Повышение износостойкости при многокомпонентном легировании порошковых сталей Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

ISSN 0321-2653 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ РЕГИОН.

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. 2007. № 6

УДК 621.762:669.14.018.256

ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ПРИ МНОГОКОМПОНЕНТНОМ ЛЕГИРОВАНИИ ПОРОШКОВЫХ СТАЛЕЙ

© 2007 г. В.Ф. Мыльнев, Е.О. Фатун

Применение многокомпонентного легирования при повышении физико-механических свойств порошковых материалов в настоящее время представляет научный и практический интерес [1]. Однако такая технология связана со значительными экспериментальными трудностями (высокая стоимость легирующих элементов, разработка и изготовление специализированной оснастки для насыщения).

С целью определения влияния нескольких элементов на процесс диффузии и выявления наиболее оптимальной технологии были проведены многочисленные опыты по насыщению порошковых сталей марганцем по способу [2], но с применением ферромарганца и перманганата калия. При выборе оптимальной технологической последовательности получения го-рячедеформированного порошкового материала учитывалось, что источник насыщения должен обладать возможно большей однородностью в распределении элементов. Исходя из этого была принята во внимание следующая схема получения заготовки: СХП-СП-ГШ--ДНМ(+ферромарганец+КМп04)-Т0 (в масло), где СХП - статически холодное прессование порошковой шихты; СП - спекание прессовки при температуре 1200 °С; ГШ - горячая штамповка; ДНМ - диффузионное насыщение марганцем с применением ферромарганца и перманганата калия; ТО - термическая обработка (закалка в масло).

При выборе термообработки учитывалось влияние некоторых факторов на свойства материала. Для снятия остаточных напряжений после ГШ следовало бы провести отжиг, но, как известно, данный процесс сопровождается повышением локальной концентрационной неоднородности элементов по объему. Следовательно, отжиг не производился.

В специальной технической литературе [3] имеются соответствующие данные по диффузионному легированию марганцем горячедеформированных порошковых сталей с различной концентрацией углерода и различными технологическими схемами. Сравнение характеристик износостойкости порошковых материалов, полученных диффузионным легированием по различным схемам как с применением одно-компонентного легирования, так и многокомпонентным легированием, т.е. с использованием катализаторов, показано на рисунке.

Однокомпонентное легирование марганцем проводилось по аналогии с технологической схемой [2], но с разным содержанием углерода: СХП+СП+ГШ+ +ЭХО+ДНМ+ТО, где ЭХО - электрохимическая очистка поверхности заготовки (растворение оксидов), в нашем случае такая очистка не производилась, так как

используемые катализаторы способствуют удалению оксидов и примесей на поверхности заготовки.

Для определения износостойкости легированных ГДПМ проводились испытания в режиме сухого трения на машине СМЦ-2 по схеме «вал - колодка». Величину линейного износа определяли при помощи индикатора часового типа через каждые 1000 м пути трения. На рисунке представлены результаты исследований образцов с содержанием углерода 1 и 1,5 % (по массе).

мкм/км

30

20"

10-

1

2

3

7

Диаграмма сравнительной износостойкости порошковых сталей при Р = 8 МПа и V = 0,68 м/с: 1 - 4 — с содержанием углерода 1 % (по массе); 5 - 8 — 1,5 % (по массе)

Технологические схемы приготовления образцов: 1,5 - СХП+СП+ГШ+ЭХО+ДНМ+ТО; 2,6-СХП+СП+ГШ+ЭХО+ДНМ(+ферромарганец)+ТО;

3,7 - СХП+СП+ГШ+ЭХО+ДНМ(+КМп04)+Т0;

4,8 - СХП+СП+ГШ+ЭХО+ +ДНМ(+ферромарганец+КМп04)+ТО.

Анализ диаграмм свидетельствует о том, что применение многокомпонентного легирования, т.е. добавление катализаторов в ванну ионных расплавов хлористых солей, приводит к значительному повышению показателей износостойкости сталей всех исследованных составов.

Литература

1. Мыльнев В.Ф., Фатун Е.О. Особенности многокомпонентного легирования порошковых сталей // Сб. молодых ученых. Новочеркасск, 2006.

2. Патент 2242372. Россия. Способ легирования порошковых материалов / Величко А.Г., Скориков А.В., Гайдама-кин В.А. Опубл. 20.12.2004 г.

3 Величко. А.Г. Диффузионное легирование марганцем горячедеформированных порошковых сталей: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. Новочеркасск, 2004.

Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)

19 июля 2007 г.

0