Конструкционные инструментальные порошковые материалы реферат

Обновлено: 02.07.2024

Порошковая технология – это широкая область получения дисперсных тел, применяемых в разнообразных отраслях производства – порошковой металлургии, керамической промышленности, получении пищевых и лекарственных продуктов, удобрений, топлива, строительных материалов и др. /2/. Вследствие некоторого внешнего сходства технологии порошковой металлургии с технологией керамического производства, изделия, изготавливаемые методами порошковой металлургии, широко известны также под названием металлокерамических.

Содержание работы

Введение 3
1 Методы изготовления порошковых материалов 5
2 Методы контроля свойств порошков 9
3 Основные закономерности прессования 15
4 Технологические режимы спекания 19
5 Применение порошковых материалов 21
Заключение 23
Список использованных источников 24

Содержимое работы - 1 файл

контрольная по материаловедению.doc

«СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Контрольная работа

По предмету: Технологические дисциплины

Выполнил: студент 1 курса,гр.93-06

Факультета Педагогического образования

Отчество: Гусейн кызы

Проверил: Доцент, К.П.Н

Порошковая металлургия занимается изготовлением металлических порошков и разнообразных изделий из них. Характерной особенностью порошковой металлургии как промышленного метода изготовления различного рода материалов является применение исходного сырья в виде порошков, которые затем прессуются (формуются) в изделия заданных размеров и подвергаются термической обработке (спеканию), проводимой при температурах ниже температуры плавления основного компонента шихты /1/.

Основными элементами технологии порошковой металлургии являются следующие:

получение и подготовка порошков исходных материалов, которые могут представлять собой чистые металлы или сплавы, соединения металлов с неметаллами и различные другие химические соединения;
прессование из подготовленной шихты изделий необходимой формы в специальных пресс-формах, т.е. формование будущего изделия;
термическая обработка или спекание спрессованных изделий, придающее им окончательные физико-механические и другие
специальные свойства.

В производственной или исследовательской практике иногда встречаются отклонения от этих типичных элементов технологии, например совмещение операций прессования и спекания, пропитка пористого брикета расплавленными металлами, дополнительная механическая и другая обработка спеченных изделий и пр. Однако основной принцип технологии – применение исходной порошковой шихты и спекание ниже температуры плавления основного элемента, образующего спрессованное тело – остается неизменным /1/.

Метод порошковой металлургии обладает рядом преимуществ:

возможность изготовления материалов, содержащих наряду с металлическими составляющими и неметаллические, а также материалов и изделий, состоящих из двух (биметаллы) или нескольких слоев различных металлов;
возможность получения пористых материалов с контролируемой пористостью, чего нельзя достигнуть плавлением и литьем.

Наряду с преимуществами порошковой металлургии следует отметить и недостатки, затрудняющие и ограничивающие широкое ее распространение. К основным недостаткам следует отнести высокую стоимость порошков металлов и отсутствие освоенных методов получения порошков сплавов – сталей, бронз, латуней и пр. Изделия, получаемые из металлических порошков, вследствие пористости обладают повышенной склонностью к окислению, причем окисление может происходить не только с поверхности, но и по всей толщине изделия. Металлокерамические изделия обладают также сравнительно низкими пластическими свойствами (ударная вязкость, удлинение) /3/.

Порошковый материал – совокупность частиц металла, сплава или металлоподобного соединения с размерами до 1 мм, находящихся во взаимном контакте и не связанных между собой /4/.

Все сыпучие тела состоят из частиц и межчастичных (внешних) пор. Частицы порошков, в свою очередь, могут подразделяться на более мелкие структурные элементы. Металлические частицы практически всегда содержат примеси, распределенные как по поверхности, так и в виде внутренних включений, и часто имеют внутричастичные поры.

Частицы могут иметь самую разнообразную форму. Можно подразделить различные структуры на три основные группы:

волокнистые или игольчатые частицы, длина которых значительно превышает их размер по другим измерениям;
плоские частицы (пластинки, листочки, таблицы), длина и ширина которых во много раз больше толщины;
равноосные частицы с примерно одинаковыми размерами по всем измерениям.

