1. Сплавы, получаемые из металлических порошков прессованием и последующим спеканием без расплавления, называют порошковыми, а метод получения – порошковой металлургией.
Порошковая металлургия позволяет получать готовые изделия, которые обычными методами литья и обработки давлением получены быть не могут либо получение которых сопряжено с большими трудностями. Данным методом получают изделия из особо тугоплавких металлов, сплавы и изделия из не растворимых друг в друге металлов (вольфрам и медь, железо и свинец), изделия из композиций металлов с различными неметаллическими материалами.
Методы производства металлических порошков разделяют на две группы: физико-механические – технологические процессы, при которых металлические порошки получают в результате измельчения твердых или жидких металлов или сплавов без изменения их химического состава; физико-химические – технологические процессы, в результате которых происходят физико-химические превращения исходного материала и получаются металлические порошки, как правило, отличающиеся от исходного материала по химическому составу.
2. Порошковые материалы из железа, углеродистой, легированной и нержавеющей сталей, бронзы, латуни, меди и других металлов и сплавов применяют для изготовления различных деталей машин и приборов.
Повышение механических свойств (прочности, твердости, пластичности) деталей из порошковых материалов достигается применением легированных порошков, а также термической или химико-термической обработкой.
Большинство деталей машин делают из компактных материалов на железной и железомедной основе. Железомедные спеченные сплавы обладают высокой прочностью, износостойкостью и вязкостью. Из порошковых сплавов на основе меди широкое применение получили латунные порошки для изготовления беспористых подшипников. Сюда же относятся сплавы на алюминиевой основе типа САП и САС.
К порошковым материалам со специальными свойствами относятся: антифрикционные, фрикционные, пористые, магнитные, вакуумные, контактные и др.
Из антифрикционных материалов изготавливают пористые подшипники скольжения и биметаллические вкладыши. Фрикционные материалы должны иметь стабильный коэффициент трения, быть достаточно прочными, иметь хорошую прирабатываемость, обладать высокой теплопроводностью и коррозионной стойкостью. Пористые материалы широко применяют для изготовления металлических фильтров из порошков железа, меди, латуни, бронзы, алюминия. Эти материалы служат для изготовления деталей, работающих при высоких температурах (лопатки газовых турбин), их также используют для токосъемников, электродов аккумуляторов, горелок.
Методами порошковой металлургии получают твердые магнитные материалы (постоянные магниты), мягкие магнитные материалы и магнитодиэлектрики.
Металлокерамические контактные материалы по своему составу являются псевдосплавами металлов, обладающих высокой прочностью и тугоплавкостью (W, Мо и др.), с металлами, имеющими высокую электропроводность (А1, Сг и др.). Для мощных воздушных выключателей применяют контакты на основе карбида вольфрама, а для щеток и коллекторных пластин – медно-графитовые композиции.
Вакуумные порошковые материалы применяют для изготовления ламп накаливания, рентгеновских трубок, катодных ламп, выпрямителей. Они должны обладать высокой механической прочностью, химической инертностью, небольшим коэффициентом линейного расширения, малой распыляемостью. Таким требованиям отвечают тугоплавкие металлы (W, Мо, Та), а также железо высокой чистоты и его сплавы с никелем, молибденом, кобальтом и медью.
3. С целью повышения срока службы быстроизнашивающихся деталей сельскохозяйственных машин применяют наплавку твердых сплавов.
Современные твердые сплавы в зависимости от способа изготовления подразделяют на литые и порошкообразные (зернообразные). К первым относятся стеллиты В2К, В3К, В3К–ЦЭ, стеллитоподобные сплавы сормайт № 1 и сормайт № 2, порошковые электроды и ленты; ко вторым – сталинит вокар, ВИСХОМ–9 и боридная смесь.
Стеллиты и стеллитоподобные сплавы представляют собой твердый раствор карбида хрома в кобальте, никеле или железе. Основой твердого раствора стеллитов является кобальт, а стеллитоподобных сплавов – никель или железо. Данные сплавы выпускают в виде литых Прутков и применяют в качестве присадочного металла при наплавке деталей машин, работающих в условиях сухого, полусухого и жидкостного трения в холодном и горячем состоянии.
Порошковые электроды маркируют следующим образом: ЭТН–1 с шихтой из доменного ферромарганца, ЭТН–2 с шихтой из сталинита, ЭТН–3 с шихтой из доменного ферромарганца с добавлением 6...7% никеля. Твердость металла, наплавленного данными электродами, достигает HRC 60...61.
Шихта улучшенного сталинита состоит из 38% феррохрома, 11% ферромарганца, 47% чугунного порошка и 4% нефтяного кокса. В наплавленном металле содержится около 20% хрома, 17% марганца, 3% кремния и до 10% углерода. Твердость металлопокрытия, полученного при однослойной наплавке, составляет HRC 50, при двухслойной HRC 56...57. Данную шихту применяют при наплавке щек дробилок, зубьев и козырьков ковшей экскаваторов, бандажей бегунов и других деталей.
Вокар представляет собой механическую смесь измельченного вольфрама с углеродом. В наплавленном металле присутствуют сложные карбиды вольфрама, находящиеся в твердом растворе. Наплавленный металл содержит до 10% углерода, до 3 – кремния, 85...87 – вольфрама и до 2% железа. Металлопокрытие имеет высокую твердость, износостойкость и хрупкость. Первый слой наплавки имеет твердость HRC 56...58, второй – HRC 61...63. Вокаром наплавляют только буровой инструмент. Высокая стоимость, а также свойства наплавленного слоя ограничивают его применение.
Шихта ВИСХОМ–9 состоит из 74% измельченной стружки серого чугуна, 15 – ферромарганца, 5 – феррохрома, 6% серебристого графита, связанных между собой раствором жидкого стекла с водой. Металл, наплавленный такой шихтой, имеет твердость HRC 55...56. Данной шихтой наплавляют лапы культиваторов, лемеха, полевые доски плугов и т. п.
Боридная смесь БХ представляет собой механическую смесь, состоящую из 50% борида хрома и 50% железного порошка. Наплавленный металл насыщен кристаллами борида хрома, сцементированными эвтектикой, и содержит около 0,12% углерода, 35 – хрома, 7,63 – бора и 57,25 % железа; его твердость HRC 82...84, а износостойкость в 2...3 раза выше, чем при наплавке сталинитом. Боридную смесь применяют при наплавке деталей, работающих в абразивной среде без ударных нагрузок.