Билет 21

1. 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. Др. 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 м.б. применение менее концентрированных добавок, чем чистые вещества. Т.о. целесообразно, как и С, вводить легирующие добавки в виде порошков ферросплавов: хром в виде карбидов хрома и феррохрома, кремний – в виде ферросилиция и т.д. Легир. эл-ты влияют на скорость диффузии С в Fe. Карбидообразующие элементы обычно замедляют диффузию С, связывая их атомы в карбиды, и тем самым препятствуя диффузии.

2. Технология получения САП.

1.Получение Al порошка, исп-мого для пр-ва изделий из САП, проходит следующие основные стадии: распыление (пульверизация) расплава Al, размол и комкование в шаровой мельнице. Расплав Al с T=720 – 790˚С распыляется струей сжатого воздуха, d_cр= 100 – 300 мкм. Пульверизатор сод. 0,5 – 1,5% Al₂O₃, состоит из шарообр. и овал. частиц. Сод. Al₂O₃ опред-ся уд. поверхностью частиц, толщина оксидной пленки – скоростью окисления капли жидкого алюминия в кислородсодержащей атмосфере пылеосадителя. Толщина оксидной пленки не превышает 100˚А.

2.Al порошок,затем подвергают размолу в ШВМ. Частички Al, деформируясь, превращаются в мельчайшие чешуйки толщиной порядка 1 мкм. При измельчении частичек порошка образуются поверхности, свободные от Al₂O₃, поэтому, чтобы избежать самовозгорания пудры (высокая пирофорность), измельчение ведут в определенных средах (газовой или жидкой). Сущ-ет 2 метода измельчения порошка: а) сухой помол в среде азота с 20 – 28% кислорода и б) мокрый помол в среде бензина или спирта.

При размоле в среде азота присутствующий кислород постепенно окисляет частички Al. В процессе измельчения порошка в среде бензина, спирта частичное окисление происходит за счет имеющегося в средах кислорода. Чаще используют сухой помол в ШВМ в присутствии 1,5 – 2,5% технического стеарина или стеариновой кислоты (ПАВ), производят размол порошка до пудры с размером частичек менее 75 мкм. Увеличение содержания Al₂O₃ в пудре происходит за счет окисления новых поверхностей, возникающих на частичках при их измельчении.

3.Комкование в той же ШВМ с добавкой стеарина для увеличения насыпной массы. Процесс комкования периодический, т. е. весь продукт из мельницы выдувается, а при малом сод-нии Al₂O₃– м.б. без остановки. После комкования каждая частичка представляет собой конгломерат, состоящий из мельчайших частичек. d_cр= до 300 мкм. Изг-ся комкованная пудра для САП четырех марок: АПС-1, АПС-2, АПС-3 и АПС-4. Обр-ся крупные частицы, каждая из кот. с оболочкой Al₂O₃+м/у ними осколки Al₂O₃, т.е.получают гидратные соединения.

4.Для уменьшения газосодержания (т.к. высокая уд. пов-ть) Al порошки подвергают отжигу – дегазации. Отжиг проводят в вакууме, инертной атмосфере азота, водорода, аргона или на воздухе. Чем выше Т, тем меньше адсорбированного газа. осн. Вклад в газосод. вносит размол. Т_отж>500⁰C/

5.Формование. Часто-прессование до 5т/см²,бывает изотермическое формование и экструзия в жестяной оболочке.

6.Спекание(лучше в вакууме). Необходима полная дегазация. Возможно применение промежуточных выдержек при Т=300,370-400,470-480,550-570,610-630,640-650- для мах плотности д.б. низкая скорость и промеж. Выдержки.

7.Возможны доп. обработка прессованием (чаще – гор. прессованием в закрытой п/ф при Т=450-480⁰С), горячей экструзии (Т=500-550⁰С), штамповки (Т=50⁰С), прокатки (Т=450-500⁰С).