Билет 12

1. Причины высокой износостойкости порошковых сталей.

1. Усложнение состава, т.к. более высокими свойствами обладают не углеродистые, а легированные стали, сплавы на основе цветных металлов, а не чистые металлы. М.б. введение тугоплавких компонентов и т.д.

2. Повышение плотности изделий, поскольку ост. пористость спеченных изделий определяет их невысокие свойства (твердость, прочность, износостойкость). Соверш. технологии получ. изделий, исп-ние наиболее соверш. методов формования, спекания, горячего импульсного прессования позволяет значительно повысить плотность изделий и их свойства. Также исп-ся двойное прессование и спекание. Даже при весьма высоких давлениях нельзя получить плотную деталь за 1 цикл холодного прессования. Чрезмерное давление прессования приводит к расслою. Поэтому после первого прессования производится спекание при сравнительно низких температурах. При этом снимаются внутренние напряжения и становится возможным второй цикл прессования, что приводит к дальнейшему уплотнению детали.

3. Применение дополнительной обработки спеченных изделий. К ним относятся ТО, ХТО и ТМО, которые позволяют значительно повысить конечные свойства и их широко используют, несмотря на некоторое усложнение технологии.

4. Уменьшение размера зерна

5. Измельчение и увеличение сод-ния карбидов. Кол-во карбидов регулируется составом. В литых – опред-ся способом введения С и происх. рост р-ра зерна за счёт собират. рекр., а в ПМ – регулируется кол-во и размер карбидов (менее 1,5 мкм).

6. Исп-ние конструкционных материалов со специальными свойствами. В ряде случаев это материалы, которые получ. только методом порошковой металлургии: с неравновесной структурой, многослойные, дисперсно-упрочненные и др.

2. Свойства САП.

1. Высокая жаропрочность – кратковремен. высокая прочность и длительная. Св-ва завис. от Al₂O₃. Прочность растёт с ростом Al₂O₃, а пластичность падает. При повышении Т общая прочность падает.

Относит. Удлинение больше с меньшим сод-нием Al₂O₃. Действует правило аддитивности.

2. Высокая технологичность – любой вид обработки давлением. САП-2, САП-3 – горячая (т.к. они низкопластичные), САП-1 – и при холодной.

3. Электро-, теплопроводность, понижение КТр с увелич. Al₂O₃. По правилу аддитивности.

4. Высокая корроз. стойкость (судостроение).

5. поглощающая способность САП (ядерная техника – ТВЭЛы).

Билет 13

1. Классификация материалов на основе железа по передаваемой нагрузке.

По условиям эксплуатации и степени нагруженности конструкционные материалы подразделяются на четыре группы: малонагруженные (Fe, угл. сталь), умеренно нагруженные (угл. и низколегир. стали), средненагруженные (угл, легир. стали) и тяжело нагруженные (легир, мартенситностар. стали, цвет. мет). Разделение на указанные группы производится в зависимости от предела прочности материала на сжатие и его пористости.

Так, предел прочности малонагруженных деталей (П<10-15%) не превышает 20-25 % предела прочности беспористого материала при пористости 16-25 %. Детали, изготовленные из такого материала не подвергаются расчету на прочность, а их размеры выбираются из конструкционных и технологических соображений (крышки приборов, колпачки, заглушки и др.).

Для умеренно нагруженных деталей, изготовленных из материалов пористостью 10-12 %, предел прочности на сжатие составляет 50-55 % предела прочности беспористого материала.

Для средненагруженных (П<10%) и тяжело нагруженных деталей (П<2%) используют материалы, предел прочности на сжатие которых составляет соответственно 70-75 % и более 90 % предела прочности беспористого материала (шестерни, рычаги, кулачки и т.д.). Для тяжелонагруж. прим-ся 2-кратное пресс+спек (Р₁=600-800МПа, Т₁=700-800⁰С, Р₂=800-900МПа, Т₂=1200-1300⁰С)+требуется доп. обработка- хол или гор штамповка, ТО).

2. Сравнение двух способов введения легирующих элементов в материалы на основе железа: из элементарных и легированных порошков.

1. Из мех. смесей исх. порошков – наиболее простой, при этом структурообразование стали происходит при спекании. Трудность – сложно распред. легирующий компонент, особенно если его мало (до 1%) или если значительно отлич-ся плотность, т.е. м.б. ликвация по плотности, т.е. неравномерный состав и св-ва.

Другая сложность – мах уровень Ф-Х св-в достигается при полной гомогенизации, т.е. необх. высокая Т, мелкие порошки, длинные выдержки при спекании, хотя и этого бывает недостаточно. Например, для Cr мало и 30 ч, а для полной гомогенизации крупного порошка Ni не хватает выдержки 12 часов при 1300°С.

Т.о. все факторы отражаются на св-вах, на выборе ТО (т.к. нерастворимые частицы – центры образования новой фазы).

2. Из легированных порошков – преимущество, т.к. каждая частица представляет собой сплав и процессы гетеродиффузии при спекании отсутствуют, как и концентрационные неоднородности. Это позволяет резко повысить свойства сталей за счёт выравнивания состава.

Скорость диффузии из связанного состояния больше, чем из свободного, т.е. Т спекания м.б. ниже, меньше выдержка, чем в первом случае, а степень гомогенизации выше. Пластичность сталей из легированных порошков в 3 – 4 раза выше, чем сталей из смеси порошков. Отсутствием концентрационных неоднородностей объясняется возможность получения в 4 – 5 раз большей стойкости быстрорежущих сталей, изготовленных из порошков, чем литых.

Для ускорения процессов гомогенизации структуры может быть применение менее концентрированных добавок, чем чистые вещества. Поэтому целесообразно, как и углерод, вводить легирующие добавки в виде порошков ферросплавов: хром в виде карбидов хрома и феррохрома, кремний – в виде ферросилиция, Mn – в виде ферромарганца и т.д. При этом легирующие элементы влияют на скорость диффузии углерода в железо. Карбидообразующие элементы обычно замедляют диффузию углерода, связывая их атомы в карбиды, и тем самым препятствуя диффузии.