ОСОБЛИВОСТІ ТЕРМІЧНОГО ОБРОБЛЕННЯ ПОРОШКОВИХ АНТИФРИКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ
ОСОБЛИВОСТІ ТЕРМІЧНОГО ОБРОБЛЕННЯ ПОРОШКОВИХ АНТИФРИКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ - раздел Образование, Основи отримання порошкових Порошкові Антифрикційні Вироби Можуть Піддаватися Додатковій Обробці: Термічн...
Порошкові антифрикційні вироби можуть піддаватися додатковій обробці: термічній, хіміко-термічній, просоченню мастилами, калібруванню, обробці різанням [1].
Термічній обробці, як правило, піддаються вироби з порошкових антифрикційних матеріалів на основі заліза. Зі всіх видів термічної обробки пористих антифрикційних виробів найбільше значення має гартування, для якого властиві специфічні особливості, обумовлені перш за все наявністю пор в матеріалі. Пористість порошкових антифрикційних матеріалів робить їх чутливими до окислення при нагріванні на повітрі. Тому операцію гартування слід здійснювати обов'язково в захисному середовищі. Як останнє можна використовувати гази, що вживаються при спіканні: водень, дисоційований аміак, конвертований природний газ і ін. Недоліком цих середовищ є те, що вони обумовлюють деяке зневуглецювання деталей і, будучи вибухонебезпечними, вимагають обережності в обігу.
Як середовища, що охолоджують, при гартуванні пористих антифрикційних виробів на основі заліза використовують воду і мінеральні масла.
Із-за наявності пор, заповнених газом, знижується теплопровідність і тим самим погіршується загартованість і різко зменшується товщина загартованого шару пористого матеріалу в порівнянні з компактним матеріалом [2]. Тому для гартування пористих деталей застосовують гартування з інтенсивним охолоджуванням в струмені води або з енергійним переміщенням деталей для як найшвидшого зриву парової сорочки, яка ускладнює охолоджування. Після гартування у воді пористі деталі піддають обов'язковій сушці для швидкого і повного видалення вологи з пор.
Високопористі деталі складної форми чутливі до термічних напруг, тому їх гартування необхідно проводити в маслі.
Оптимальними температурами гартування, що забезпечують отримання максимальної міцності і твердості виробів, є: для залізографітових матеріалів 820—860 °С (з охолоджуванням у воді або маслі), для залізо — графіт — мідних — 980—1020 °С (з охолоджуванням у воді).
Для зняття внутрішньої напруги, гомогенізації структури механічних властивостей спечені і загартовані антифрикційні деталі піддають відпуску при температурі 180— 300 °С протягом 1,5—2,0 години.
Поліпшити властивості порошкових антифрикційних матеріалів можна шляхом додаванням присадок, що викликають старіння матеріалу після гартування і відпуску. Так, антифрикційний матеріал на основі олов'янистої бронзи, що містить 2,4 % Ni, 0,8 % Si і 0,3 % Р, після гартування у воді від 850 °С і старіння при 450 °С при пористості 12% має σB – 340 МПа і HRB 35-40. Підшипники з цього сплаву можуть працювати при р=15,7 МПа і V=9,4 м/с (рV=147 МПа•м/с).
Для підвищення зносостійкості і корозійної стійкості порошкових антифрикційних деталей на основі заліза їх піддають оксидуванню, що полягає в тому, що порошкові деталі поміщають в робочий простір печі і обробляють водяною парою при температурі від 380 до 630 °С. Найчастіше використовують обробку парою при 550 °С протягом 1 години, з подальшим охолоджуванням в маслі. При взаємодії водяної пари із залізом, як на поверхні деталей, так і на поверхні відкритих пор, утворюється щільна антикорозійна плівка Fe3O4, яка міцно утримується на поверхні оксидованих деталей і не руйнується в процесі їх експлуатації.
При виготовленні підшипників ковзання на основі порошку заліза проводиться додаткове насичення поверхні вуглецем (цементація) з метою отримання в поверхневому шарі перлітної структури, яка має більшу зносостійкість, ніж феритна або феритоперлітна. Цементацію здійснюють в твердому карбюризаторі або у газах, які містять вуглець.
У першому випадку вироби завантажують пошарово в контейнери, заповнені карбюризатором — сумішшю деревного вугілля з різними активуючими добавками. При нагріві до температури 900—950 °С вуглець карбюризатора взаємодіє із залишками повітря в контейнері і з оксидами цементованих деталей з утворенням оксиду вуглецю. Останній в умовах нагріву при контакті з поверхнею заліза розкладається на діоксид вуглецю і атомарний вуглець:
2 CO → CO2 + Cат,
який і дифундує в метал. Додавання в суміш до 10— 20 % карбонатів (ВаCO3, Na2CO3, Н2CO3) активує процес за рахунок виділення при їх розкладанні великої кількості CO2 і утворення CO при взаємодії оксиду вуглецю і вугілля засипки. Оптимальний режим цементації з твердого карбюризатора—температура 900—940 °С і витримка 1—3 години.
