Композиционные спеченные антифрикционные материалы - Федорченко И.М.
Скачать (прямая ссылка):
125
г
Рис. 82. Кинетические кривые усадки металлографитовых композиций: « - Ni8 - Fe0 — 30 об.% С (1-а), Ni8 — Fen — 50 об.% С (Jf'—Л'); б — Nia — Cu3 — —К» Об.% С {1-s), Nl8 - Cu3 - 50 об.% G (2'—4')l в — Fe8 - Ni8 — 30 об.% С (J-J), Fe8 — Ni8 — 50 об.% С (J'-4'). в — Nl„ — Fe11 — go 0б.% С (1—4), Nl14-Fe14-SO о6.% С (!'— 4'У, AJ'—1050; - ИОО; Л,5'-115в; 4,4'-1200; J—1258* а
1250
-12 1050
1150 t,°C
1150
a о
Рис. 83. Зависимость линейных, изменений материалов от температуры:
а — Ni3- Cu (Л, Ni9-Cu—30 об.% G (2), Ni9 — Cu — 50 об.% С (3), Ni3 — Беэ (4),
Ni5
FeB — 30 об.% G (5), Ni3 — FeR —
50 об.% С (6)\ б—Niк—FeK—30 об.% C(J), NiK — FeK — 50 об.% С (2), Fe3 — Ni3 —
30 об.% С (3), FeB_ Ni3- 50 об.% G (4).
С повышением содержания графита для всех композиций наблюдается объем-вый рост брикетов. Взаимодействие графита, железа и никеля при температурах спекания приводит к образованию твердых растворов. Очень большое содержание графита нарушает металлпческпй контакт настолько, что между частицами не образуется металлической связи. Это затрудняет диффузию п усадку (рпс. 84).
Степень структурообразования и концентрационной неоднородности была оценена с помощью рентгеноструктурного и металлографического анализов, а также методом мпкротермо-э. д. с. [195, 196]. Установлено, что спеканпе безграфптовых систем никель — медь и никель — железо сопровождается образованием твердых растворов, степень гомогенизации которых увеличивается по мере повышения температуры и времени спекания и особенно активно протекает для материалов системы никель — медь. В результате спекания при температуре 1200° С в течение 1 ч этот сплав находится в состоянии, близком к равновесному. Введение графита существенно задерживает процесс диффузии в сплаве, поэтому требуются более высокие температуры пли длительные выдержки при спекании, чтобы обеспечить равновесное состояние твердого раствора. В микроструктуре сплавов, спеченных при температурах 1050—1200° С, отмечается неравномерное распределение пор и графита, хорошо .выявленные границы зерен металлической основы (рис. 85). С увеличением количества графита до 50 об.% в микроструктуре сплавов наблюдаются отдельные металлические частицы в графите, что указывает на отсутствие непрерывного металлического каркаса (рис.85, б, см.вклейку).
Применяемые режимы спекания не приводят к полной гомогенизации сплавов Ni—Fe, Fe—Ni, Ni-Fe-C и в образцах остается неоднородность по составу (табл. 67). Введение графита в сплав никель — железо при каждой температуре спекания уменьшает параметр решетки. Это свидетельствует об образовании в результате диффузии растворов никеля с меньшим содержанием железа по сравне-С,о6.% нию с материалами без графита. Средняя концентрация железа в растворе слабо меняется с изменением температуры спекания, происходит лишь гомогенизация твердых растворов. Полное выравнивание концентрации при нагревании происходит в течение длительного времени. Гомогенный раствор никеля в железе при введе*
0
20
АО
Рис 84. линейных Ni — Ya — 1050 (1),
Зависимость величины изменений сплавов С нри температурах 1100 (2), 1150 (3J1 а также сплавов Ni — Cu — С при температурах 1050 (4), 1100 (5), 1150 (ОJ и 1Z00 (7) от содержания графита.
127
Тібхшця 67. Детые реитгеноструктурного анализа композиций Ni — Fe — с, сяечеяшых Щ* р**вых температурах____________
Кокоомщяя 9 Параметр решетки, А
1050* С 1100° с 1150° С 1200° С
Ншжель — железо Н«кеяь — железо — графит 3,534 3,529 3,5366 3,530 3,541 3,529 3,540 3,530
нии дисперсных добавок образуется при температуре спекания 1300° С в течение 9 ч.
Металлографическим методом установлено, что введение больших количеств графита в смесь порошков никеля и железа приводит к пятнистой структуре с разной степенью травимости. Наблюдается формирование участков — белых областей с нетравящейся структурой.
В ряде случаев при травлении белых областей удалось выявить типичные мартенситные иглы (рис. 86, см. вклейку), подтверждающие присутствие мартенсптной структуры, хотя наличие остаточного аустенита не исключено [196].
Таким образом, при введении больших количеств графита (10 мас.% и более) структура металлографитовых материалов, состоящих более чем яз двух компонентов, характеризуется высокой степенью гетерогенности из-за образования элементов структуры, отличающихся высокой концентрационной неоднородностью.
Кроме того, графит играет роль восстановителя окислов (_VZ°is73 = — 15,7 ккал), более активного, чем водород (Д?°із7з = = 0,8 ккал). Графит снижает содержание окислов в железе, особенно FeO.
В бронзографитовых и меднографитовых композициях влияние графита на процесс спекания проявляется в механическом торможении диффузионных процессов в результате экранирующего действия графита и сокращения количества участков контакта медь — медь или медь — олово. Как отмечают в работе [179], общий характер спекания смеси медь— олово в присутствии графита остается неизменным и завершается образованием твердого раствора, однако все стадии процесса сдвигаются в область более высоких температур.
