Композиционные спеченные антифрикционные материалы - Федорченко И.М.
Скачать (прямая ссылка):
Показано, что закономерности изменения общей и открытой пористости композиции медь — олово — графит в функции температуры спекания не однотипны. Зависимость P0* IРоб = 1(T) характеризуется минимумом, который с возрастанием удельного давления прессования смещается в сторону более низких температур (рис. 140). Причем для давлений прессования 30 и 40 кГ/см2 в области температур спекания 800—850° С процесс закрытия пор идет наиболее интенсивно. При повышении температуры спекания объем открытых пор увеличивается, и при 860° С для всех рассматриваемых плотностей пористость остается в основном открытой.
Режим спекания влияет и на конечное содержание некоторых легирующих элементов, которые могут испаряться или выгорать в процессе нагрева. Графит вводится наиболее часто в антифрикционные материалы в широких пределах (от 1 до 30% и более). При спекании он частично выгорает в результате взаимодействия с окислами, присутствующими в металлических порошках. При введении его в материалы на железной
186
основе он частично растворяется с образованием структуры перлита или отдельных включений цементита. Количество выгорающего графита зависит от температуры, времени спекания и среды, а также от количества я состава окислов в порошках.
Повышение температуры спекания при прочих равных условиях увеличивает количество выгоревшего графита для всех составов. Максимальное выгорание графита при температуре спекания 11000G и выдержке 1 ч может достигать 2% Для составов, содержащих 6 и 9% графита [62, 169].
Таким образом, с учетом влияния того пли иного фактора, состава материала п требуемых свойств определяют температуру спекания каждого конкретного материала п изделия с тем, чтобы обеспечить заданную форму и размер изделия из спекаемого материала.
Спекание в присутствии жидкой фазы. Опыт производства изделий из спеченных материалов показывает, что с повышением содержания в железе графита (до 3% н более) температура спекания должна быть уменьшена до 1050" С, так как существует опасность потери формы образца из-за его оплавления и образования литых структур в результате появлення легкоплавкой эвтектики [553]. Например, для системы железо — графит температура образования эвтектики равна 1144, для системы железо — никель — графит — 1173, для системы железо — молибден — графит — 1070° С [152]. Вследствие наличия микрообъемов с увеличенным содержанием введенных компонентов появление жидкой фазы при спекапии следует ожидать при более низких температурах, чем температура плавления эвтектики. Присутствие небольшого количества жидкой фазы активирует процесс спекания, но в ряде случаев приводит к изменению формы образца (короблению) или выпотеванию.
Спекание металлографитовых композиций с содержанием графпта свыше 5 мас.% рекомепдуют вести в присутствии жидкой фазы для более качественного формирования контактов металл — графит и получения более высокой прочности [862]. Образующаяся при спекании жидкая фаза не удерживается в смеси из-за несмачиваемости графита и профильтровывается к основе образца или выступает из него в виде капель. Появление жидкой фазы интенсифицируется с повышением температуры спекания, содержапия графита и использованием мелких фракций порошков графита и металла. У материалов композиции никель — железо — графит при температурах 1150 и 1200° С поверхность образцов оплавляется, металлическая основа выпотевает. При температуре 1220° С металл сосредоточивается внизу образца, а при 1250° С образец расплавляется.
Для предотвращения выпотевания в металлографитовых материалах различных составов следует использовать поверхностно-активные добавки {церии, магний, барий, кальций) в количествах 1 — 3% [862]. Кальцин ььодится в виде кремнекальциевой лигатуры, применяющейся при раскислении алюминиевых сплавов и чугуна, и содержит 55% кремния и
980 1020 1060 IWO Т,К
Рис. 140. Зависимость отношений открытой пористости к общей от температуры спекания композиции медь — олово — графит:
I — после прессования при 20 к Г/см2 (начальная пористость 32%); 2 — при 30 кГ/см2 (начальная пористость 22%); 3 — при 40 кГ/см2 (начальная пористость 16%).
187
$2% кальция. Введение этих добавок улучшает смачиваемость графита металлом.
Лигатура влияет на технологические свойства композиционных мате-риалов (прессуемость, уплотняемость, усадку и пр.), изменяя плотность и прочность образцов, поэтому для каждого состава требуется подбирать оптимальное количество и вид поверхностно-активной присадки.
Вылотевание имеет место и при спекании свинцовистых бронз с избытком свинца. Необходимо соблюдать определенное отношение количества жидкой фазы, что регулируется введением свинца и пористостью спекаемого брикета. На рис. 141 показана область пористости, которая
исключает возможность выпотевапия /7,?- ^ ПРИ различных содержаниях свинца
.;? [82? гл t Малая пористость и образование
2Q\ S1 *:V4'•=.". г.} изолированных пор тормозят процесс
*,%У*\/.'/ усадки материалов в присутствии жид-V;*/ кой фазы и вызывают их рост, который
