Файл: Мизери, А. А. Эксплуатация текстильного оборудования с деталями из пористых спеченных материалов.pdf

Особенности окисления пористых материалов на основе железа и никеля исследовались Р. А. Андриевским и М. А. Дмитриевой [12], П. Д. Данковым и Н. К. Андрюшенко [13] и др.

Так, для пористого железа отмечается более интенсивное окис­ ление при 600° С, чем при 800° С, что объясняется закупоркой устьев пор и прекращением доступа кислорода во внутренние области образца. При более высоких температурах (1000° С) снова наблюдается значительное окисление, что объясняется ин­ тенсивным образованием окалин на поверхности образца. Иссле­ дование коррозионной стойкости пористых нержавеющих сталей Х23Н18, Х17Н2, ОХ18Н9 и 1Х18Н9Т, изготовленных из восста­ новленных порошков, было выполнено А. Л. Андриевским и В. П. Копыловой [14]. Наиболее коррозионностойкой оказалась аусте­ нитная сталь Х23Н18. Самую низкую коррозионную стойкость имели образцы стали 1Х18Н9Т. Это, как и низкая окалиностой­ кость, может быть связано с отмечавшейся ранее плохой спекаемостью порошка 1Х18Н9Т и соответственно малой величиной кон­ тактов между частицами в спеченных брикетах.

Коррозионная стойкость сталей Х17Н2 и ОХ18Н9 примерно одинакова, с той только разницей, что в 10%-ном растворе H2SO4 образцы стали Х17Н2 полностью рассыпались после пятичасовой выдержки.

Растворимость пористых порошковых сталей в растворах HN03, NaOH и в воде невелика. По данным ЦНИИТмаш пори­ стые, в частности железографитовые, материалы обладают высо­ кими антифрикционными свойствами: низким коэффициентом трения, хорошей прирабатываемостью, износостойкостью и высо­ кими предельно допустимыми нагрузками [15].

Железографитовые втулки с пористостью 22—28% удовлетво­

Для изготовления различных деталей в настоящее время на­ чинают применять спеченные материалы, состоящие из смеси же­ лезного и чугунного порошков. Экспериментальные исследования и опыт работы показывают, что из смеси железного и чугунного порошков можно получить конструкционные материалы, облада­ ющие достаточно высокой прочностью и твердостью, но незначи­ тельным удлинением.

Технология производства этих материалов включает приготов­ ление смеси железного порошка с 20—30% чугунного порошка. Первое прессование производится при давлении 4—6 т/см2 и предварительное спекание — при температуре 650° С. Затем ма­ териал подвергают дополнительному прессованию при давлении 8—9 т/см2 и вторичному спеканию при температуре 1200° С.

При наличии в смеси 30% чугунного порошка предел прочно­

18

прочности при растяжении 21—31 кгс/мм2 и удлинением порядка

0,5—2%.

Присадки меди не только улучшают прочностные свойства, но позволяют также уменьшить изменение размеров при спекании вследствие снижения усадки.

Находят применение также изделия, изготовленные методом порошковой металлургии из латунного и бронзовых порошков. Из­ делия, изготовленные из латунных порошков, имеют различные составы с содержанием меди до 90% и цинка от 10% и более.

Некоторые свойства изделий, изготовленных из латунных по­ рошков, представлены в табл. 9.

Т а б л и ц а 9

Для улучшения обработки резанием изделия, изготовленные из латунного порошка, содержат до 1,5% свинца. Увеличение коли­ чества фосфора способствует повышению пластичности готовых изделий, хотя это приводит к снижению твердости, что видно из данных табл. 9.

Структура железографитовых композиций оказывает решаю­ щее влияние на их свойства — прочность, коэффициент трения и износостойкость. Железографитовые композиции до спекания со­ ответствуют серым ферритным чугунам и отличаются от них лишь наличием пористости и отсутствием металлического контакта между частицами. Наиболее благоприятной структурой железо­ графитовых композиций после спекания является перлитовая. Ма­ териалы, обладающие такой структурой, имеют высокие прочност­ ные показатели и хорошую износостойкость. Выбор режима охлаждения обусловливает структурообразование в железографи­ товых композициях.

Особенности структуры пористых спеченных материалов

Обычно порошковые материалы состоят из частиц самой раз­ личной формы и разных размеров. Методы производства порош­ ков влияют на форму частиц.

Так, при вихревом методе, как правило, получаются частицы округлой формы с относительно гладкой поверхностью; при элект­

ролитическом методе получаются частицы угловой формы, а по­ рошки, изготовленные методом восстановления, имеют шерохова­

тую, сильно развитую поверхность.

Различие в размерах и форме частиц порошка определяет раз­ личие в их поведении при прессовании, спекании и влияет на механические свойства. Это различие сильно сказывается на так называемой вторичной структуре пористых материалов, т. е. на их пористости и распределении пор по размерам.

При изучении пористых спеченных и других материалов и ус­ тановлении закономерности протекания через поры масел, распла­ вов и других жидкостей (фильтры и подшипники скольжения) многие исследователи используют большой опыт, накопленный в области фильтрации через грунт, принимая при этом ряд допу­ щений.

Обычно при гидродинамическом исследовании фильтрации че­ рез грунт исходят из предложения, что все поры грунта имеют цилиндрическую форму и расположены параллельно друг другу. В этом случае грунт называют идеальным или считают состоя­ щим из одинаковых по размерам шарообразных частиц — тогда этот грунт называют фиктивным.

Для определения примерных границ, в которых может изме­ няться пористость, Слихтер, а позже Фрейзер и Грейтон вычис­ лили величину пористости материала, состоящего из правильных сферических частиц одного размера, но с различной укладкой. Интересно отметить, что размер частиц при этом допущении не определяет величину пористости. Пористость зависит только от плотности укладки зерен.

Рассматривая пористость фиктивного грунта, Слихтер [17] со­ ставил пространственный элемент этого грунта из восьми шаров одинакового диаметра. Центр каждого шара расположил в вер­ шине ромбоэдра, грани которого являются ромбами с длиной, равной диаметру шара. В зависимости от расположения шаров изменяется угол ромба, причем его крайнее значение 90° — при наиболее свободном расположении шаров и 60° — при самой плот­ ной укладке.

Это выражение является основной формулой Слихтера, из ко­ торой следует, что пористость фиктивного грунта зависит не от величины шаров, а от их расположения, характеризуемого углом 0.

20