Композиционные спеченные антифрикционные материалы - Федорченко И.М.
Скачать (прямая ссылка):
Преимуществом метода является отсутствие необходимости применения защитной газовой среды, так как в результате кратковременности процесса (не более 1 мин) выделяющиеся при нагреве заготовок газы защищают изделие от окисления. Спекание производится стопками колец в многовитковом индукторе. Износостойкость поршневых колец, изготовленных таким методом, намного выше износостойкости колец из серого чугуна.
В работе [191] предложено спекать антифрикционные материалы на основе алюминия, меди или бронз с легирующими добавками молибдена, вольфрама и серы, методом пропускания электрического тока через порцию порошка, помещенную в пресс-форму и прижимаемую небольшим давлением. Спекание происходит под влиянием тепла, выделяющегося при прохождении тока. Для изготовления сложных композиционных антифрикционных материалов перспективен недавно разработанный метод электроразрядного спекания, заключающийся в пропускании через предварительно спрессованную заготовку импульсного тока по определенной программе [582, 599].
Характеристика защитных сред. В практике порошковой металлургии из множества защитных сред применяются в основном водород, диссоциированный аммиак, газообразные углеводороды (эндо- и экзогазы, конвертированный природный газ) и вакуум, значительно реже — инертные газы (табл. 95) [ll? 217].
Влияние защитной среды при спекании проявляется в изменении химического состава материала, например в выгорании неметаллических составляющих (графита, серы, сульфидов), или в науглероживании безуглеродистых материалов при спекании в конвертированном газе лиоо
[358].
182
¦prim* гактеых сред
0O1. % CH4, % о„ % Прочие примеси, % Точка росы, °С Сравнительная стоимость, %
0,3^-4,5 <1,0 1,0—2,0 1,0--1,5 1,0 0,4—0,5 0,05—0,10 H2O 0,5 H2O 0,01 NH3 0,02 —60 —20 До —40 —40 +20 4-20 +20 100 30-50 3—10 5—20 8—10
— — — — —61 —76 —90 —
— — — —
других углеродсодержащих средах. В табл. 96 приведено изменение в составе материалов на основе железа с пористостью 20%, спеченных в различных средах [114]. Конечный состав материала существенно зависит от его исходного состава и состава защитной среды при спекании, что в итоге отражается на свойствах готового изделия и изменении линейных размеров спекаемого брикета.
T а б л и п а 96. Содержание углерода и серы в материалах после спекания
Спекаемый материал Определяемый элемент Содержание углерода и серы после спекания, о/ /0
Вакуум (1O-я мм рт. ст.) Аргон Водород Диссоциированный аммиак Конвертированный природный газ
Ж IJOристое '-общ 0,09 0,07 0,15 0,08 0,37
г ^связ 0,08 0,05 0,14 0,06 0,35
ЖГр1 0,74 0,79 0,78 0,74 0,75
г ^связ 0,72 0,76 0,76 0,70 0,72
ЖГр2 ^общ 1,75 1,80 1,74 1,70 1,61
г У'СВЯЗ 0,55 0,66 0,68 0,76 0,98
Ж J рЗ ^обш 2,66 '2,81 2,63 2,63 2,71
с* ^связ 0,25 0,32 0,77 0,73 0,71
Ж1."1 ^обш 0,08 0,23 0,26 0,26 0,47
^сияз 0,05 0,18 0,20 0,24 0,43
S 0,21 0,48 0,51 0,48 0,51
ЖГрІКІ с 'Общ 0,94 1,07 1,11 1,15 1,28
Г ЬЯ і 0,81 1,00 1,02 1,08 1,20
S 0,35 0,77 0,57 0,79 0,77
Спекание малоуглеродистых сплавов (железо — графит, железо — медь — графит, железо—чугун и др.) в средах конвертированного природного газа, эпдогаза, водорода или диссоциированного аммиака сопровождается обезуглероживанием поверхностного слоя изделия. Подача и печь спекания защитной газовой среды повышенной влажностп может привести к недопустимому обезуглероживанию изделий в горячей зоне или к окислению их поверхности в холодильнике печи. Поэтому газ перед подачей в печь следует подвергать глубокой осушке силикагелем плп алюмогелем. При содержании в защитном газе более 1,5% СОг необходима дополнительная очистка его-, так как присутствие СОг может послужить причиной образования паров воды.
183
АЖАЖвоетъ*— важнейший параметр защитной газовой среды, ее обыч-^¦МШКШДОТ определением точки росы с помощью влагомеров. Очень
ihm
1ый потенциал газовой среды по отношению к с пек г
аемо-
mv интервалу" Он представляет собой равновесное содержание связанного тмвояа [в %) в данном материале, окруженном газовой средой с задан-^і^влением, составом, температурой. .R0/ гп
Неосушенный конвертированный газ с о7о гіги и 1,Ь7о CO2 имеет дон температуре 927° G углеродный потенциал по отношению к железу, павнын 0,2% С, а при более высоких температурах спекания — еще более * * низкий [175]. Поэтому такой газ
Таблица 97. Влияние природного газа, го к аядогазу, на содержание структуру спеченного материала
Пркроя-шый гая. % ЇЇГГ% Микроструктура спеченного материала
0 0,60 Пластинчатый перлит с
70% феррита
1 0,74 То же с 50% феррита
*> 0,90 » > с 25% феррита
4 1,03 » » с 15% феррита
6 1Л0 » » с 5% феррита
в качестве защитной среды можно использовать только для спекания безуглеродистых материалов типа железо, железо — медь и др.
При недостаточно строгом регулировании влажности и углеродного потенциала' защитного газа при спекании железо-графитовых композиций получаются материалы с нестабильной структурой и большим количеством феррита или цементита (ряс. 136, см. вклейку). Применение эндогаза с точкой росы от —5 до —7° С прп спекании железографита (с 1,5% G) снижает содержание углерода в конечном материале до 0,5—0,6%, что соответствует структуре с содержанием 60—70% феррита. Добавка к эндогазу состава 37% H2, 21% СО, 0,7%) CH4, 0,5% O2, остальное азот сопровождается увеличением содержания углерода в спеченном материале и уменьшением доля феррита в структуре (табл. 97) [91].
