- •6.050403 –“Інженерне матеріалознавство”
- •6.050403 –“Інженерне матеріалознавство”
- •1 Властивості порошків
- •1.1. Хімічні властивості
- •Методи визначення розміру частинок
- •1.3. Технологічні властивості
- •Експериментальна частина
- •Матеріали та устаткування
- •Порядок виконання роботи
- •1. Визначення фізичних властивостей
- •2 Визначення технологічних властивостей
- •Обговорення отриманих результатів
- •Контрольні питання
- •Отримання порошків металів та сплавів механічним подрібнення
- •Лабораторна робота №1 Дослідження процесу отримання порошків металів та сплавів механічним подрібненням
- •Експериментальна частина
- •Матеріали й устаткування
- •Порядок виконання роботи
- •Обробка результатів
- •Контрольні питання
- •Одержання порошків металів та сплавів відновленням їх оксидів та солей
- •Експериментальна частина
- •Матеріали і устаткування
- •Порядок виконання роботи
- •Обговорення результатів
- •Залежність густини пресовок від тиску пресування. Основні теорії пресування
- •3 Практика пресування
- •Лабораторна робота №4
- •2. Експериментальна частина
- •Порядок виконання роботи
- •Обговорення результатів
- •Контрольні запитання
- •2. Експериментальна частина
- •Порядок виконання роботи
- •Обговорення результатів
- •Вплив різних факторів на процес спікання
- •Спікання багатокомпонентних матеріалів у твердій фазі
- •Спікання систем, що складаються з компонентів необмежено розчинних один в одному
- •Спікання систем з обмеженою розчинністю
- •Спікання у присутності рідкої фази
- •1. Основи процесу
- •Вплив різних факторів на процес спікання у присутності рідкої фази
- •Експериментальна частина
- •Порядок виконання роботи
- •3. Обробка результатів
- •Обговорення результатів
- •Контрольні питання
- •1.1 Класифікація порошкових конструкційних матеріалів
- •1.2 Технологія виготовлення порошкових конструкційних матеріалів
- •1.1 Класифікація порошкових антифрикційних матеріалів
- •1.2 Технологія виготовлення порошкових антифрикційних матеріалів
- •1.3 Особливості термічного оброблення порошкових антифрикційних матеріалів
- •1.2 Технологія виготовлення твердих сплавів
- •1.3 Особливості термічного оброблення спечених твердих сплавів
- •1) За традиційною технологією виробництва твердих порошкових сплавів – холодне пресування – спікання;
- •2) Методом просочення пористого (50 об.%), заздалегідь спеченого при температурі 1500 0с, протягом 1—2 годин, карбідного каркасу розплавом сталі відповідної марки.
- •6. Загальні відомості про характеристики
- •І. Загальні положення
- •Визначення об'єму пористого тіла методом гідростатичного зважування
- •Список рекомендованої літератури
- •Лабораторна робота № 6 одержання та вивчення властивостей конструкційних спечених матеріалів
- •Експериментальна частина
- •Матеріали та устаткування
- •Порядок виконання роботи
- •Обробка результатів
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 7 одержання та вивчення властивостейантифрикційних матеріалів Загальні положення
- •Експериментальна частина
- •Матеріали та обладнання
- •Порядок виконання роботи
- •Обробка результатів
- •Контрольні запитання
Обробка результатів
У роботі необхідно навести і обговорити мікроструктуру одержаного матеріалу, а також побудувати та пояснити графіки залежності густини, лінійної і об’ємної усадки від складу матеріалу, температури спікання та тиску пресування.
Таблиця 6.1- Результати дослідження
Мате-ріал |
Габаритні розміри зразка, мм
|
Густина, г/см3 |
Об’ємна усадка, % |
Твер-дість, МПа | |||||||||||||
до спікання |
після спікання | ||||||||||||||||
До спікання |
Після спікання |
|
| ||||||||||||||
висота |
діаметр |
висота |
діаметр |
|
| ||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Контрольні запитання
1. Які зміни відбуваються при спіканні у відпалених і не відпалених порошках?
2. Вплив легуючих добавок.
3. Поясніть механізм усадки при спіканні композиції порошків Fe-Cu.
Література : [1, 2 , 4,5,6]
Лабораторна робота № 7 одержання та вивчення властивостейантифрикційних матеріалів Загальні положення
До антифрикційних матеріалів, перш за все, відносяться підшипники ковзання. Основними критеріями оцінки якості підшипників є антифрикційні характеристики (допустимі навантаження, час припрацювання, коефіцієнт тертя) та механічні властивості матеріалу (границі міцності при розтягуванні та вигині, ударна в'язкість і твердість).