Частицы отделены одна от другой порами (межчастичными) и контактными промежутками. Поры в непрессованных порошках занимают обычно 70-85% всего объема. Кроме пор межчастичных, порошки могут иметь и внутричастичные поры. Размер межчастичных пор увеличивается с повышением размера частиц и уменьшением плотности их укладки.

Вследствие значительного размера удельной поверхности количество поверхностных примесей на единицу массы (главным образом окислов) у порошков, особенно тонких, значительно больше, чем у компактных тел. В порошках также имеются и внутричастичные примеси – включения загрязнений, окислов и т.п. Возможно также механическое загрязнение порошков отдельными частицами примесей /5/.

Производство порошка – первая технологическая операция метода порошковой металлургии. Существующие способы получения порошков весьма разнообразны – это делает возможным придания изделиям из порошка требуемых физических, механических и других свойств. Также метод изготовления порошка определяет его качество и себестоимость. Выделяют два способа получения порошков: физико-химические и механические.

К физико-химическим методам относят технологические процессы производства порошков, связанные с глубокими физико-химическими превращениями исходного сырья. В результате полученный порошок по химическому составу существенно отличается от исходного материала. К физико-химическим методам относятся: электролиз, термическая диссоциация карбонильных соединений, восстановление оксидов твердыми восстановителями и газами, метод испарения и конденсации и др.

Под механическими методами получения порошков понимают технологические процессы, при которых в результате действия внешних механических сил исходный металл измельчается в порошок без изменения его химического состава. Чаще всего используется измельчение твердых материалов в мельницах различных конструкций. К механическим методам относят: измельчение металла резанием, размол в шаровых мельницах, измельчение в вихревых мельницах, дробление в инерционных дробилках, распыление струи жидкого металла паром, водой, сжатым газом.

Более универсальными являются физико-химические методы, но в практике порошковой металлургии четкой границы между двумя методами получения порошка нет. Чаще всего в технологическую схему производства порошка включаются отдельные операции как механических, так и физико-химических методов получения порошка.

Получение металлических порошков путем восстановления из оксидов является наиболее распространенным, высокопроизводительным и экономичным методом /6/.

Восстановление – процесс получения металла, материала, вещества или их соединений путем отнятия неметаллической составляющей (кислорода или солевого остатка) из исходного химического соединения /4/.

Порошки, получаемые восстановлением, имеют низкую стоимость, а в качестве исходных материалов при их получении используются рудные концентраты, оксиды, отходы металлургического производства. Эта особенность метода восстановления обусловила его широкое практическое применение. В настоящее время этим методом получают порошки многих металлов /6/.

В общем случае химическую реакцию восстановления можно представить:

MeX + B ↔ Me + BnXm ± Q,

где Х – неметаллическая составляющая,

В – восстановитель (углерод в виде кокса, сажи, древесного угля, природных газов; Н2; СО; СО2; активные металлы) /4/.

Восстановление металлов из оксидов может производиться твердыми или газообразными восстановителями. К числу активных газообразных восстановителей относятся водород, окись углерода и различные газы, содержащие СО и Н2. В качестве твердого восстановителя используют углерод и металлы, имеющие большее химическое сродство к кислороду: натрий, кальций и магний. Восстановление одних металлов при помощи других, имеющих большее сродство к кислороду, называется металлотермией.

Среди восстановителей углерод (благодаря низкой стоимости и простоте процесса восстановления) находит широкое применение. Недостатком процесса является возможность науглероживания восстанавливаемых металлов, что ограничивает этот процесс. Восстановление углеродом наибольшее распространение имеет при получении порошков железа, хрома, вольфрама и некоторых других металлов, а также при непосредственном получении порошков из оксидов карбидов.

В связи с тем, что металлы по восстановимости оксидов разделяются на легко восстановимые (медь, никель, кобальт, железо, вольфрам и молибден) и трудно восстановимые (хром, марганец, ванадий, алюминий, магний), для восстановления многих оксидов требуются более сильные по сравнению с углеродом восстановители. Нередко для получения порошков, не загрязненных углеродом, например, порошков кобальта, вольфрама, молибдена, в качестве восстановителя применяется водород.

