Композиционные спеченные антифрикционные материалы - Федорченко И.М.
Скачать (прямая ссылка):
Неравномерная плотность изделий, особенно сложной формы, может послужить причиной появления мягких участков поверхности. Для избежания этого необходимо пли интенсифицировать охлаждение, или обеспечить более равномерное распределение плотности.
Пониженная прокаливаемость пористых материалов должна учитываться при выборе охлаждающих сред, а именно необходима более интенсивная циркуляция закалочных сред, применение воды вместо масла и т. д. Отжиг изделий из железоуглеродистых материалов рекомендуется в случав изготовления их методом динамического горячего прессования, так как в этом случае возможна незавершенность диффузионных процессов перед ирессоваппем, неравномерность структуры в отдельных частях изделия в результате различных условий охлаждения в холодной матрице, а такяге местный наклеп [165]. Режим и условия отжига выбираются с соблюдением требований безокислительного нагрева и с учетом химического состава и назначения материала.
Отжиг при температурах, на 20—30° G превышающих температуру критических точек, может проводиться для измельчения структуры, сфе-роиднзации цементита, повышения пластичности и вязкости материала, если высокая температура спекания привела к значительному росту зерен.
При изготовлении втулок^направляющих клапана широко применяется отжиг па зернистый перлит материалов композиции железо — медь — графит и железо — медь — графит — сера. Структура таких материалов после отжига представляет собой ферритную матрицу, в которой расположены глобули зернистого цементита, а при наличии серы — сульфид-иы<- включения, соседствующие с цементитными образованиями, и поры (рис. 143, см. вклейку).
Отжиг осуществляют после спекания материала по режимам, которые определяются исходным составом и структурой спеченного материала, и заключается обычно в нагреве деталей в защитной среде до температуры 700-790° С в течение 1—2 ч [80, 81, 85]. Отжиг на зернистый перлпт улучшает обрабатываемость материала, повышает его износостойкость п теплопроводность, но снижает прочпостные свойства изделий из-за разупрочнения металлической основы [79].
Следует отметить, что возможности существенного влияния на свойства спеченных антифрикционных материалов за счет дополнительной пх термической обработки используются еще недостаточно. В настоящее время количество антифрикционных изделий на основе железографита, подвергаемых в производстве термической обработке, не превышает 10—15%. Целесообразно дальнейшее развитие работ в этом направлении. Для проведения термической обработки можно использовать существующие печи
190
для спекания, однако при массовом производстве более экономичны специализированные автоматические печи. Термическую обработку изделий простой формы (например, поршневых колец) эффективно проводить с помощью индукционного нагрева. При этом не нужна специальная защвт= ная газовая среда. Кратковременность нагрева и выделение большого количества углеродсодержащих газов из внутренних частей нагреваемой заготовки исключают возможность окисления изделия. В ряде случаев при небольшом объеме производства применяется нагрев под термическую обработку в ящиках с засыпкой, предохраняющей детали от окисления.
Химико-термическая обработка
Общая характеристика процесса. Методы химико-термической обработки были применены для повышения свойств железографитовых подшипников [632]. Изучены следующие процессы: пропитка пористого железа в расплавке серы при температуре 130—135° С и последующий нагрев до 600— 7(Ю" С для сульфидпрованпя в среде водорода с выдержкой 15 мин; суль-фиднроваиие пористого железа в засыпке из смеси сернистого железа (И7%) и красной кровяной соли (3%) при температуре 570° G с выдержкой Г) ч; сульфнднрование при температуре 520—530° G в среде газообразного сероводорода в течение 30 мин; азотирование при температуре 620° С в среде аммиака, дпссоцпированного на 50—60%.
При испытаниях на износостойкость в лабораторных, стендовых и эксплуатационных условиях в моторах, велогенераторах и стартерах нод-ліипники из железографита, обработанные этими методами, дали при ис-пытаиии па трение в два-три раза меньший износ, чем подшипники из бронзо- и железографита без химико-термической обработки. На основании этих работ в 1956 г. было организовано промышленное производство сульфидированных железографитовых вкладышей.
Принципиально все виды химико-термической обработки литых металлов применимы її к изделиям, изготавливаемым методами порошковой металлургии. Но наибольшее внимание привлекают такие методы, как науглероживание, сульфидирование, азотирование, нитроцементация, хромирование и борирование. Существенное отличие процессов химико-термической обработки изделий из порошков заключается в более высокой скорости и большей глубине насыщения изделий в результате наличия в материале пористости, развитой поверхности пор и высокой концентрации дефектов кристаллической структуры, а также в возможности осуществления процессов насыщения во всем объеме материала, если в исходную шихту перед прессованием вводятся элементы, которые в процессе последующего нагрева прессовок реагируют с основным металлом. Насыщение по всему объему возможно и при пропитке предварительно •подготовленного металлического пористого каркаса легкоплавким веществом (например, серой), которое при последующем более высокотемпературном нагреве вступает в реакцию с материалом пористой заготовки.
