Билет 25

1. Особенности ТМО порошковых сталей.

ТМО сочетает пластич. деф. и последующую ТО.

Пластическая деформация может проводиться различными способами: экструзией, прокаткой, штамповкой и др.

Особенности:

- При ТМО порошковых сталей упрочнение происходит, с одной стороны, за счет снижения пористости в процессе холодной или горячей обработки давлением пористых спеченных заготовок, с другой – так же, как и у прокатных сталей, за счет наклепа, результатом которого является образование большого количества дефектов, которые способствуют образованию мелкозернистой структуры при закалке сталей. При увеличении остаточной пористости после ТМО эффективность упрочнения, связанная с наклепом, значительно снижается.

- У порошковых материалов с повышением степени деформации увеличивается эффект их упрочнения, что связано с превалирующим влиянием повышения плотности над разупрочняющими процессами, целесообразно увеличить степень деформации до 80 – 90%. (до 95%)

- Нагрев заготовок под закалку при ПТМО рекомендуется проводить ускоренно (расплавы солей, стекла, ТВЧ и т. д.). В этом случае сохраняется более полное влияние наклепа. Медленный нагрев приводит к разупрочнению и снижению влияния предварительного наклепа. Температура нагрева под закалку зависит от химического состава и соответствует температуре нагрева компактных сталей.

- На эффект упрочнения при ТМО сильное влияние оказывает содержание углерода, увеличиваясь с его увеличением.

- На механические свойства конструкционных порошковых сталей после ТМО значительно влияет пористость исходных заготовок. Небольшая остаточная пористость у заготовок перед ТМО полезна для достижения максимальных прочностных и пластических свойств.

2. Требования к металлическим порошкам при получении конструкционных материалов.

Требования к металлическим порошкам диктуются стремлением обеспечить высокую плотность и повышенные физико-механические свойства изделий. Среди них следует отметить следующие:

а) большая насыпная масса, за счет чего удается снизить давление прессования, высоту прессформы, ход плунжера пресса, себестоимость изделий;

б) высокая текучесть, которая важна для объемной дозировки шихты при прессовании изделий на механических прессах;

в) чистота порошка, которая гарантирует неизменность химического состава после спекания, поскольку при восстановлении оксидной пленки порошка при спекании изделий в восстановленной атмосфере происходит выгорание углерода из шихты и изменяется химический состав материала;

г) дешевизна порошка во многом определяет стоимость изделий. Поэтому целесообразно использовать наиболее дешевые порошки.

Билет 26

1. Особенности термической обработки порошковых материалов.

ТО - совокупность операций нагрева, выдержки при высоких Т и охлаждения в целях изменения структуры и обрабатываемости материала, улучшения сочетания его механических и физических свойств без изменения формы и размеров изделий. ТО является эффективным методом повышения физико-механических свойств и износостойкости стали.

Особенности:

- Специфические особенности спеченных сталей (пористость, неоднородность структуры, высокая окисляемость и др.) затрудняет использование технологических режимов ТО, разработанных для литых сталей, хотя основные закономерности процессов, происходящих при нагреве и охлаждении компактной стали, могут быть перенесены и на спеченные материалы.

ТО порошковых сталей имеет ряд особенностей, обусловленных прежде всего остаточной пористостью, а также химической и структурной неоднородностью.

- Остаточная пористость порошковых сталей оказывает влияние на рост зерна аустенита при нагреве сталей.

Наличие пор, а также особое строение контактных участков между исходными частицами порошков препятствуют росту зерна аустенита. Границы растущих зерен при встрече с порами блокируются ими и остаются неподвижными даже при длительной аустенизации.

- Повышенная дефектность порошковых сталей, большая флюктуация по углероду, наличие свободных поверхностей пор изменяют термодинамическое состояние порошковых сталей, повышают их свободную энергию и понижают работу образования зародышей новой фазы – аустенита.

2. Основные технологические варианты производства легированных порошковых сталей.

За счет легирования железной основы удается значительно повысить физико-механические свойства деталей. Для легирования используют различные металлы: медь, никель, хром, вольфрам, молибден, титан и др.

При введении легирующих элементов в железную основу упрочнение последней происходит за счет различных факторов. Легирующие элементы преимущественно растворяются в основных фазах железоуглеродистых сплавов (феррит, аустенит, цементит), либо образуют специальные карбиды. Перспективным методом повышения прочности является выделение интерметаллических фаз, достигаемое часто за счет старения.

Спеченные материалы высокой плотности могут иметь свойства, близкие к таковым прокатанного металла, если в процессе спекания за счет диффузии обеспечивается полная гомогенизация структуры. Это следует учитывать при выборе способа введения легирующего компонента.

1). Получение легированной стали из смеси порошков, когда структурообразование стали происходит при спекании. Однако полная гомогенизация при спекании требует использования тонких порошков, высокой Т и длительности спекания, часто полной гомогенизации при спекании достигнуть не удается.

2). Преимущество имеет технология использования порошков легированных сталей, в которых каждая частица представляет собой сплав и процессы гетеродиффузии при спекании отсутствуют, как и концентрационные неоднородности. Это позволяет резко повысить свойства сталей.

Таким образом, для получения оптимальных механических свойств спеченных материалов, как углеродистых, так и легированных, необходимо, чтобы при спекании структура материала была приведена в равновесное состояние.

Одним из путей ускорения процессов гомогенизации структуры может быть применение менее концентрированных добавок, чем чистые вещества.

3). Легирующие компоненты можно вводить в железную основу и методом инфильтрации. Прессование порошков железа или сплавов железа с последующей пропиткой и заполнением пор жидкими металлами или сплавами применяется при изготовлении большой группы конструкционных изделий (шестерен, втулок, стаканов, гаек, ступиц и др.).

4). Используются также процессы диффузионного поверхностного легирования за счёт ХТО при поступлении легирующего элемента из засыпки, в которую помещают насыщаемую заготовку.