Независимо от восстановителя метод получения порошков восстановлением является гибким процессом. Частицы порошков получаются губчатыми в виде многогранников с сильно развитой поверхностью, которые благодаря большой пористости хорошо прессуются. Размеры частиц определяются температурой восстановления: чем ниже температура, тем мельче получаются частицы порошков.

Восстановление металлических оксидов металлами применяется только в том случае, когда восстановление углеродом или газом является невозможным или непрактичным /6/.

2.1 Химические свойства

Химические свойства порошков зависят от содержания основного металла или основных компонентов, входящих в состав комплексных порошков, а также от содержания примесей, различных механических загрязнений и газов. Также важными химическими особенностями порошков являются их воспламеняемость, взрываемость и тоскичность.

Предельное количество примесей в порошках определяется допустимым содержанием их в готовой продукции. В металлических порошках содержится значительное количество газов (кислорода, водорода, азота и др.) как адсорбированных на поверхности, так и попавших внутрь частиц в процессе изготовления или при последующей обработке.

Порошковые материалы (ПМ) изготавливают путем прессования металлических порошков в изделия необходимой формы и размеров с последующим спеканием в вакууме или в защитной атмосфере при температуре (0,75. 0,8) Т где Т — температура плавления металла. Различают пористые и компактные ПМ.

Порошковые материалы на основе железа и меди используют во фрикционных изделиях (тормозные диски, накладки), которые должны иметь высокий коэффициент трения, высокую прочность, большую износостойкость. для повышения коэффициента трения в ПМ вводят карбиды кремния, бора, тугоплавкие оксиды. Твердым смазочным компонентом служит графит или свинец. Коэффициент трения у ПМ на основе железа 0,18. 0,4 (сплав ФМК11), на основе меди — 0,17. 0,25 (сплав МК5).

Компактные ПМ (пористость 1 . 3 %) получают из порошков углеродистой и легированной стали, бронз, латуни, титановых и алюминиевых сплавов. В маркировке ПМ из стали добавляют букву С — сталь и букву П — порошковая, в конце маркировки указывают плотность стали в процентах, СП45Х3-2 (сталь порошковая, 0.45% углерода, 3% хрома, плотность 2%).при плотности более 3% повышается порог хладноемкости, но при этом снижается предел прочности на растяжение и ударная вязкость. Из порошковых сталей изготавливают в основном небольшие детали не несущие большую нагрузку.

Кроме того порошковые материалы широко применяются при изготовлении режущего инструмента. Твердые сплавы используемые в качестве режущих элементов получают путем получают также при помощи порошковой металлургии.

Твердые сплавы по своему химическому составу делятся три подгруппы:

По механической прочности твердые сплавы в целом уступают инструментальным сталям. Предел прочности на растяжение у твердых сплавов настолько мал, что не позволяет им в рабочих условиях выдерживать растягивающие нагрузки, и они могут работать только на изгиб сжатие (см. табл. 4).

Значительно (в 2,5. . .3,2 раза) уступая инструментальным сталям по прочности изгиб, твердые сплавы обладают высоким пределом прочности на сжатие и по этому параметру соответствуют или же превосходят инструментальные стали. Из табл. 2.3 видно, что твердые сплавы подгрупп ВК и ВТТК в 1,1. 3,5 раза имеют более высокие прочностные характеристики, чем твердые сплавы подгруппы ВТК.

Природная твердость твердых сплавов. твердость, полученная непосредственно при их изготовлении без дополнительной термообработки, превышает твердость термообработанных быстрорежущих сталей и, измеренная по шкале Роквелла колеблется в пределах НRС 83…91. твердые сплавы благодаря содержанию в них тугоплавких металлов вольфрама и кобальта имеют высокую температуростойкость, что положительно сказывается на их технологических свойствах.

Таблица 4.Химический состав и физико-механические свойства твердых сплавов.