При цементації із застосуванням газових карбюризаторів (газова цементація) деталі нагрівають у газовому середовищі, яке містить вуглець в герметично закритому просторі печі, контейнері і тому подібне Як карбюризатор використовують природний, світильний, конвертований, ендо- і екзогази.
Оптимальна температура газової цементації для пористих порошкових виробів на основі заліза складає 860—940 °С, витримка — протягом 1—2 ч.
Додаткове навуглецювання поверхні антифрикційних виробів на основі залізографиту легко досягається підтримкою в газовому захисному середовищі достатньо високого вуглецевого потенціалу шляхом введення в конвертований природний газ або ендогаз строго регульованої кількості природного газу з високим вмістом метану.
Для підвищення поверхневої твердості антифрикційних деталей на основі порошків неіржавіючих сталей (Х17Н2, Х23Н18, Х18Н15 і Х30) їх піддають боруванню. Найбільш простим і зручним способом борування деталей антифрикційного призначення є дифузійне борування в порошкоподібних сумішах.
В якості реагентів, що містять бор, застосовують порошки бору, феробору або ферроборалу і суміш карбідів бору з бурою. Краще всього застосовувати засипки, що містять 84 % карбіду бору і 16 % бури. Перед введенням в суміш буру заздалегідь прожарюють і просівають через сито з розміром комірок 40—50 мкм. Змішування компонентів засипки здійснюється в змішувачах з розмельними тілами, протягом 4 годин.
Деталі завантажують в контейнери з нержавіючої сталі пошарово, засипають їх засипкою, нагрівають в захисному середовищі до температури 950 °С і витримують протягом 2—8 годин. Швидкість насичення поверхні бором залежить від складу боруємого матеріалу, температури, тривалості процесу і інших чинників. Швидкість борування пористих матеріалів збільшується в результаті протікання реакції як на зовнішній поверхні виробу, так і усередині пор. В результаті борування утворюється боридний шар достатньої глибини, добре зчеплений з основою. Поверхня деталі набуває високої мікротвердості.
Список літератури:
1. Степанчук А. Н., Билык И. И., Бойко П. А.. Технология порошковой металлургии / А.Н. Степанчук, И.И. Билык, П.А. Бойко.– К.: Выща шк. Головное изд-во, 1989. – 415 с.
2. Федорченко И. М. Композиционные спеченные антифрикционные материалы. – Киев: Наукова Думка, 1981. – с.
1 СПЕЧЕНІ ТВЕРДІ СПЛАВИ
Спечені тверді сплави представляють собою композиційні матеріали, в яких частинки твердих тугоплавких сполук (карбіди, нітриди, бориди перехідних металів) зцементовані більш легкоплавким металом (кобальтом, нікелем, залізом та їх сплавами).
Структура твердих сплавів гетерогенна і складається з частинок твердих тугоплавких з'єднань, зцементованих матеріалом того, що пов'язує. Розміри частинок твердої тугоплавкої складової в твердих сплавах зазвичай вельми малі і для більшості технічних сплавів коливаються в межах 0,5—10 мкм. Відомі також тверді сплави, що складаються тільки з твердих тугоплавких сполук, отримані пресуванням і спіканням високодисперсних вихідних порошків.
Спечені тверді сплави мають велику твердість 84...92 HRA, яка поєднується з високим опором зношенню за підвищених температур, найвищим модулем пружності серед інструментальних матеріалів (500–700 ГПа), границею міцності при стисненні 4000–6000 МПа. Але значення границі міцності при вигині й ударної в’язкості цих сплавів відносно невеликі: 1000–2500 МПа і 2–6 МПа·м2 відповідно.
Хімічні властивості
Характеристикою хімічного складу порошків є вміст основного компонента в однокомпонентних порошках та вміст основного компонента і легувальних елементів у порошку сплавів. Залежно в
Фізичні властивості
До фізичних властивостей порошків, перш за все, відносяться: середній розмір частинок і розподіл їх по крупності, форма частинок, щільність порошку (пікнометрична щільність), мікротвердість, питома
Методи визначення розміру частинок
Метод
Розмір вимірюваних частинок, мкм
Інтегральні методи
Сепараційні методи
Ситовий аналіз:
стандартні сита
Технологічні властивості
Насипна щільність. Під насипною щільністю розуміють масу вільно насипаного порошку в одиниці об’єму. Насипна щільність визначає початковий об’єм, який засипають у м
Визначення фізичних властивостей
Для визначення гранулометричного складу грубих і середніх порошків застосовують ситовий аналіз, який полягає в тому, що визначену кількість порошку у наважці
Визначення технологічних властивостей
Насипна маса є об'ємною характеристикою і представляє собою масу одиниці об'єму вільно насипаного порошку.
