЕТ ИМ.И.П.БАРДИНА» В РАЗВИТИЕ ПОРОШКОВОЙ МЕТАЛЛУРГИИ НАШЕЙ СТРАНЫ

© Акименко Владимир Борисович, канд. техн. наук; Гуляев Игорь Алексеевич, канд. техн. наук; Скачков Олег Александрович; Ершова Инна Олеговна, канд. техн. наук ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П.Бардина». Россия, Москва. Е-mail: akimenko08@mail.ru. Статья поступила 29.10.2013 г.

С середины прошлого века на базе научных разработок ЦНИИчермета получили промышленное развитие технологии производства порошков электролитического железа, титана, хрома, нержавеющих сталей. С начала 1980-х годов на Сулинском металлургическом заводе начался выпуск высококачественных восстановленных железных порошков на уровне мировых стандартов. В области тугоплавких материалов была разработана технология изготовления крупногабаритных порошковых заготовок из Мо и W, и на их основе осуществляется выпуск деформированных жаропрочных и тяжелых сплавов. В 1970-х годах в институте были начаты работы по получению порошковых материалов нового класса на основе интерметаллидов системы Ni-Al, а также сплавов системы Fe-Cr-Al, которые благодаря исключительной жаростойкости и жаропрочности находят применение в ракетной и авиационной технике.

Ключевые слова: железные и легированные порошки; частичнолегированные порошки; крупногабаритные заготовки; микроструктура; прокатка порошков; нераспыляемые геттеры; дисперсно-упрочненные сплавы; жаростойкие материалы.

Первые промышленные разработки в нашей стране в области производства железных порошков, порошковых материалов и изделий связаны с деятельностью академика И.П.Бардина, который организовал в ЦНИИчермете в 1946 г. лабораторию порошковой металлургии под руководством Б.А.Борока. В последующие годы на базе лаборатории был создан Отдел порошковой металлургии. Распоряжением Совета Министров СССР от 27 августа 1982 г. на базе Отдела порошковой металлургии в ЦНИИчермете был создан Институт порошковой металлургии, который возглавил Ю.В.Манегин. С 1999 г. Институт возглавляют директор В.Б.Акименко и заместитель директора И.А.Гуляев.

На базе научных разработок ЦНИИчермета в начале 1950-х годов получили промышленное развитие технологии производства порошков электролитического железа, титана, хрома [1] и был внедрен уникальный технологический процесс производства порошков нержавеющих сталей методом гидридно-кальциевого восстановления оксидов металлов [2]. В этот же период были проведены опытно-промышленные работы под руководством И.Л.Лурье, Н.Н.Тимошенко и В.Ф.Князева и на Сулинском металлургическом заводе (СМЗ) освоено первое в СССР промышленное производство порошков железа методом карботермического восстановления в несмеши-

вающихся слоях криворожской руды «синька» или окалины стали кипящих марок [3]. Мощность цеха составляла 4000 т/год. Работы в области производства восстановленных железных порошков продолжались, и в 1968 г. на СМЗ был пущен цех № 1 по производству железных порошков мощностью 20 тыс. т/год. С начала 1980-х годов этот цех производил высококачественный железный порошок марки ПЖВ2 по ГОСТ 9849-86, не уступающий по своим свойствам известному порошку N000.24 шведской фирмы Hбganas.

В конце 1950-х годов в ЦНИИчермете были начаты лабораторные работы по получению железных порошков методом распыления. Первые положительные результаты получены Ю.А.Грациановым и Б.М.Путимцевым [4]. В последующие годы эти работы были значительно расширены, и в конце 1970-х годов на Бро-варском заводе порошковой металлургии было организовано первое в стране промышленное производство распыленных воздухом и водой высокого давления железных порошков мощностью 30 тыс. т/год (15 тыс. т распыленных воздухом ^ и 15 тыс. т распыленных водой). Для этого цеха специалистами института было подобрано сырье ^ и разработана технология выплавки углеродистого расплава для распыления, разработана система £ обезвоживания, дробления и размола железной 5 губки, проведены необходимые исследования по- г

рошков, что позволило цеху обеспечить в 1980-х годах выпуск высококачественных распыленных железных порошков марок ПЖР2 и ПЖР3 и экспортировать часть своей продукции в страны Европы.

В 1985 г. на СМЗ был построен и принят в эксплуатацию цех распыленных водой железных и легированных порошков мощностью 80 тыс. т/год, оборудование было закуплено у фирмы Mannesmann Demag Meer (Германия). Специалисты института принимали активное участие в освоении и совершенствовании новейших технологий распыления [5]. К концу 1980-х годов мощность всех цехов по производству железных порошков в СССР достигла 130 тыс. т/год, а выпуск железных порошков составлял более 13% от мирового производства [6]. В те годы достигнутый уровень производства и количество выпускаемых железных и легированных порошков полностью обеспечивали потребность в них отечественной промышленности.