Марка	Химический состав	Плотность, г/см 3	Предел прочности	Твердость НRС	Температуростойкость, Сº
WC	TiС	TaС	Co	При изгибе σ_и, ГПа	При сжатии σ_сж ГПа
ВК3	-	-	14,8…15,3	1,00	89,0
ВК6	-	-	14,5…15,0	1,20	88,0
ВК8	-	-	14,4…14,8	1,30	87,5
Т5К10	-	12,2…13,2	1,15	88,5
Т14К8	-	11,2…12,0	1,15	89,5
Т15К6	-	11,0…11,7	1,10	90,0
Т30К4	-	9,5…9,8	0,90	91,0
Т60К6	-	6,5…7,0	0,75	90,0
ТТ7К12	13,0…13,3	1,65	-	87,0	-

Цель работы:изучить маркировку режущих инструментов оснащенных пластинами из твердого сплава.

Порядок выполнения работы:

1. Ознакомиться с теоретическим материалом по классификациикомпозиционных и порошковых материалов,твердых сплавов (сделать конспект).

2. Определить химический состав различных материалов режущих частей режущих инструментов. Данные исследования занести в таблицу:

Порошковыми называют материалы, изготовляемые путем прессования металлических порошков в изделия необходимой формы и размеров и последующего спекания сформованных изделий в вакууме или защитной атмосфере при температуре 0,75–0,8Т_ПЛ. Различают пористые и компактные порошковые материалы.

Пористыми называют материалы, в которых после окончательной обработки сохраняется 10–30% остаточной пористости. Эти сплавы используют главным образом для изготовления антифрикционных деталей (подшипников, втулок) и фильтров.

Антифрикционные порошковые сплавы имеют низкий коэффициент трения, легко прирабатываются, выдерживают значительные нагрузки и обладают хорошей износостойкостью.

Подшипники изготовляют из сплавов железа и 1–7% графита (ЖГр1, ЖГрЗ, ЖГр7) и бронзографита, содержащего 8–10% Sn и 2–4% графита (БрОГр10–2, БрОГр8–4 и др.).

Структура металлической основы железографитовых материалов должна быть перлитной, с массовой долей связанного углерода ~1,0%. Такая структура допускает наиболее высокие скорости и нагрузки при наименьшем износе подшипников. Добавка к железографитовым материалам серы (0,8–1,0%) или сульфидов (3,5–4,0%), образующих сульфидные пленки на трущихся поверхностях, улучшает прирабатываемость, уменьшает износ и прихватываемость сопряженных деталей.

Коэффициент трения железографита по стали при смазке 0,07–0,09. Подшипники из железографита применяют при допустимой нагрузке не более 1000–1500 МПа и максимальной температуре 100–200°С. Коэффициент трения бронзографита по стали без смазывания 0,04–0,07 и со смазыванием 0,05–0,007. Допустимая нагрузка 400–500 МПа и рабочая температура не выше 200–250°С.

Механические свойства железографита: σ_B=180ч300 МПа и твердость 60–120 НВ, а бронзиграфита: σ_B=30ч50 МПа, твердость 25–50 HВ.

Спеченные материалы на основе железа и меди используют и для фрикционных изделий (дисков, сегментов) в тормозных узлах. Фрикционные изделия должны иметь высокий коэффициент трения, достаточную механическую прочность и хорошее сопротивление износу. Для повышения коэффициента трения в состав фрикционных материалов вводят карбиды кремния, бора, тугоплавкие оксиды и т.д. Компонентами твердого смазочного материала служат графит, свинец, сульфиды и др.

Коэффициент трения по чугуну (трение без смазочного материала) для материала на железной основе составляет 0,18–0,40, а на медной основе – 0,17–0,25.

Фрикционные сплавы на медной основе применяют для условий жидкостного трения в паре с закаленными стальными деталями (сегменты, диски сцепления и т.д.) при давлении до 400 МПа и скорости скольжения до 40 м/с с максимальной температурой 300–350°С. Типичным фрикционным материалом на основе меди является сплав МК5, содержащий 4% Fe, 7% графита, 8% Рb, 9% Sn, 0–2% Ni.

