Композиционные спеченные антифрикционные материалы - Федорченко И.М.
Скачать (прямая ссылка):
Испытания проводились на образцах 4 X 5 X 40 мм, спрессованных из порошков нержавеющих сталей марок Х17Н2, Х18Н9, Х23Н18, изготовлен иых методом металлотермического восстановления. Спекание образцов до пропитки серой проводилось в среде водорода с точкой росы —45° С при температуре 1200° С в течение 2 ч (варианты 1—3). Образцы, подвергающиеся пропитке серой, непосредственно после прессования (вариант 4) выдерживались при 350° С в течение 60 мин и затем спекались 10 мин при 850, 950, 1050, 1100 и 1200° С.
Пропитка серой производилась во всех случаях в расплаве при тем-пер.пурс 135—1400 C в течение 45 мин. Нагрев для сульфидирования образной вариантов 1—3 осуществлялся в среде осушенного водорода по следующему режиму: посадка в печь при 250° С, подъем температуры до 400° С, выдержка при этой температуре 60 мин, подъем до 600° С и выдержки 30 мин.
Исследования поведения образцов в процессе изготовления, их физиком ехини чески х свойств, структуры и микроиапряжений II рода показали, 4-ю уровень энергии остаточных напряжений в пористом каркасе, генерируемых различными видами деформации, в значительной степени или и сі на активность сульфидирования и характер образующихся структур.
Из табл. 98 видно, что образцы непосредственно после прессования (позиции 2) и после спекания и допрессовки до 13% пор (позиция 5) имеют плотность дислокаций до 1010—10й см~2, что соответствует плотности дислокаций в порошках, полученных напиливанием армко-железа, слали или вольфрама.
H процессе сульфидирующего отжига происходит поглощение серы металлическим каркасом и частичное ее выгорание. Потери серы у различных марок нержавеющих сталей неодинаковы. У ферритно-мартен-ситной стали Х17Н2 они значительно меньше, чем у аустеиитных. Причем потери у недефирмироваииых образцов (вариант 1) достигает 99%, а у деформированных (варианты 2, 3) — значительно меньше (60—
7»
195
При металлографическом исследовании микроструктуры образцов недеформирован-иых сталей обнаружено небольшое количество Мелких включений сульфидов, трудно различимых при увеличении в 1350 раз. У деформированных образцов (варианты 2 и 3) найдено значительное количество сульфидов, залегающих у поверхностей пор и на стыках частиц (рис. 147, см. вклейку) [497, 573j. Образование сульфидов в образцах варианта 4 представлено на рис. 148 (см. вклейку), из которого видно, что активное образование сульфидов происходит уже при 350° С.
Повышение температуры сульфидирую-щего спекания до 600° G резко снижает электрическое сопротивление и повышает прочность за счет улучшения качества контактов между частицами (рис. 149) [497]. Спеканпе пропитанных серой образцов при 700— 1200° G сопровождается дальнейшим улучшением межчастичных контактов, о чем свидетельствуют увеличение усадки, понижение электросопротивления, повышение твердости и ударной вязкости (табл. 99).
Эти данные показывают возможность успешного совмещения процессов спекания и сульфидировапия [413].
Спекание образцов из нержавеющей стали в присутствии серы позволяет получить после спекания при температуре 950° С такие же значения прочности и электропроводности, как и для стали без серы после спекания при 1200° С. Однако стали, спеченные в присутствии серы, имеют более низкую ударную вязкость.
Присутствие серы активирует процесс спекания, что можно объяс-
200 А 00 600 800 1000 t,°C 6
Рве. 149. Зависимость электросопротивления (а), приведенного к нулевой пористости, содержания серы (б) и прочности на срез сталей (в) от температуры сульфидирую-щего спекания:
; — хазяїв;
XlTHli.
2 — OX18H9;
3 —
Таблица 98. Характер влияния различных видов обработки на дефектность структуры и микронапряжение образцов из стали Х17Н2
а
г
Подготовка образца
в «
а а
W Во*
св Я I
81
*х
Il
Омч V- I »н —4
I
о ч
о
й..
о X go-l
І*
О X
о о
о,
а и
я "і-
5 = «
S V-
C-С
3 3 =
1
г з
4
5
Исходный порошок
Спрессованная неснечсипая заготовка из порошка стали, пористость 20%
Прессовка поело спекания при 12000G
Спеченная сталь, пропитанная серой и до-^ прессованная до пористости 30%
Спеченная сталь, допрессованная до пористости 13%
4,95
12,90 3,83
11,90
16,00
0,30 1,71
1,53 2,20
0,3 10,2
5,7 12,0
0,24 7.65
s.99
196
Тиб л и па 99. Некоторые физико-механические свойства спеченных образцов пропита иных серой '
Сталь Х23Н18 Сталь Х18Н1) Сталь X17H2
I-cL = ь ~ * 1 X Ч С >» S о S О X S X с от S S иГ «Г я О S" о C-. X «Г ее 3 Я >» о J= О X X CL я f-T X M о л О X X е «Г X Ct ев . о >> з CJ г о X Jc X о. я X Я о JS о X X в
600 ЯУ>; 9.Vi 1050 і П'Ю I 12СП j о о 0,9 1.4 3.1 4.2 189 153 94 94 92 92 &4.9 90,7 93,0 93,0 94,0 3,8 9,5 9,6 9,1 9,7 0 0,6 2,6 К 9 5,8 6,8 169 142 87 82 81 82 83 102 102 103 104 2,5 3,4 8,0 5,5 6,7 6,4 0 0,8 4,9 6,8 7,7 8,9 162 128 84 79 80 79 119 134 136 136 138 2,5 3,0 6,9 6,8 6,3 6,0
пить реакционным характером спекания и присутствием жидкой фазы сложных сульфидов. Согласно [609, 674], во время спекания между образовавшимися па активных центрах поверхности сульфидами и окислами притекают реакции
