Композиционные спеченные антифрикционные материалы - Федорченко И.М.
Скачать (прямая ссылка):
MeS + ттгМеО-> гсМе + SO2, mMeS + MeO ->- Me771OS7n + Me,
способствующие освобождению поверхности частиц металла от окислов и появлению подвижных металлических атомов, которые активируют процесс спекания. Кроме того, при спекании возможно появление жидкой фазы сульфидов или оксисульфидов металлов, которая облегчает перемещение частиц друг относительно друга. Сульфиды никеля, например, имеют температуру плавления 787° С, эвтектика сульфида железа с железом — 970—1)88° С. Плавление оксисульфидов наблюдалось при температуре 900° С [674]. Процесс сульфидирования порошковых нержавеющих сталей можпо осуществить также за счет введения в шихту порошков сернистых соединений металлов, например дисульфида молибдена. При спекании дисульфид молибдена активно взаимодействует с элементами стали с образованием гетерогенной структуры, состоящей из аустенита, легированного молибденом, сульфидов железа и хрома, а также молибденсодер-жаших питерметаллидов и карбидов.
Борирование. Разработано несколько методов нанесения боридных покрытий на металлы и сплавы: диффузионное борирование из твердых, жидких и газообразных сред, электролитическое борирование и наплавка, напыление борндои на поверхность деталей. Наиболее простым и удобным способом для создания насыщенных бором слоев на поверхностях деталей трения является диффузионное борирование в порошкообразных смесях.
В этом случае в качестве борсодержащих реагентов применяются порошки бора, ферробора или ферроборалла и смесь карбида бора с бурой. Лучшие результаты получены при использовании смеси из 16% буры и 84% карбида бори [408]. Перед введением в смесь бура предварительно прокаливается и просеивается через сито с размером ячеек около 40— 50 мкм. Смешивание производится в смесительном барабане с размольными телами в течение 4 ч.
Скорость процесса насыщения поверхности бором зависит от состава борируемого материала, температуры, длительности процесса и других фак'іорои. Для пористых материалов скорость процесса борпрования уве-
197
в результате протекания реакции как на виетней поверхности .-л и при проникновении газовой фазы внутрь пор. "^іЙз^ено влияние температуры борирования на величину привеса, объемные изменения изделий, ударную вязкость и электросопротивление ш^шгтт образцов размером 5 X 4 X 40 мм из порошков нержавеющих пористых wp* ц F сталей марок Х17Н2^ Х23Н18, X18IT15
и ХЗО [499, 601]. Образцы имели пористость 20%, спекались с одновременным борированием в среде водорода с точкой росы —20—25° С, в засыпке, содержащей 16% буры и 84% карбида бора, в предварительно борированных контейнерах из нержавеющей стали. Температуры спекания варьировались в пределах от 800 до 1100° С при выдержке от 2 до 8 ч.
Зависимость привеса образцов в результате насыщения бором от температуры приведена на рис. 150 [499]. Увеличение привеса, наблюдаемое с повышением температуры спекания до 900—950° С, сменяется уменьшением в интервале температур 900—1000° С, при нагреве до более высоких температур снова имеет место увеличение. Такой ход процесса можно объяснить закупоркой пор в результате поглощения бора по достижении температур 900— 950° С и уменьшением в связи с этим фронта диффузии. Дальнейшее возрастание привеса при температурах выше 1000° С связано с появлением трещин в борированном слое и с дальнейшим повышением диффузионной подвижности атомов с ростом температуры.
Насыщение образцов бором сопровождается значительным увеличением их объема в результате роста боридно-го слоя и образованием борпдных включений, обладающих большим удельным объемом (рис. 150, б). Борирование сопровождается улучшением контактов между частицами порошка, что приводит к повышению ударной вязкости и# уменьшению электрического сопротивления (рис. 150, в, г). Пониженное значение ударной вязкости образцов сталей Х18Н15 и Х30 объясняется более высоким содержанием в них углерода (0,53 и 0,22% соответственно), приводящим к образовали? карбоборидов сложного состава (Fe, Cr)3(C, В) и Me23(C, В)б IZoZ, о01].
В результате борирования поверхностные слои приобретают высокую микротвердость (рис. 151). Микроструктура поверхностного борированпо-го слоя дана на рис. 152, а места включений боридов в материале — па рис. 153 (см. вклейку) [499, 601]. Как показывают приведенные результаты, оптимальная температура борирующего спекания нержавеющих
900 1000 6
800 900 1000 t.°C г
Рис. 150. Зависимость привеса (а), изменения объема (б), ударной вязкости (в) и удельного электрического сопротивления (г) образцов нержавеющих сталей от температуры Оорирующего спекания (время выдержки 4 ч):
J-X 18Hi5; 2 — ХЗО; S — Х23НІ8; 4 — Х17Ш.
198
сталей 950° С. Получаемые при этой температуре боридные слои имегот достаточную глубину п хоршее сцепление с основой, ударная вязкость и мтткротвердость основы материала высокие. Повышение температуры бо-рирующего спекания часто приводит к оплавлению образцов или растрескиванию борированного слоя.
О механизме процесса борпрования еще нет единого мнения. При борировании в смеси буры и карбида бора предполагается протекание реакций [90, 317]