Для работы в условиях трения без смазочного материала (деталей тормозов самолетов, тормозных накладок тракторов, автомобилей, дорожных машин, экскаваторов и т.д.) применяют материалы на железной основе. Наибольшее применение получил материал ФМК-11 (15% Cu, 9% графита, 3% асбеста, 3% SiO₂ и 6% барита), фрикционные материалы изготовляют в виде тонких секторов (сегментов, полос) и крепят на стальной основе (для упрочнения).

Широко применяют порошковые материалы для фильтрующих изделий. Фильтры в виде втулок, труб, пластин из порошков Ni, Fe, Ti, Al, коррозионно-стойкой стали, бронзы и других материалов g пористостью 45–50% (размер пор 2–20 мкм) используют для очистки жидкостей и газов от твердых примесей.

В электротехнике и радиотехнике применяют порошковые магниты на основе Fe–Ni–А1–сплава (типа алнико) и др. Свойства порошковых магнитов нередко выше свойств литых магнитов.

Большое применение в машинах для контактной сварки, приборах связи получили контакты из порошковых материалов. Для этой цели применяют псевдосплавы тугоплавких металлов (W и Мо) с медью (МВ20, МВ40, MB60, MB80), серебром (СМ30, СМ60, СМ80, СВ30, СВ50, СВ85 и др.) или с оксидом кадмия (ОК8, ОК12, ОК15) и др. Контакты отличаются высокой прочностью, электропроводимостью и электроэрозионной стойкостью. Токосъемники (щетки) изготовляют из порошков меди (или серебра) с графитом (углем).

Все больше порошковая металлургия применяется для изготовления специальных сплавов: жаропрочных на никелевой основе, дисперсионно-упрочненных материалов на основе Ni, Ai, Ti и Cr. Методом порошковой металлургии получают различные материалы на основе карбидов W, Мо и Zr.

Спеченные алюминиевые сплавы (САС) применяют тогда, когда путем литья и обработки давлением трудно получить соответствующий сплав. Изготовляют CAC с особыми физическими свойствами. САС содержат большое количество легирующих элементов (например, САС1: 25–30% Si, 5–7% Ni, остальное Аl). Из САС1 делают детали приборов, работающих в паре со сталью при температуре 20–200°С, которые требуют сочетания низкого коэффициента линейного расширения и малой теплопроводности.

В оптико-механических и других приборах применяют высокопрочные порошковые сплавы системы А1–Zn–Mg–Си (ПВ90, ПВ90Т1 и др.). Эти сплавы обладают высокими механическими свойствами, хорошей обрабатываемостью резанием и релаксационной стойкостью. Изделия из этих сплавов подвергают термической обработке по режимам Т1 и Т2 (см. c. 396).

Применяют гранулированные специальные сплавы c высоким содержанием Fe, Ni, Co, Mn, Сr, Zr, Ti, V и других элементов, мало растворимых в твердом алюминии. Гранулы – литые частицы диаметром от десятых долей до нескольких миллиметров. При литье центробежным способом капли жидкого металла охлаждаются в воде со скоростью 10 4 –10 6 °С/с, что позволяет получить сильно пересыщенные твердые растворы переходных элементов в алюминии. При последующих технологических нагревах (400–450°С) происходит распад твердого раствора c образованием дисперсных фаз, упрочняющих сплав.

Все более широкое применение получают компактные материалы (1–3% пористости) из порошков углеродистой и легированной стали, бронз, латуней, сплавов алюминия и титана для изготовления всевозможных шестерен, кулачков, кранов, корпусов подшипников, деталей автоматических передач и других деталей машин.

Свойства сталей, полученных из порошков после термической обработки, во многих случаях уступают свойствам сталей, полученных обычными металлургическими методами. Механические свойства порошковой стали зависят от плотности и содержания кислорода. При пористости более 3% заметно уменьшаются σ_В, σ_0,2, KCU, а порог хладноломкости t₅₀ повышается даже при увеличении пористости более 2%. С повышением содержания кислорода более 0,01% снижается KCU и повышается t₅₀.

