Микроструктура порошковых сталей

Свойства порошковых сталей зависят от их макро- и микроструктуры.

Структурными составляющими порошковых материалов являются металлические фазы, образующие основу материала и неметаллические включения (например, графит, оксиды, карбиды, нитриды и др.). Металлическая основа порошковых сталей, как и литых сталей – ферритная, феррито-перлитная или перлитно-цементитная, согласно диаграмме Fe – Fe3C.

Пористость может рассматриваться как совокупность сообщающихся протяжённых пор – каналов, которые могут быть тупиковыми, изолированными, а также выходить на поверхность и сообщаться между собой. Для определения формы пор и их распределения приготовляют шлифы по различным направлениям по отношению направления прессования и изучают пористость на непротравленных или слегка протравленных шлифах.

При травлении железографитовых сплавов 4 %-ным раствором азотной кислоты в спирте выявляются цементитные и ферритные составляющие.

Перлит окрашивается в коричневый цвет, феррит остаётся светлым. Для выявления цементита проводят травление пикратом натрия. При травлении образец часто просто погружают в травитель, однако, если материал пористый, травитель проникает в поры и трудно из них вымывается, что приводит к коррозии шлифа. Для материалов с более 20 % пор целесообразно применять метод втирания. Распределение пористости и включений рекомендуется исследовать при 150–200-кратном увеличении. При исследовании пористых материалов на микрошлифах трудно отличить поры от включений графита. В этом случае следует обращать внимание на разность очертания границ. Границы пор очерчены более чётко, в то время как включения графита не имеют резких очертаний. Поры легко отличить от включений графита при изменении фокусировки микроскопа, так как при приближении к окуляру выявляется дно поры.

Из анализа микроструктур (рисунки 3.1, 3.2) следует, что если до спекания образец представляет собой конгломерат поверхностнодеформированных частиц, разделённых между собой межчастичными границами и порами различной формы (рисунок 3.1), то после спекания частицы приобретают более равновесную форму, межчастичные границы утончаются, а их сплошность нарушается, что приводит к возникновению качественно новых контактных участков с характерными металлическими свойствами (рисунок 3.2).

Порошковые стали характеризуются значительной химической и структурной неоднородностью. Это определяется тем, что спекание выполняется при температурах ниже температуры плавления; скорости диффузии элементов, входящих в состав сплава, не обеспечивают полного растворения (рисунок 3.3).

На нетравленых шлифах хорошо различимы некоторые металлические включения, например, меди (рисунок 3.4). Залегания видны в виде розово жёлтых включений, расположенных на стыках частиц, прилегающих к порам. После травления крупные включения графита хорошо заметны.