Термическая обработка порошковых сталей

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 9Следующая ⇒

Для порошковых сталей возможно применение различных видов термической обработки. Наличие пористости в изделиях вызывает необходимость ряда условий: нагрев под закалку необходимо вести в защитных средах или вакууме время нагрева и время выдержки должно быть на 20-30 % больше, чем для литых сталей аналогичного состава, вследствие пониженной теплопроводности необходимы повышенные скорости охлаждения.

Принципиальное отличие закалённых порошковых сталей от беспористых состоит в том, что если твёрдость у порошковых сталей после закалки повышается (как в беспоритых сталях соответствующего химического состава), то прочность либо повышается несущественно по отношению к спечённому состоянию, либо даже несколько понижается. В порошковых сталях при закалке на величину и распределение закалочных напряжений будут оказывать влияние поры, межчастичные границы, химическая неоднородность.

Это влияние проявляется в крайне неравномерном распределении в изделиях внутренних напряжений, появлении их пиков в устьях пор и других дефектах структуры, что снижает вязкость и способствует хрупкому разрушению.

Повышение прочности в закалённых сталях происходит только после отпуска с температур, обеспечивающих снятие закалочных напряжений. Установлено, что максимальная прочность закаленных порошковых сталей достигается после проведения отпуска в интервале температур 200-450 º С.

Скорость охлаждения при термической обработке оказывает решающее влияние на структуру и свойства изделий, поэтому она строго устанавливается в зависимости от назначения обработки и требований, предъявляемых к термически обрабатываемым изделиям. При закалке в масле твёрдость ниже, чем при закалке в воде, но наблюдается повышение прочности. Объясняется это тем, что более «мягкая» закалка в масле снижает величину и неоднородность внутренних напряжений и обеспечивает более устойчивое состояние структуры по сравнению с закалкой в воде. Охлаждение в масле при закалке в большинстве случаев не обеспечивает получение мартенситной структуры, а соответственно высокой прочности и твёрдости.

Преимущество воды в качестве закалочной жидкости заключается в том, что она, обладая высокой охлаждающей способностью в интервале температур 650-550 º С, подавляет диффузионное превращение аустенита в области его минимальной устойчивости.

Это свойство воды является особенно ценным для порошковых сталей в связи с пониженной устойчивостью аустенита. Одновременно повышенная охлаждающая способность воды в области температур 300-100 º С не обеспечивает равномерного охлаждения, способствует появлению в закалённых изделиях внутренних трещин, а также трещин и «мягких» пятен на поверхности.

Температура нагрева при термической обработке оказывает большое влияние на структуру и свойства обрабатываемых порошковых сталей, поэтому она устанавливается в зависимости от состава стали, её пористости и назначения обработки. Температура нагрева под закалку для углеродистых и низколегированных сталей выше точки Ас3 на 60-80 º С. Оптимальная температура отпуска связана также с пористостью, с увеличением пористости сталей температура отпуска повышается.

Порядок выполнения работы

3.8.1 Ознакомиться с образцами деталей, изготовленных методом порошковой металлургии.

3.8.2 По излому сделать выводы о равномерности спекания образца, наличии оплавления, окисления.

3.8.3 Просмотреть под микроскопом микрошлифы порошковых сталей в нетравленом виде и травленные.

3.8.4 Описать наличие пор, их форму, размеры, распределение по объёму изделия.

3.8.5 Определить и записать микроструктуру стали, металлические фазы, наличие неметаллических включений.

3.8.6 По маркировке определить химический состав порошковых сталей.

3.8.7 Определить массу и объём порошковой детали. Вычислить относительную плотность, % и пористость П, %.

Относительная плотность определяется отношением плотности спечённого изделия к плотности компактного сплава

где γ – плотность спрессованного или спечённого изделия, г/см³;

γ к - плотность того же изделия в беспористом состоянии (компактного сплава), г/см³.

П = 100 – θ

3.8.8 Измерить твёрдость HB спечённых образцов порошковой стали.

Содержание отчета

3.8.1 Цель работы.

12.8.2 Характеристика основных процессов порошковой металлургии.

12.8.3 Описание микроструктуры образцов порошковой стали.

12.8.4 Расчёт плотности и пористости спечённого образца.

12.8.5 Результаты измерения твёрдости.