Поэтому рекомендовать порошковую технологию для высоконагруженных стальных деталей нельзя. Вследствие более низких механических свойств, высокой стоимости исходного материала и энергоемкости процесса спекания порошковая конструкционная сталь может быть использована только для изготовления мало нагружаемых изделий, главным образом сложной формы.

Порошковая металлургия позволяет увеличить коэффициент использования металла и повысить производительность труда.

Экономическая эффективность достигается благодаря сокращению или полному исключению механической обработки. Вследствие высокой стоимости пресс-форм изготовление деталей машин методами порошковой металлургии эффективно только в массовом производстве.

Применение порошковых материалов рекомендуется при изготовлении деталей простой симметричной формы (цилиндрические, конические, зубчатые), малых массы и размеров. Конструктивные формы детали не должны содержать отверстий под углом к оси заготовки, выемок, внутренних полостей и выступов. Конструкция и форма детали должны позволять равномерно заполнять полость пресс-формы порошками, их уплотнение, распределение напряжений и температуры при прессовании и удалении изделия из пресс-формы.

3. ИЗГОТОВЛЕНИЕ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ

3.1. Приготовление смеси

Процесс приготовления смеси состоит из классификации порошков по размерам частиц, смешивания и предварительной обработки.

Порошки с размерами частиц 50 мкм и больше разделяют по группам просеиванием на ситах, а более мелкие порошки – воздушной сепарацией. В металлические порошки вводят технологические присадки различного назначения: пластификаторы (парафин, стеарин, олеиновую кислоту и др.), облегчающие процесс прессования и получения заготовки высокого качества; легкоплавкие присадки, улучшающие процесс спекания, и различные летучие вещества для получения детален с заданной пористостью. Для повышения текучести порошок иногда предварительно гранулируют. Подготовленные порошки смешивают в шаровых, барабанных мельницах и других смешивающих устройствах.

Предварительную механическую или термическую обработку (например, отжиг) применяют для повышения технологических свойств порошков.

Конструкционными называются стали, предназначенные для изготовления деталей машин (машиностроительные стали), конструкций и сооружений (строи-тельные стали).
Углеродистые конструкционные стали
Углеродистые конструкционные стали подразделяются на стали обыкновен-ного качества и качественные.
Стали обыкновенного качества изготавливают следующих марок Ст0, Ст1, Ст2. Ст6 (с увеличением номера возрастает содержание углерода).

Содержание работы

1. Конструкционные стали и сплавы.
1.1. Углеродистые конструкционные стали.
1.2.Легированные конструкционные стали.
1.3. Строительные низкоуглеродистые стали.
1.4. Арматурные стали.
1.5. Стали для холодной штамповки.
1.6. Конструкционные (машиностроительные) цементируемые (нитроцементуемые) легированные стали.
1.7. Конструкционные (машиностроительные) улучшаемые легированные стали.
1.8. Стали с повышенной обрабатываемостью резанием.
1.9. Мартенситно-стареющие высокопрочные стали.
1.10. Высокопрочные стали с высокой пластичностью
1.11. Рессорно-пружинные стали общего назначения.
1.12. Шарикоподшипниковые стали.
1.13. Износостойкие стали.
1.14. Коррозионно-стойкие и жаростойкие стали и сплавы.
1.15. Криогенные стали.
1.16. Жаропрочные стали и сплавы.
2. Инструментальные стали и твердые сплавы.
2.1. Стали для режущего инструмента.
2.2. Стали для измерительного инструмента.
2.3. Стали для штампов холодного деформирования.
2.4. Стали для штампов горячего деформирования.
2.5. Твердые сплавы.
3. Стали и сплавы с особыми физическими свойствами.
3.1. Магнитные стали и сплавы.
3.2. Металлические стекла (амфорные сплавы).
3.3. Стали и сплавы с высоким электрическим сопротивлением для нагревательных элементов.
3.4. Сплавы с заданным температурным коэффициентом линейного расширения.
3.5. Сплавы с эффектом "памяти формы".
4. Тугоплавкие металлы и их сплавы.
5. Титан и сплавы на его основе.
5.1. Титан.
5.2. Сплавы на основе титана.
6. Алюминий и сплавы на его основе.
6.1. Алюминий.
6.2. Классификация алюминиевых сплавов.
6.3. Деформируемые алюминиевые сплавы, упрочняемые термической обработкой.
6.4. Деформируемые алюминиевые сплавы, не упрочняемые термической обработкой.
6.5. Литейные алюминиевые сплавы.
7. Магний и сплавы на его основе.
7.1. Магний.
7.2. Сплавы на основе магния.
8. Медь и сплавы на ее основе.
8.1. Медь.
8.2. Сплавы на основе меди.
9. Антифрикционные (подшипниковые) сплавы на оловянной, свинцовой, цинковой и
алюминиевой основах.
10. Композиционные материалы с металлической матрицей.
11. Конструкционные порошковые материалы.