Для визначення насипної щільності використовують волюмоме
ОТРИМАННЯ ПОРОШКІВ МЕТАЛІВ ТА СПЛАВІВ МЕХАНІЧНИМ ПОДРІБНЕННЯ
Механічні методи отримання порошків – це такі методи, у процесі виконання яких майже не відбувається зміни складу матеріалу.
Механічні методи можна застосовувати як самостійну опера
Вплив рідин та ПАР на процес подрібнення матеріалів
Відомо, що наявність рідин та ПАР на поверхні твердих тіл і те, що між ними немає взаємодії, може значно знижувати межу пружності матеріалів, їх твердість та міцність і тим самим по
Порядок виконання роботи
Для вивчення впливу часу і маси куль на процес розмелу у три барабани завантажують однакову кількість (за вказівкою викладача) чавунної стружки чи залізного порошку з розміром части
Основи процесу
Одержання порошкових матеріалів з певною щільністю, міцністю та іншими заданими властивостями відбувається шляхом зближення та об'єднання окремих структурних елементів (частинок, волокон, гранул, в
ПРАКТИКА ПРЕСУВАННЯ
У практиці пресування, залежно від форми і габаритних розмірів виробів, що виготовляються, вимог, що пред'являються до властивостей порошкових виробів, і інших чинників, застосовуют
Експериментальна частина
Мета роботи: Дослідити вплив тиску пресування на ступінь ущільнення порошків металів, сплавів, багатокомпонентних шихт.
Визначити прийнятність існуючих рівнянь пресування для опису процесу
Обговорення результатів
Провести опис отриманих результатів та їх аналіз.
Пояснити характер отриманих залежностей ущільнення порошків з погляду впливу на них властивостей порошків та процесів, що відбуваються при
Контрольні запитання
1. Вказати переваги й недоліки існуючих рівнянь пресування.
2. Як визначити сталі в рівнянні М. Ю. Бальшина ?
3. Як визначити сталі в рівнянні Н. Ф. Куніна і Б. Д. Юрченка ?
Порядок виконання роботи
Робота проводиться з 3-4 видами порошків ( за вказівкою викладача).
Спресувати чотири зразки кожного із зазначених порошків при різних тисках (за вказівкою викладача). Для цього визначити
Основи процесу
Спікання − основна операція в технології порошкової металургії, у наслідок якої вироби набувають остаточні властивості. У процесі спікання збільшується міцність контактів між частинками, які
Вплив різних факторів на процес спікання
Найбільш діючі контрольовані фактори, які впливають на процес спікання це температура і час спікання.
Графічне зображення зміни щільності або усадки залежно від температури має вигляд,
СПІКАННЯ БАГАТОКОМПОНЕНТНИХ МАТЕРІАЛІВ У ТВЕРДІЙ ФАЗІ
У практиці порошкової металургії часто застосовуються матеріали, що виготовляють із суміші декількох вихідних компонентів. Практично можна використати будь-яку композицію незалежно від того, розчин
Розчинних один в одному
У процесі спікання багатокомпонентних систем утворення сплавів відбувається дифузійно, тому важливого значення набувають швидкість і повнота проходження взаємної дифузії (гетеродифузії). Від повнот
Спікання систем з обмеженою розчинністю
При спіканні систем з обмеженою розчинністю, наприклад W-Ni, W-Си, усадка виробів при ізотермічному спіканні найчастіше змінюється монотонно. Однак у цьому випадку залежно від співвідношення
Спікання систем з компонентів, не розчинних один в одному
Часто в практиці порошкової металургії необхідно одержувати вироби з композицій матеріалів, які не розчинні один в одному.
У цьому випадку термодинамічною умовою спікання /припікання часто
Основи процесу
В практиці порошкової металургії дуже часто при спіканні багатокомпонентних систем процес спікання відбувається у присутності рідкої фази, яка з'являється у тому випадку, коли температура плавлення
У присутності рідкої фази
Як було відзначено, у процесі рідкофазного спікання беруть участь всі описані механізми. Однак залежно від розчинності компонентів, ступеня змочування й кількості рідини може превалювати той або ін
Порядок виконання роботи
Студенти виконують один або кілька варіантів (за вказівкою викладача).
