Додаткова обробка порошкових антифрикційних матеріалів

Порошкові антифрикційні вироби можуть піддаватися додатковій обробці, яка може полягати у їх термічній та хіміко-термічній обробці. Термічну обробку, як правило, проводять виробів з порошкових антифрикційних матеріалів на основі заліза. З усіх видів термічної обробки найчастіше проводять гартування. Гартування порошкових матеріалів має свої специфічні особливості, які зумовлені наявністю в них пор. Пористість порошкових антифрикційних матеріалів робить їх чутливими до окиснення при нагріванні на повітрі. Тому операцію гартування слід здійснювати обов'язково в захисному газовому середовищі, такому як водень, дисоційований аміак, конвертований природний газ і інші.

Як охолоджувальне середовище при гартуванні пористих антифрикційних виробів на основі заліза використовують воду або мінеральні масла. При цьому слід враховувати, що із-за наявності пор, заповнених газом, знижується теплопровідність і тим самим погіршується загартованість і різко зменшується товщина загартованого шару пористого матеріалу в порівнянні з компактним матеріалом. Тому для гартування пористих деталей застосовують гартування з інтенсивним охолоджуванням в струмені води або з енергійним переміщенням деталей. Після гартування у воді пористі деталі піддають обов'язковій сушці для швидкого і повного видалення вологи з пор.

Оптимальними температурами гартування, що забезпечують отримання максимальної міцності і твердості виробів з залізографітових матеріалів є 820…860 °С з охолоджуванням у воді або маслі. Для виробів з залізо – графіт – мідних – 980…1020 °С з охолоджуванням у воді.

Для зняття внутрішніх напружень, гомогенізації структури спечені і загартовані антифрикційні деталі піддають відпуску при температурі 180…300 °С протягом 1,5…2,0 години.

Для підвищення зносостійкості і корозійної стійкості порошкових антифрикційних деталей на основі заліза їх піддають оксидуванню. Останнє полягає у тому, що порошкові деталі подають в робочий простір печі і обробляють водяною парою при температурі близько 550 °С протягом 1 години, з подальшим охолоджуванням в маслі. При взаємодії водяної пари із залізом, як на поверхні деталей, так і на поверхні відкритих пор, утворюється щільна антикорозійна плівка Fe₃O₄, яка міцно утримується на поверхні оксидованих деталей і не руйнується в процесі їх експлуатації.

При виготовленні підшипників ковзання на основі порошку заліза може проводитись додаткове насичення поверхні вуглецем (цементація) з метою отримання в поверхневому шарі перлітної структури, яка має більшу зносостійкість, ніж феритна або феритоперлітна. Цементацію здійснюють в твердому карбюризаторі або у газах, які містять вуглець.

При цементації із застосуванням газових карбюризаторів (газова цементація) деталі нагрівають у газовому середовищі, яке містить вуглець в герметично закритому просторі печі або контейнерах. Як карбюризатор використовують природний,, конвертований, ендо - і екзогази.

Оптимальна температура газової цементації для пористих порошкових виробів на основі заліза складає 860…940 °С при ізотермічній витримці протягом 1…2 год.

Для підвищення поверхневої твердості антифрикційних деталей на основі порошків неіржавійних сталей (Х17Н2, Х23Н18, Х18Н15 і Х30) можна проводити їх борування. Найбільш простим і зручним способом борування деталей антифрикційного призначення є дифузійне борування в порошкових сумішах.

При проведенні процесів додаткової обробки пористих матеріалв необхідно обов’язково враховувати вплив на ці процеси властивостей вихідних матеріалів, пористості та наявність в них розвиненої мережі міжзеренної поверхні.

Лабораторна робота № 4

Одержання та вивчення властивостей порошкових антифрикційних матеріалів

Перед виконанням роботи студент повинен самостійно вивчити загальні відомості про отримання та властивості порошкових антифрикційних матеріалів та коротко їх занотувати у звіті про лабораторну роботу.

Необхідно ознайомитись з методикою виконання лабораторної роботи та підготувати протокол з відповідними заготівками таблиць.

                        Експериментальна частина

Мета роботи  – встановити вплив хімічного складу та умов спікання на фізико – технічні властивості антифрикційних матеріалів.

Матеріали та обладнання

1 – порошки заліза, нікелю, міді, графіту, дісіліцид молібдену, мінеральне масло; 2 – гідравлічний прес; 3 – піч спікання з захисним газовим середовищем; 3 – технічні та аналітичні ваги; 4 – ванна для просочування мінеральним маслом з підігрівом; 5 – вакуумна шафа; 6 – твердомір; 7 – оптичний мікроскоп.