12.8.6 Выводы.

12.9 Контрольные вопросы

12.9.1 Что такое порошковая металлургия?

12.9.2 Преимущества и недостатки метода порошковой металлургии.

12.9.3 Технологическая схема получения изделий методом порошковой металлургии.

12.9.4 Сущность процесса формообразования.

12.9.5 Методы формования заготовок.

12.9.6 Назначение процесса спекания. При каких температурах и в каких защитных средах ведётся спекание? Внешние признаки спекания.

12.9.7 Какова структура порошковых сталей?

12.9.8 Маркировка порошковых сталей.

12.9.9 Классификация и области применения порошковых материалов.

Лабораторная работа № 4

Изучение технологии изготовления деталей методом порошковой металлургии

Цель работы

Ознакомиться с технологией изготовления изделий из порошковых материалов на основе железа и меди, маркировкой, свойствами и применением.

Общие сведения

Основные понятия

Порошковой металлургией называются отрасли, охватывающие производство металлических порошков, а также изделий из них или их смесей с неметаллическими материалами, при этом основной компонент не доводится до расплавления.

Преимущества порошковой металлургии по сравнению с другими методами изготовления деталей машин и приборов состоят в следующем: получение изделий, которые невозможно изготовить никакими другими методами (фильтры, пористые подшипники, контакты из псевдосплавов на основе тугоплавких металлов и др.); экономия материалов, возможность получения исходных материалов из отходов металлургической и машиностроительной промышленности (например, стружки, окалины и т.п.), получение изделий без дальнейшей механической обработки, что приводит к значительному снижению себестоимости материалов и готовой продукции.

Метод порошковой металлургии включает следующие технологические операции: 1) получение порошков; 2) приготовление шихты (смешивание); 3) формообразование (прессование или прокатка) заготовок; 4) спекание; 5) дополнительная обработка (механическая, химико-термическая и др.).

При производстве порошковых деталей необходимо учитывать сложность конфигурации изделия (приложение А). Иногда рентабельным производство становится уже при годовом выпуске в несколько тысяч изделий (например, в случае VII группы сложности), а иногда – только при выпуске 100-300 тыс. изделий некоторых типов I-III групп сложности.

Недостатки метода порошковой металлургии: нестабильность свойств, трудность изготовления крупногабаритных и сложных по форме изделий и другие.

Порошки металлов являются основными исходными материалами для изготовления порошковых изделий. Промышленностью выпускаются металлические порошки: железный, медный, никелевый, хромовый, кобальтовый, вольфрамовый, молибденовый, титановый, ниобиевый, циркониевый и другие.

Основные методы получения порошков можно разделить на физико- химические и механические.

Металлические порошки характеризуются физическими и технологическими свойствами, химическим составом. К физическим свойствам металлических порошков относятся: форма и размер частиц порошка, гранулометрический состав, удельная поверхность частиц порошка и т.д. Форма частиц может быть сферической, осколочной, дендритной, волокнистой и другой в зависимости от химической природы металла и способа получения.

Гранулометрический состав порошка – это соотношение частиц разных размеров (фракций), выраженное в процентах. От гранулометрического состава в сочетании с другими свойствами зависят плотность, текучесть, прессуемость, усадка при спекании и физико-механические свойства готовых изделий.

Под удельной поверхностью частиц порошка понимают суммарную поверхность всех частиц порошка, взятого в количестве единицы объема или массы.

Технологические свойства порошков характеризуются насыпной плотностью, текучестью, прессуемостью. Насыпная плотность (γ, кг/м3) – это плотность единицы объема свободно насыпанного порошка. Относительная плотность (θ, %) – отношение насыпной плотности к удельной плотности компактного материала.

Текучесть характеризует способность порошка заполнять собой определенную форму. Определение текучести порошка основано на регистрации скорости истечения навески порошка (50 г) через калиброванное отверстие. Измеряется в граммах в секунду.

Прессуемость порошка характеризуется двумя факторами: формуемостью и уплотняемостью. Хорошая уплотняемость порошков облегчает прессование, так как при этом требуется меньшее давление для достижения заданной плотности, а при хорошей формуемости получаются более прочные и неосыпающиеся заготовки. Существенное влияние на прессуемость оказывают размеры и форма частиц порошка.

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 Следующая ⇒