7.3. Термомеханическая обработка

Термомеханическая обработка (ТМО) сочетает термическую обработку с пластической деформацией и ставит своей целью повышение механических свойств металлических, в том числе порошковых материалов. Системы ТМО включают высокотемпературную (ВТМО), инизкотемпературную (НТМО) и предварительную (ПТМО), термомеханическую обработку. При ВТМО материал деформируют прокаткой, зкструзией, штамповкой со степенью обжатия 80-90%, совмещая деформацию с уплотнением порошкового материала. Упрочнение, достигаемое при ВТМО, зависит от температуры, степени и способа деформации, длительности последеформационной выдержки, закалочной среды, состава обрабатываемого материала, размера частиц порошка и других факторов. Более мелкие порошки способствуют формированию однородной и мелкозернистой структуры. После ВТМО структура материала более устойчива, а прочность выше, чем у того же материала непосредственно после закалки.

НТМО применяют в основном для обработки легированных сталей с большой устойчивостью переохлажденного аустенита. Сталь нагревают выше точки Ас₁, затем подстуживают до температуры максимальной устойчивости аустенита (температура ниже порога рекристаллизации), в этом состоянии деформируют с обжатием 30-40%, после чего немедленно закаливают.

При ПМТО деформация и нагрев под закалку разделены во времени. Вначале материал подвергают деформации в холодном состоянии, а затем закалке и отпуску. Холодная пластическая деформация приводит к уплотнению пористой заготовки при обжатии до 30%. Этой степени деформации соответствует остаточная пористость на уровне 2-4%. Практически беспористымм можно получить изделия при степени деформации около 50%. ПТМО обеспечивает существенное повышение прочности при некотором снижении пластичности.

7.4. Дисперсионно-упрочняющая термическая обработка

Дисперсионно-упрочняющая термическая обработка (ДУТО) применяется для материалов, компоненты которых при температуре спекания имеют ограниченную взаимную растворимость. ДУТО проводится в два этапа. Первый этап – закалка сплава с температур выше линии предельной растворимости компонентов с фиксацией при комнатной температуре пересыщенного твердого раствора. Второй этап – старение сплава с выделением ультрадисперсных частиц избыточной фазы. Старение сплава, как правило, сопровождается повышением его твердости и прочности, но и некоторым снижением пластичности. Важно определить оптимальную температуру старения, при которой твердость и прочность достигают максимального значения. Эта температура у каждого сплава своя. Излишне высокая температура старения приводит к коагуляции (укрупнению) выделяющихся из пересыщенного раствора частиц и падению прочностных свойств, причем прочность может стать ниже, чем у закаленного, но не состаренного сплава. Следует иметь ввиду, что с увеличением пористости замедляется процесс дисперсионного твердения. Повторное прессование и спекание заготовок ускоряет процесс твердения.

7.5. Защита от коррозии

Наличие пор и увеличение активной поверхности порошковых материалов существенно снижает коррозионную стойкость изделий и зачастую ставят под вопрос возможность их применения в конструкциях. Поэтому проблеме защиты порошковых изделий от коррозии уделяют особое внимание.

Для защиты порошковых изделий от коррозии на их поверхность наносят различные химические и электролитические покрытия (химическое и электрохимическое никелирование, хромирование, меднение, цинкование и др.). Чтобы предотвратить внутреннюю коррозию при нанесении поверхностных покрытий, из-за попадания в поры электролита, пористые изделия предварительно пропитывают химически стойкими веществами. Одним из лучших материалов для заполнения пор является гидрофобная кремнийорганическая жидкость, называемая продукт 136-41. Эта жидкость образует на поверхности пор тонкую полимерную пленку, которая не смывается водой, но растворяется в бензине или четыреххлористом углероде. У образцов, подвергнутых вакуумной пропитке 10%-ным раствором продукта 136-41 после выдержки в 3%-ном растворе поваренной соли в течении 30 суток не обнаружено следов коррозии.

Для закрытия поверхностных пор в последние годы применяют также анаэробные герметики, подобные смолам. Анаэробный герметик представляют собой полимеризационно-активное соединение из ингибитора (основа), инициатора и модифицирующих добавок. При попадании в поровые каналы герметик полимеризуется, затвердевает и сцепляется с металлической поверхностью. Процесс полимеризации не требует наличия воздуха. В нашей стране выпускается пропитывающая композиция ПК-80 – низковязкая жидкость на основе акрилового мономера. Ее применяют для пропитки порошковых изделий. Жидкость способна заполнять поры размером до 0,3 мм за один цикл и до 0,5 мм за два цикла. Пропитку проводят в вакууме, после чего изделия промывают в холодной воде для удаления избытка герметика. Затем отверждают герметик в воде при температуре 92±2^оС. Анаэробные герметики отличаются высокой химической стойкостью к агрессивным средам. Заполняя поры, они также улучшают механические свойства и чистоту обработки поверхности порошковых изделий.