Композиционные спеченные антифрикционные материалы - Федорченко И.М.
Скачать (прямая ссылка):
Однако, как показано в работе [230], при взаимодействии серы и железа в зависимости от температурных условий и среды возможно существование ряда фазовых составляющих. Для подтверждения этого на поверхности пластинок методом вакуумного напыления наносились слои железа и серы толщиной 800—1000 A, которые нагревались или непосредственно в электронном микроскопе, или на воздухе в присутствии парой воды. В пленках, содержащих 15% серы, прогретых на воздухе до 120° С, появлялись тонкодисперсные образования FeS04 и у-РегОз. В интервале температур 120—400° С линии сульфата железа ослабляются и после 400° G исчезают; линии окисла у-?в20з усиливаются.
В остывшей пленке после нагрева ее до 500° С кроме окислов V-Fe2O3, Fes04 и а-?в20з обнаружена моногидроокись железа 6-FeO(OH), имеющая гексагональную решетку. Образование сульфата железа наблюдалось нри нагреве как в вакууме, так и на воздухе в присутствии паров воды.
Характер влияния серы на структуру и свойства спеченного железа и железографита однотипен [403] и определяется изменением формы и распределения неметаллических сульфидных включений в структуре материала. С повышением содержания серы включения сульфидов из изолированных округлых (при содержании серы до 0,4%) превращаются в каркасно расположенные в междоузлиях зерен (S до 0,9—1%); при более высоком содержании серы — обволакивают границы зерен (рис. 93, 94t см. вклейку) [553]. Последнее расположение обусловливает резкое уменьшение прочности материала, тогда как изолированные включения или включения в междуузлиях зерен способствуют заполнению пор, увеличению общего числа контактов и даже некоторому повышению твердости и прочности (рис. 95) [401].
135
Упрмтоощвб действие малых количеств серы (до 0,8—1%) в мате-Ж иа основе желеэа можно объяснить прежде всего тем, что суль-Ut фаза взаимодействует с присутствующими на поверхности частиц окабяакн железа и другими примесными атомами, образуя эвтектические легкоплавкие соединения (Fe—FeS, FeO-FeS и др.). Спекание ведется при температурах, превышающих температуру их плавления, в результате чего они коагулируют, скапливаются в порах, междуузлиях зерен, заполняя их. но н рафинируют границы зерен и улучшают качество меж-
5
IW 3:
30 40
см -о 0
0,8
с 4
0 2«: *<* 140
100
Рис 95. Зависимость предела прочности (1), твердости (2), прочности на сжатие (S) ш ударной вязкости (4) железографита марки ЖГр1 от содержания серы при введении элементарной серы (а) и сернистого железа (б) в шихту.
частичных контактов. Это, в частности, проявляется в повышении ударной вязкости материала (рис. 95), а также в повышении теплопроводности сульфидированных материалов [79, 384].
Выгорание углерода в присутствии серы уменьшается (табл. 71) [403]. Последнее способствует образованию более стабильных тонкоднс-п ере ных перлитных структур (см. рис. 94, в, г), микротвердость которых несколько выше, чем у несульфидированиого железографита и составляет 150—180 кГ/мм2. Микротвердость сульфидных включений равна 245— 430 кГ/мм2, т. е. выше микротвердости аналогичных сульфидов в пористом железе.
Таблица 71. Содержание кислорода, углерода и серы после спекания субсидированного железографита в различных защитных средах
Атмосфера спекания Среднее содержание кислорода, % Общее содержание углерода в материале, % Общее co;njp жаыие серы %
С серой Без серы
Вакуум Аргон Водород Водород с засыпкой Al2O3 Водород с комбинированной засыпкой смесью AIj1O3 H- С Водород с засылкой древесным углем Аммиак диссоциированный Засыпка из твердого углерода 0,35 0,21 0,22 0,18 0,12 0,24 0Д9 0,42—0,34 1,04 0,65 0,76 0,82 1Д4 1,29 0,91 0,99—1,08 0,78 0,77 0,62 0,75 1,06 1,29 0,79 0,95—1,18 0,71 0,67 0,53 0,58 0,53 0,58 0,58 0,60—0.S7
сДт^ве^ брикете "ислорода. графита и серы о*-
Степень взаимодействия серы или сульфидов и основы материала завесит от ее химического состава, физического состояния и состава защитной среды, в которой проводится спекание. Так, при введении серы в порошковый материал из предварительно спеченной нержавеющей стали (типа Х18Н9, Х23Н18) обычио сера взаимодействует слабо и при отжиге заготовок, проводимом для обеспечения процесса сульфидирования, в большей степени выгорает.
Однако можно создать условия, повышающие реакционную способность сплава. К ним относятся увеличение площади реакционной поверхности, повышение концентрации дефектов кристаллического строения, а также негомогенность порошков сплава по химическому составу в исходном состоянии. Эти условия создаются, если сера вводится в исходную смесь порошков и производится прессование, приводящее к увеличению концентрации дефектов кристаллической структуры.
При последующем нагреве заготовок в защитных газовых средах совмещаются процессы спекания и сульфидирования. В этом случае наблюдается активация процесса спекания, что обусловливает снижение температуры спекания от 1250 до 950° С, причем уменьшается электросопротивление и повышаются твердость, прочность и коррозионная стойкость спеченных материалов. Однако пластичность и ударная вязкость стали несколько снижаются (табл. 72) [497].