Тяжелонагруженные динамическими нагрузками детали изготавливают из порошков углеродистых и легированных сталей и сплавов цветных металлов с пористостью не более 2%. В этом случае проводят холодное прессование, спекание, горячее штампование, горячее прессование или химико-термическую обработку. С увеличением плотности одновременно возрастают пластичность и ударная вязкость. Изменяя пористость… Читать ещё >

материаловедение и технология конструкционных материалов. штамповочное и литейное производство

Конструкционные порошковые материалы ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Конструкционные детали являются наиболее распространенным видом продукции порошковой металлургии. Учитывая почти полное отсутствие отходов, они имеют минимальные стоимость и трудоемкость. Различают конструкционные порошковые материалы общего назначения, заменяющие обычные углеродистые и легированные стали, чугуны и цветные металлы, и материалы, обладающие специальными свойствами — высокой износостойкостью, твердостью, жаропрочностью, коррозионной стойкостью, специфическими магнитными и электрическими характеристиками. В зависимости от условий нагружения различают мало-, среднеи тяжелонагруженные детали, которые в свою очередь делятся на тяжелонагруженные статическими и динамическими усилиями.

Чем выше требования по прочности, тем меньше должна быть пористость металла. Порошковые детали делятся на четыре группы по плотности (пористости).

Тяжелонагруженные статическими усилиями детали изготавливают из порошков углеродистых или легированных сталей и цветных сплавов. Пористость материала не должна превышать 9%. Изделия получают холодным прессованием и спеканием с последующим дополнительным горячим и холодным штампованием или горячим прессованием. Применяют также пропитывание легкоплавкими металлическими расплавами с последующей термической обработкой.

На рис. 3.1 показана зависимость относительной прочности порошковых материалов а_отн = (о_пор/а_комп)0 % от их относительной плотности р_отн = (рпор/р_Комп)Ю0% при различных технологических процессах формообразования, где о_пор, р_пор — прочность и.

Рис. 3.1. Зависимость относительной прочности порошковых конструкционных материалов от их относительной плотности и технологии формообразования:

/ — статическое холодное прессование;

2 — высокоскоростное холодное прессование; 3 — горячее штампование плотность порошковых материалов; о_комп, р_комп — прочность и плотность спрессованных материалов (28, "https://referat.bookap.info").

С увеличением плотности одновременно возрастают пластичность и ударная вязкость. Изменяя пористость, можно регулировать плотность и механические свойства, подбирать материалы с заданным уровнем свойств для конкретных условий работы изделий.

Порошковые стали по механическим свойствам могут не уступать литым и кованым сталям соответствующего состава. Так, мартенситно-стареющие стали, при повышении содержания титана до 3% имеют предел прочности до 2 000 МПа.

Основой для получения порошковых коррозионно-стойких материалов обычно служат порошки сталей и сплавов определенного состава.

Перспективно использование порошков титана и его сплавов для изготовления тяжелонагруженных деталей. Высокие механические свойства порошковых изделий на основе титана (о" = = 650…900 МПа, р = 8… 16%) позволили применить их для изготовления шатунов автомобильных двигателей. Это дало возможность существенно уменьшить массу, снизить инерционные силы и повысить мощность двигателя. Из порошков титана организовано серийное производство таких деталей, как втулки, крышки, трубы для химического и пищевого машиностроения, приборостроения и др.

Читайте также: