Порошковые стали.

Спеченные детали изготавливаются из смесей порошков железа с легирующими порошками и порошков углеродистых и легированных сталей. Стали порошковые и изделия из них получают холодным прессованием и спеканием, двойным прессованием и спеканием, горячим прессованием, горячей штамповкой. ТО проводится только в защитных средах. Охлаждение рекомендуется проводить в масле или воде для исключения окисления. Для повышения коррозионной стойкости поверхности проводят операции воронения и фосфотации, парогазооксидирования. Углеродистая порошковая сталь общемашиностроительного применения после закалки и низкого отпуска служит заменителем сталей марок 40, 50, 55пп и т.п. для деталей станков и машин работающих при умеренном нагружении без нагрузок смятия. Углеродистая порошковая легированная медью сталь общемашиностроительного применения используется как заменитель сталей марок 40, 50, 55пп, 65, 65Г, 15X, 40Г2, 30Г2 в состоянии поставки и после нормализации и сталей обыкновенного качества для экономии металла переводимого в стружку. В порошковой стали легированной медью до 3% при контролируемом охлаждении в агрегатах спекания достигают структуры, способной выделять Е-фазу при старении. Примечание: при охлаждении сплавов железа, содержащих медь, идут три инвариантные реакции: перетектические при 1484 и 1094 С и эвтектоидная при 850 С. Продуктами последней являются Е-фаза (Г.Ц.К. Cu с небольшим количеством растворенного в ней Fe) и a-Fe (феррит) с малым количеством растворенной в ней Cu. Максимальная растворимость Cu в a-Fe 2,1 % (ат.) при 850 С ; падение растворимости Cu с уменьшением температуры дает возможность использовать в дальнейшем упрочнение за счет выделения частиц второй фазы и старения. Для системы Fe-Cu-C характерна обширная область несмешиваемости в жидком состоянии, связанная с добавками к системе Fe-Cu малых количеств графита. Cu влияет на стабильные и метастабильные двойные эвтектики. Углеродистая порошковая легированная хромом и молибденом сталь используется заменитель сталей марок 40, 50, 55пп, 65, 65Г, 15X, 40Г2, 30Г2, 20X, 20XHP, 20H2M. В порошковой стали с Cr и Mo при контролируемом охлаждении в агрегатах спекания достигают структуры легированного феррита с равномерно распределенной карбидной фазой. Структурно свободный графит не выявляется. В стали снижается порог хладноломкости и увеличивается прокаливаемость, коррозионная стойкость. Легированные хромом и молибденом стали мало чувствительны к перегреву. В порошковой стали с никелем до 3% при контролируемом охлаждении в агрегатах спекания достигают структуры легированного феррита. Никель в стали снижает порог хладноломкости и увеличивает прокаливаемость, пластичность и коррозионную стойкость. Система железо-никель характеризуется неограниченной растворимостью. Например, марка СПН3-4 применяется после закалки и низкого отпуска, как заменитель сталей марок 40, 50, 55пп, 40Г2, 15X и т.п. для деталей станков и машин работающих при среднем нагружении без нагрузок смятия. В основном спеченные материалы применимы, как детали небольших сечений с линейной осью симметрии: втулки, шестерни, кольца, сухари ; применение для валов и осей не обнаружено. В случае пропитки пор маслом может быть использована в узлах труднодоступной смазки. Наибольшие габариты формуемых деталей массового производства не более 120 мм. Коэффициент использования металла при применении технологии порошковой металлургии не менее 95%. Порошковые стали также бывают мартенситостареющие, коррозионностойкие и магнитные.

Механические свойства порошковых сталей. Таблица.

Марка	бв,МПА	, %	, %	ан, не менее кДж/м2	Е, Гпа не менее	НВ, МПа
СП30-3	200	12	25	500	150	800-900
СП90-3	300	6	20	300	160	1000-1200
СП30Д3-3	280	6	20	400	150	900-1000
СП90Д3-3	420	4	15	300	150	1000-1200
СП60Н3-3	300	8	15	800	150	1300-1500
СП50ХМ2-3	580	8	15	500	160	1700-2000
СП60ХН3М-4	720	10	25	450	200	1900-2100
СПН11М5ТЮ	2200	8	30	-	-	-
СПХ18Н15	478-535	22-43	-	20 - 29	-	-

Цифра через дефис в марке обозначает подгруппу плотности порошковой стали: 3 - пористотость 9-2%; плотность 7200-7700 кг/м3.

Характерным структурным элементом порошковых сталей (материалов) является пора. Увеличение пористости приводит к снижения плотности, прочности, отчасти снижает ударную вязкость. Детальное исследование свойств спеченных материалов показывает, что многие характеристики не имеют монотонного характера в своем изменении от пористости. Например, известно немонотонное изменение трещиностойкости и ударной

Рис. 72. Зависимость прочности и трещиностойкости от пористости спеченного железа. 1 - предел прочности, 2 - предел упругости.

вязкости порошкового железа от пористости. Немонотонность изменения характеристик, связанных с особенностями распространения трещины, рассматривается в связи с морфологией пор, поведением смазок, соотношением внутри - межзеренного разрушения. При одинаковой доле межзеренного разрушения характерна линейная зависимость между трещиностойкостью и пористостью материала. Рис. 72.