Варіант 1. Дослідження впливу тиску пресування. Пресують три-чотири зразки з порошку міді, заліза аб
Обробка результатів
1. Коротко описати теорію процесу спікання.
2. Описати порядок виконання роботи.
3. Отримані результати занести в таблицю 1.1 (всі необхідні розрахунки привести у звіті).
Контрольні питання
1. Що є рушійною силою спікання?
2. За якими механізмами відбувається процес спікання?
3. Які кінетичні залежності мають місце при спіканні за механізмом в’язкої течії і об’ємної
ПОРОШКОВІ КОНСТРУКЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ
Розвиток порошкової металургії дозволяє виготовляти велику частину деталей конструкційного призначення з порошкових матеріалів. Призначення порошкових конструкційних матеріалів поля
КЛАСИФІКАЦІЯ ПОРОШКОВИХ КОНСТРУКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ
Порошкові конструкційні матеріали класифікують залежно від умов їх експлуатації і ступеня навантаження. За умовами експлуатації порошкові конструкційні матеріали розділяють на дві групи:
1
ТЕХНОЛОГІЯ ВИГОТОВЛЕННЯ ПОРОШКОВИХ КОНСТРУКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ
Технологічні процеси виготовлення порошкових конструкційних матеріалів визначаються ступенем навантаженості деталей: чим вона вища, тим складніше технологічний процес виготовлення деталі. Так, мало
ПОРОШКОВІ АНТИФРИКЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ
До антифрикційних матеріалів відносяться матеріали, що працюють у вузлах тертя – ковзання. Вони можуть застосовуватися в машинах і механізмах загального призначення, які широко вико
КЛАСИФІКАЦІЯ ПОРОШКОВИХ АНТИФРИКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ
Антифрикційні порошкові матеріали, що використовуються для виготовлення деталей вузлів тертя (підшипники ковзання, втулки, поршневі кільця, торцеві ущільнення, шайби, підп'ятники, вкладиші тощо), м
ТЕХНОЛОГІЯ ВИГОТОВЛЕННЯ ПОРОШКОВИХ АНТИФРИКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ
Технологія виготовлення більшості порошкових антифрикційних виробів включає наступні основні операції: приготування шихти, пресування, спікання, іноді просочення машинним маслом і калібрування. У р
КЛАСИФІКАЦІЯ СПЕЧЕНИХ ТВЕРДИХ СПЛАВІВ
Сучасні тверді сплави досить численні і налічують більше 100 різних марок. Проте, не дивлячись на цю різноманітність, всі тверді сплави можна розділити на певні групи і види, що характеризуються ко
ТЕХНОЛОГІЯ ВИГОТОВЛЕННЯ ТВЕРДИХ СПЛАВІВ
Властивості твердих сплавів значною мірою залежать від технології виготовлення, яка є ідентичною для більшості твердих сплавів, відрізняючись наявністю чи відсутністю деяких технологічних операцій
ОСОБЛИВОСТІ ТЕРМІЧНОГО ОБРОБЛЕННЯ СПЕЧЕНИХ ТВЕРДИХ СПЛАВІВ
Багатокомпонентний склад твердих сплавів обумовлює складність проведення будь якого термічного оброблення. Термічний вплив на твердий сплав суттєво змінює морфологію, структуру і склад як карбідів
Зважування
Метод гідростатичного зважування використовується для визначення об'єму тіл неправильної форми з метою встановлення його щільності. При цьому приймається до уваги відомий закон про те, що на тіло,
Список рекомендованої літератури
1. Порошковая металлургия и напыленные покрытия: Учебник для вузов /Под ред. А.Е. Митина. - М,: Металлургия, 1987. - 792 с
2. Кипарисов С. С., Либенсон Г. А. Порошковая металлургия.
Порядок виконання роботи
Залежно від поставленого завдання дослідження проводиться відпал порошку заліза, або одержання залізо-мідних і мідно-залізних порошків сплавів із оксидів відповідних металів. Тривалість операції і
Обробка результатів
У роботі необхідно навести і обговорити мікроструктуру одержаного матеріалу, а також побудувати та пояснити графіки залежності густини, лінійної і об’ємної усадки від складу матеріалу, температури
Загальні положення
До антифрикційних матеріалів, перш за все, відносяться підшипники ковзання. Основними критеріями оцінки якості підшипників є антифрикційні характеристики (допустимі навантаження, ча
Порядок виконання роботи
Із порошків заданого складу готують шихту. Для підвищення якості змішування додають бензин чи машинне масло в кількості 1...2% від маси шихти. Для підвищення текучості шихти при пресуванні тонкості
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов