Лабораторна робота № 6 одержання та вивчення властивостей конструкційних спечених матеріалів

Одним із поширених типів спечених виробів є конструкційні матеріали деталей машин та механізмів, які умовно можна розділити на дві групи:

І- матеріали, які замінюють звичайні вуглецеві та леговані ста­лі, чавуни та кольорові метали;

2- матеріали із спеціальними властивостями - високою зносостійкістю, жароміцністю, корозійною стійкістю, ід спеціальними магнітними та електричними характеристиками, з великою щільністю й іншими влас­тивостями.

Основним вихідним матеріалом для деталей першої групи є порошок заліза, у який в ряді випадків додають легуючі елементи для активізації процесів спікання або одержання необхідних властивостей.

Прошки заліза можуть легуватися міддю у кількості І...10%. з метою збільшення міцнистних властивостей та стабілізації усадки. При одночасному легуванні заліза міддю та графітом збільшуєтьс твердість та міцність виробів та суттєво зменшується їх ріст у процесі спікання. Останнє пов’язане з тим, що наявність вуглецю зменшуює взаємну розчинність міді та заліза.

Легування карбонільним нікелевим порошком помітно підвищує міц­ність та ударну в’язкість матеріалу. Особливе підвищення цих властивостей має місце при одночасному легуванні міддю та нікелем.

Підвищення фізико-технічних властивостей конструкційних виробів також досягається за рахунок хіміко-термічної та термомеханічної обробки.

При пресуванні та спіканні виробів з конструкційних матеріалів мають місце процеси, які розглянуті в лабораторних роботах роботах 4 та 5.

У ряді випадків пресуванню передує відпал порошків , внаслідок чого зменшується кількість дефектів, відновлюються оксиди, відбувається рафінування хімічного складу у зв’язку з вигоранням вуглецю та інших домішок. Температура відновлення, як правило, не перевищує 0,5...0,6 температури плавлення. У разі завищення температури чи збільшення тривалості відпалу знижується внутрішньочастинкова пористість і по­гіршується здатність до ущільнення та знижується їх активність при спіканні.

Експериментальна частина

Мета роботи - дослідити умови одержання високощільних виробів зі відпаленого і невідпаленого порошку заліза та вивчи­ти вплив легуючих елементів на їх властивості.

Матеріали та устаткування

1. Порошок заліза та легуючих елементів; 2 - технічні ваги; 3 - гідравліч­ний прес; 4 - прес-форма; 5 - піч спікання; 6 - твердомір; 7 - оптичний мікроскоп.

Порядок виконання роботи

Залежно від поставленого завдання дослідження проводиться відпал порошку заліза, або одержання залізо-мідних і мідно-залізних порошків сплавів із оксидів відповідних металів. Тривалість операції і робоча температура задаються студентові під час виконання роботи.

Із порошків заданого складу готується шихта. Зразки пресують під тиском 10, 20 і 40 кН/см². Спікання проводять у середовищі водню. Спікання зразків із порошку заліза чи сплавів на його основі проводять при температурі 1000...1300 ^оС. При цьому у залежності від складу матеріалу спікання може проходити як у твердій фазі, так і у присутності рідкої фази. Процес спікання відбувається в трубчастій печі з карборундовими нагрівниками за різних режимів, тривалість і температура спікання котрих визначається введеними до складу шихти легуючими елементами.

Результати визначення лінійної та об'ємної усадки, густина, пористість і твердість за Брінелем заносять до таблиці 6.1.

Металографічний аналіз зразків виконують після приготування шліфів на металографічних мікроскопах МІМ-8 або МІМ-І0.