В течение многих лет специалисты Института проводили комплексные исследования по выбору новых видов сырья для производства восстановленных железных порошков. Наибольший успех был достигнут при использовании ге-матитовых руд Шамраевского и Яковлевского месторождений КМА. Была разработана технология и получены опытные партии порошков из этих руд [7]. По прочности прессовки из этих порошков превосходили зарубежные аналоги в 1,2-1,4 раза. Тогда же М.А.Секачевым и др. были получены так называемые «легкие» железные порошки с насыпной плотностью 1,2-1,8 г/см3 и прочностью прессовки 60-100 МПа. Эти порошки были опробованы в ВИАМе и НИИТав-топроме для изготовления новых видов фрикционных, антифрикционных и электроконтактных материалов.

Для расширения номенклатуры изготовления высокоточных порошковых деталей ответственного назначения в Институте была разработана технология производства особо чистых железных порошков марок ПЖР1.200.29 и ПЖР0.200.29 с очень высокой уплотняемостью (насыпная плотность 7,3-7,4 г/см3 при 700 МПа). Эти порошки 2 предназначались для изготовления электротехнических изделий (магнитопроводов), а также из™ делий с высокой усталостной прочностью (шатуны двигателей внутреннего сгорания).

Для изделий с высокими прочностными и 5 эксплуатационными свойствами был разработан s новый класс порошков - частичнолегированные

порошки. По технологии дисперсные частицы легирующих элементов, таких как Мо, Со, N1, Си, «припекают» к железным порошкам, где вследствие диффузии происходит поверхностное легирование на глубину 2-6 мкм. Таким образом происходит создание материала с композиционной микроструктурой [8]. Изделия из таких порошков после прессования и спекания имеют при 90%-ной плотности прочность более 600 МПа и удлинение не менее 3-4%, а после закалки и отпуска их прочность более 1000 МПа. Такие порошки в течение ряда лет использовали на Горьковском автозаводе для производства деталей коробки передач, а в ОАО «АВТОВАЗ» из них изготавливали седла клапанов.

Значительный вклад в создание и развитие производства железных и легированных порошков внесли В.Б.Акименко, И.А.Гуляев, Я.М.Турецкий, М.И.Кононов, Е.А.Крашенинников, О.Ю.Калашникова и другие специалисты.

В экономической ситуации начала 1990-х годов, когда произошел резкий спад производства в машиностроении в России, значительно сократился выпуск железных порошков. Было прекращено производство распыленных железных порошков на СМЗ, а с 2008 г. в связи с закрытием завода там было прекращено производство восстановленных железных порошков.

В последние годы в нашей стране наблюдается определенный рост производства в обрабатывающих отраслях и машиностроении, а также в автомобилестроении, что может привести к возобновлению и расширению собственного производства железных и легированных порошков. В настоящее время производство железных порошков, распыленных сжатым воздухом, осуществляется в объединении «Северсталь» (ООО «ССМ ТМ»). По нашим оценкам, в ближайшей перспективе вопрос об организации производства целесообразно решать следующим образом.

- в компании «Северсталь» провести реконструкцию участка распыления в отделении производства порошков, распыленных воздухом, с увеличением мощности до 10-12 тыс. т/год; организовать производство распыленных водой железных и легированных порошков мощностью 15-20 тыс. т/год. Для этого необходимо закупить импортные установку распыления, насосы высокого давления, систему обезвоживания порошка-сырца в связи с отсутствием собственных разработок;

- возродить на СМЗ производство восстановленных железных порошков, проведя рекон-

струкцию цеха № 1. Мощность такого производства может составить 12-15 тыс. т/год.

Первые работы по созданию порошковых материалов на основе тугоплавких металлов (молибден, вольфрам) и технологии получения заготовок (изделий) были начаты в ЦНИИчермете в 1950-е годы. Принципиальной задачей являлась разработка технологии изготовления крупногабаритных заготовок в отличие от «штабиковой» технологии, возможности которой позволяют получать деформированные заготовки только мелкого сортамента.

Развитие технологических исследований потребовало создания оборудования, не выпускавшегося отечественной промышленностью. В 1960-е годы в ЦНИИчермете впервые в СССР [9] было спроектировано, изготовлено и пущено в эксплуатацию следующее уникальное оборудование: гидростат диам. 420 мм, р = 120 МПа (1200 атм.); индукционная вакуумная печь диам. 250 мм, Т = 2200 °С; индукционная водородная печь диам. 450 мм, Т = 2200 °С. Разработка этого оборудования позволила в сжатые сроки организовать новые технологические процессы получения крупногабаритных заготовок из порошков тугоплавких металлов. Внедрение этих процессов на промышленных предприятиях дало возможность серийно производить изделия для новой техники методами порошковой металлургии.

Качество конечной продукции из тугоплавких металлов в значительной степени определяется свойствами исходных порошков и уровнем их воспроизводимости в последующих партиях. За последнее десятилетие при непосредственном участии специалистов ЦНИИчермета было создано и организовано в ОАО «Полема» собственное промышленное производство порошков молибден

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком