Билет 10

1. Способы введения легирующих компонентов в состав конструкционных материалов.

-Дисперсионное упрочнение, твёрдосрастворное упрочнение, образование интерметаллидов.

1.В Виде порошка в смеси Fe-C (гетеродиффузия). Структурообразование стали происходит при спекании. Но полная гомогенизация при спекании требует использования тонких порошков, высокой температуры и длительности спекания. Однако даже при выполнении этих условий часто полной гомогенизации при спекании достигнуть не удается. Например, даже 30 – часовая выдержка при 1250°С оказалась недостаточной для растворения частиц хрома в горячепрессованной стали.

2.Введение из связанного состояния - порошков лигатур (гетеродиффузия). Скорость гетеродиффузии из связанного состояния выше, чем из свободного. (Т и ,степень гомогенизации -).

3.В виде порошков легированной стали (нет лигатур, просто ТФС), полученной распылением- самые лучшие свойства. Например, W-Cu – перегиб до 10%, т.е. после 10% прочность падает, при этом при увелич. сод. W увелич. сод. интерметаллидов.

4. Инфильтрация в пористую основу Fe-C. Легкоплавкий металл или сплав, растекаясь по поверхности заготовки, впитывается порами, в результате чего образуется беспористое изделие с точными размерами и формой. Чаще всего пористость не сквозная. Основной материал прессовки и пропитывающий материал должны обладать ограниченной растворимостью. Инфильтрация разработана для Fe-Cu, Fe-латунь, Fe-C-Cu, Fe-C-латунь, бронза. Инфильтрация поверхностная. Чтобы не было роста размера применяют каркас Fe+5%Cu, а пропитку-Сu+8%Fe. Т.о. исп-ся взаимонасыщ. порошки, т.е. не будет роста.

5. Введение компонентов при ХТО (насыщ. засыпки при спекании, после спек.). Легирующего элемента потсупает из засыпки, в которую помещают насыщаемую заготовку. Таким способом осуществляют хромирование, силицирование, титанирование деталей. Гнедостаток – насыщ. легир. эл-том только пов0ных слоёв 9мах 1-3 мм).

6. совместное восстановление оксидов.

2. Основные группы конструкционных материалов на основе алюминия.

1.Спеченный алюминиевый порошок (САП), представляющий собой композиционный материал, алюминиевая матрица которого дисперсно-упрочнена включениями Al₂O₃ (6 – 23%), обладающий высокой жаропрочностью. 7% - САП – 1, 10-11% - САП – 2, 13-14% - САП – 3 (жаропрочность, прочность, технологичность, коррозионная стойкость, возможно применять для изготовления реакторов ТВЭЛов)

2.СПАК - жаропрочный мат-л на основе Al с добавками Сu(0,6-1,7%), Mg(0,8-4,5%) в присутствии Al203. Жаропрочность до Т=400град, в=350-440МПа

3.САС-жаропрочен до Т=450град.Al+(25-30%)Si+(5-7%)Ni. Свойства растут за счет выпадения интерметаллидов Al-Ni, в=310-400МПа

4. М.б. легированный Сr (до 1,5%), Ti (0,2-0,3%), V (0,2%),W,Nb.

4.Al-Zn(6,5%)-Mg(2,5%)-Cu(1,5%)(0,5%)Co Самая высокая прочностьв=700-835МПа,высокая пластичность=6-12%.

Билет 11

1. Характеристика видов ТМО порошковых сталей.

ТМО сочетает пластическую деформацию и последующую термическую обработку. Пластическая деформация может проводиться различными способами: экструзией, прокаткой, штамповкой и др. ТО – закалка. Ещё одни механизм – за счёт снижения или ликвидации пористости, а затем наклёп + ТО.

Порошковые стали могут подвергаться таким же видам ТМО, как и литые. Наибольше распространены в порошковой металлургии следующие схемы ТМО: предварительная термомеханическая обработка (ПТМО), высокотемпературная термомеханическая обработка (ВТМО), комбинированная термомеханическая обработка (КТМО).

1. ПТМО включает обработку давлением при Т_комн и последующую термическую обработку (закалку), причем термическая обработка может быть отделена от деформации сколь угодно большим промежутком времени (холодная ОМД).

2. ВТМО включает нагрев до температуры, соответствующей области стабильного аустенита (выше точки А_с3), деформацию в этой области (горячая ОМД) и немедленную закалку на мартенсит.

3. КТМО объединяет оба предыдущие вида ТМО: холодную пластическую деформацию, нагрев выше точки А_с3, деформацию и немедленную закалку.

Особенности ТМО – связаны с наличием пор,: чем выше П, тем больше степень деформации (не менее 70%).

2. Сравнение способов введения углерода в состав Fe – C материалов.

1. В виде порошка сажи (элементное состояние). Сажа смешивается с железом и послед. прессуется и спекается. Структура стали – в зав-ти от состава. Недостатки: затруднённость получения однородной шихты из-за разницы в плотности сажи и железа (2,3 и 7,8),т.е. будет высокое отношение объема железа к объему графита (32:1), что значительно увеличивает путь диффузии углерода. Эти недостатки приводят к тому, что вместо желательной перлитной структуры часто получают структуру, содержащую большое количество Ц+Ф, и весьма нестабильные свойства.

2. Из связанного состояния – в виде порошка лигатуры – белого чугуна. Чугун – из отходов после обработки чугунной дроби. Разугоживают порошок железа, прессуют и спекают. Тут отношение объема железа к объему углеродсодержащего компонента составляет всего 2,3:1, т.е. будет равномерное перемешивание и быстрый процесс гомогенизации. Для равновесной структуры достаточна Т_спек 1100 - 1150 ° С. Преимущество - при 1100 ° С коэффициент диффузии углерода из чугунных частиц в 1,5 раза выше, чем из графита, при примерно одинаково энергии активации. Ускорение диффузионных процессов позволяет получать более равномерную структуру и более высокую прочность материала.

3. Исп-ние распыленной стали. С связан с Fe в процессе получения порошка, т.е. нет гомогенизации при спекании, будет ТФ спекание. Наиболее равновесная структура и наибольший уровень прочности свойств спеченной стали можно обеспечить используя порошок эвтектоидной стали, полученной распылением расплава. В этом случае каждая частица представляет собой сплав и процессов гетеродиффузии при спекании не происходит.

4. Введение при цементации – ХТО, когда углерод поступает из твердого или газообразного карбюризатора. Наиболее часто используют твердый карбюризатор – древесный уголь, а засыпка, в которую помещают изделия, представляет смесь древесного угля с 20 – 25 % ВаСО₃ и 2 – 3 % СаСО₃. Цементацию проводят при температуре 950 - 1000° С, в ряде случаев ее совмещают со спеканием. Особенностью этого способа введения углерода в состав материалов на основе железа является неравномерность состава науглероженного слоя и ограниченная толщина его. Толщина слоя – несколько мм.