ХТО высокоплотных порошковых материалов

Пояснения к работе

Влияние пористости материалов на химико-термическую обработку

Химико-термическая обработка (ХТО) - совмещение термичес­кого воздействия с насыщением поверхностного слоя изделия уг­леродом (цементация), азотом (азотирование), углеродом и азо­том одновременно (нитроцементация). Кроме того, используют на­сыщение поверхностного слоя металлами - алюминием, хромом, кремнием и другими элементами. Такой процесс называется диффу­зионной металлизацией.

Для проведения ХТО деталь помещают в среду, богатую эле­ментами, которые диффундируют в металл. При ХТО протекают процессы диссоциации, адсорбции и диффузии. Глубина насыщенного слоя определяется диффузионными процессами, которые зависят от температурно-временных режимов. В порошковых материалах наибольшее значение имеет поверхностная (по поверхности частиц порошка и пор) и зернограничная диффузия.

Большое влияние на все вицы ХТО оказывает пористость ма­териалов, её величина, характер и распределение пор. С увели­чением общей пористости количество поверхностных и сообщающихся пор, т. e. открытая пористость, возрастает, что активизирует поверхность материала и дает возможность проникновения диффундирующих элементов вглубь изделия, а также улучает условия вентиляции пор. Это обеспечивает ускорение процессов диффузии и, при определенных условиях, может привести к сквозному насыщению изделий диффундирующим элементом.

Порошковые материалы в зависимости от соотношения откры­тых и закрытых пор подразделяются на три группы:

I) непроницаемые - все поры закрыты, и общая пористость составляет 7-10 %;

2) проницаемые - все поры закрыты, общая пористость дос­тигает 25-30 %;

3) полупроницаемые - часть пор открыта, общая пористость составляет 10-25%;

Для получения концентрированного слоя на поверхности из­делий следует использовать заготовки с малой остаточной порис­тостью - непроницаемые. Однако получение холодноприсованных формовок такой плотности приводит к быстрому износу инструмента, повышает энергоемкость процесса, затрудняет восстановление оксидных пленок на частицах порошка и снижает эффект термомеханического воздействия при штамповке.

ХТО высокоплотных порошковых материалов

ХТО высокоплотных порошковых материалов может совмещать­ся с процессами спекания и кратковременного нагрева перед ГШ, а также проводится на готовых изделиях. При насыщении пористых заготовок диффузионные процессы протекают ускоренно, а пластическая деформация и быстрое охлаждение в штампе приводит к получению мелкозернистой структуры с повышенными эксплуатационными свойствами. На полупроницаемых заготовках трудно получить равномерный по структуре и глубине диффузионный слой. Проведение ХТО на готовых изделиях может привести к деформации и изменению размеров.

При выборе технологических режимов ХТО необходимо учиты­вать способ формообразования детали из пористой заготовки в процессе штамповки. Если заготовка по форме приближается к конфигурации готового изделия и ее уплотнение осуществляется за счет осадки без значительного перераспределения материала, то в этом случае диффузионный слой, образовавшийся в процессе спекания или предварительного нагрева перед штамповкой, сох­раняется на поверхности изделия. Для деталей сложной конфигурации, получаемых из заготовок простой формы со значительным перераспределением материала, предварительно сформированный диффузионный слой может разрушиться, и не будет равномерно распределяться по поверхности детали. Для таких изделий реко­мендуется проводить ХТО после штамповки.