Анализ влияния параметров термической обработки на эффективность консолидации порошковых конструкционных сталей
ВВЕДЕНИЕ
Сейчас порошковая металлургия стала на путь динамичного развития, как самостоятельной науки, раскрывающей всё новые и перспективные отрасли. Преимуществом порошковой металлургии в первую очередь, можно отметить автоматизацию процесса, высокую чистоту получаемого металлического порошка (экологическую чистоту) и продуктивность производства.
На данный момент применяются различные методы получения порошков, основополагающими считаются: механические и физико-химические. Физико-химические методы, как правило, более универсальны, тогда как механические методы, особенно распыление, очень производительны. Механические методы можно разделить на две группы: измельчение в твердом состоянии и получение порошков из расплавленного металла. Общим недостатком методов твердого измельчения является низкая производительность. Также метод распыления, отличается от вышеназванных методов тем, что он дает порошки размером 50-250 микрон и может быть использован непосредственно в производстве. К
Содержание
Введение 6
1.Литературный обзор 9
1.1 Технология получения высокоплотных порошковых материалов 9
1.2 Процессы, протекающие при спекании порошковых сталей 16
1.3 Патентный поиск 20
1.3.1 Способ получения конструкционной порошковой стали 20
1.3.2 Способ получения износостойкой конструкционной порошковой стали 21
1.3.3 Способ получения высокоплотного порошкового фосфорсодержащего материала на основе железа 23
1.3.4 Износостойкий композиционный материал на основе порошковой стали 24
Способ получения механически легированной азотсодержащей стали 25
2.Технологический раздел 27
2.1 Характеристика исходных материалов 27
2.2 Технология получения горячедеформированных порошковых сталей 28
2.3 Исследование микроструктуры горячедеформированных порошковых сталей 31
2.4 Исследование механических свойств 33
3.Механические свойства горячедеформированных порошковых сталей 35
3.1 Влияние температуры горячей допрессовки на механические свойства горячедеформированных порошковых сталей 35
3.2. Влияние на механические свойства горячедеформированных порошковых сталей степени гомогенизации порошкового материала при спекании 38
3.3. Микроструктура горячедеформированных порошковых сталей 43
3.4. Влияние термической обработки на структуру и механические свойства горячедеформированных порошковых сталей 48
3.4.1 Отжиг горячедеформированных порошковых сталей 48
3.4.2 Закалка и отпуск горячедеформированных порошковых сталей 52
4. Конструкторский отдел 56
4.1 Анализ особенностей конструкции детали и схема ДГТП 56
4.2 Обоснование параметров пористых заготовок 57
4.3 Разработка схемы СХП 58
4.4 Расчет поперечных геометрических размеров формующих элементов инструмента для ДГП и СХП пористой заготовки 59
4.4.1 Поперечные размеры формующего инструмента для ДГП 59
4.4.1.1 Определение поперечных геометрических размеров рабочей полости матрицы ДГП 59
4.4.1.2 Определение поперечных геометрических размеров стержня 59
4.4.2 Определение поперечных размеров пористых порошковых заготовок 60
4.4.3 Определение высотных геометрических размеров пористой заготовки и свободно насыпанного порошка 61
4.5 Конструирование и расчёт прессующего инструмента 62
4.5.1 Конструирование и расчёт пресс–формы СХП 62
4.5.2 Конструирование и расчёт подкладного штампа ДГП 65
Заключение 69
Перечень используемых информационных ресурсов 70
Перечень используемых информационных ресурсов
1. Королев Ю.М., Люлько В.Г. Тенденции развития порошковой металлургии последнего периода // Технологии получения и применения порошковых и композиционных функциональных материалов. Информационные технологии для интеграции образования и промышленности: Ростов–н/Д, 2003.–С.11–12.
2. Дорофеев Ю.Г., Попов С.Н. Исследование сращивания малоуглеродистой стали при динамическом горячем прессовании // Исследования в области порошковой и стружковой металлургии: Новочеркасск, 1968. С. 120–131.
3. Дорофеев Ю.Г., Попов С.Н. Исследование сращивания меди при динамическом горячем прессовании // Исследования в области порошковой и стружковой металлургии: Новочеркасск, 1968. С. 131–141.
4. Дорофеев Ю.Г., Попов С.Н. Исследование сращивания металлов при динамическом горячем прессовании // Порошковая металлургия. 1971.№2. С.4451.
5. Сращивание на контактных поверхностях при различных технологических вариантах горячей обработки давлением порошковых материалов / Ю.Г. Дорофеев, В.Ю. Дорофеев, С.Н Егоров и др. // Порошковая металлургия. 1986.№10. С.3134.
6. Процессы сращивания в порошковой металлургии / В.Ю. Дорофеев, И.А. Кособоков, В.И. Лозовой и др.//Новочерк. политехн. ин–т. Новочеркасск.1990.88 с.
7. Дорофеев В.Ю., Егоров С.Н. Межчастичное сращивание при формировании порошковых горячедеформированных материалов.–М.:Металлургиздат, 2003.–151 с.
8. Раковский В. С. Спеченные материалы в технике. – М.: Металлургия, 1978. 231 с.
9. Бар Дж., Вейс В. Порошковая металлургия материалов специального на-значения. – М.: Металлургия, 1977. 374 с.
10. Дорофеев Ю. Г., Устименко В. И. Порошковая металлургия – отрасль прогрессивная. Опыт и перспективы развития. – Ростов н/Д: Кн. изд–во, 1982. 192 с.
11. Кипарисов С. С., Либенсон Г. А. Порошковая металлургия.– М.: Металлургия, 1980. 495 с.
12. Буланов В. Я., Небольсинов В. Н. Прогнозирование свойств спеченных материалов.– М.: Наука, 1981. – 156 с.
13. Бальшин М. Ю. Научные основы порошковой металлургии волокна. М.: Металлургия, 1972.– 336 с.
14. Дорофеев Ю. Г. Динамическое горячее прессование пористых порошковых заготовок. – М.: Металлургия, 1977. – 216 с.
15. Ковальченко М. С. Теоре
Наиболее важными результатами горячего прессования являются относительно низкое давление, максимально быстрое уплотнение
и минимально возможная пористость. Механизм уплотнения такой же,
как и при обычном спекании, с образованием контактов между частицами, увеличением плотности и одновременным увеличением размера частиц,
при этом дальнейшее уплотнение практически не происходит. Продукт после горячего прессования имеет более высокий предел текучести, большее удлинение, более высокую твердость, лучшую электропроводность и более тонкие размеры, чем продукт, полученный путем непрерывного прессования и спекания. Эти свойства увеличиваются с повышением давления прессования. Продукты горячего прессования имеют более мелкозернистую структуру.
Процесс горячего прессования занимает от 3 до 15 минут, в то время как процесс спекания с использованием обычного метода прессования
и спекания занимает от 1 до 2 часов.
Материалами для изготовления пресс-форм служат жаропрочная сталь (до 1000°C), графит и силицированный графит с повышенной механической прочностью. Расширяется также применение форм из тугоплавких оксидов, силикатов и других соединений. Для предотвращения налипания спеченного продукта на рабочие части графитовой формы и сопутствующего разрушения формы после каждого спекания, перед горячим прессованием внутренние стенки матрицы и поверхность пуансона, прилегающую
к прессуемому материалу, покрывают суспензией жирного хлопьевидного графита в глицерине, инертном составе (жидкое стекло, эмаль, нитрид бора и другое) или металлической фольгой