Для легких режимів роботи без додаткової подачі мастила рекомендується виготовляти підшипникові матеріали з пористістю 25...30% із порошків грубих фракцій, що забезпечують утворення крупних пор, які сприяють збільшенню запасу мастила.
Вироби, які виготовляються із грубих порошків, мають низькі характеристики міцності, тому не можуть використовуватись за важких умов праці. Підбір крупності порошків визначається розмірами підшипника. Крупногабаритні підшипники можуть бути виготовлені з грубих порошків, тоді як підшипники невеликих розмірів і товщин стінок менш як 2 мм слід виготовляти з порошків тонких і середніх фракцій.
Головною характеристикою антифрикційних матеріалів є добуток допустимого навантаження на швидкість тертя PV. На РV впливає форма вихідного порошку, якість поверхні тертя і режим припрацювання поверхонь тертя.
У матеріалах на основі залізо-графіт останній слід розглядати як легуючу присадку. У технологічному відношенні присадка графіту в шихту поліпшує процес пресування і зменшує знос пресформ. У разі введення в шихту 4% графіту тиск пресування зменшується приблизно на 25%, а тиск виштовхування - більш як у 2 рази порівняно з пресуванням залізного порошку без легуючих добавок. У випадку введення в шихту графіту більш як 4% подальше зниження тиску пресування та виштовхування не спостерігається. Як правило, залізографітові матеріали, що використовуються для виготовлення підшипників, які працюють з мастилом, містять від І до 3% графіту і мають пористість не більше 25%.
Якщо вміст графіту перевищує 3%, механічні властивості матеріалів значно знижуються, але при цьому зменшується коефіцієнт тертя. Тому при обмеженій подачі мастила і невеликих навантаженнях і швидкостях використовують матеріали з 5 і 7% графіту.
На роботоздатність пари тертя значний вплив має структура матеріалу підшипника. Залізографітові матеріали мають структуру пластичного перліту з включеннями фериту, вільного графіту. Крім того, ці матеріали мають велику кількість пор. Міняючи хімічний склад матеріалу, температуру і тривалість спікання, захисне середовище і швидкість охолодження, можна в широких межах змінювати структуру, властивості антифрикційних матеріалів.
Найбільш зносостійкими є структури, які складаються з дрібнозернистого однорідного перліту з невеликою кількістю фериту, вільного графіту. Графіт, який перебуває у вільному стані, грає роль протизадирної присадки і дозволяє використовувати такі матеріали в умовах обмеженої подачі мастила. Утворення структури вільного цементиту, пов’язане з різким підвищенням рухомості атомів вуглецю по поверхні аустенітних зерен, з підвищенням поверхневого дифузійного потоку вуглецю, втоми якого не встигають продифундувати вглиб зерна і фіксуються в поверхневому шарі з утворенням карбіду. Процес спікання завершується розпадом аустеніту під час охолоджування і утворенням тієї чи іншої структури. Тому для того, щоб виключити утворення цементиту, необхідно під час охолодження зробити витримку в зоні евтектоїдних температур, тривалість якої і швидкість охолодження до 600...800 оС визначають характер структур, що утворюються. Для легованих антифрикційних матеріалів, окрім графіту, використовують мідь, рідше фосфор, нікель, свинець, марганець, хром та олово. Ефективний вплив міді в залізі проявляється в результаті утворення твердого розчину. Тому кількість введеної міді повинна перебувати в межах її розчинності в залізі. Присутність структурно вільної міді в пористих підшипниках небажана, оскільки вона знижує антифрикційні властивості матеріалу.
Позитивний вплив міді в залізографіті також визначається її графітизуючим впливом, що зменшує зневуглецювання і підвищує кількість перліту в структурі. Вона сповільнює дифузію вуглецю і протидіє утворенню структурно вільного цементиту. Легування міддю затримує розпад аустеніту, що сприяє одержанню тонкопластинчастого перліту.
Вплив різних факторів на структуроутворення матеріалу композиції Fe-Cu-C проявляється значно слабше, тому структура її стабільніша і характеристики міцності вищі.
Уведення фосфору підвищує твердість, густину і зносостійкість матеріалу на основі заліза. Уведення свинцю сприяє поліпшенню оброблюваності антифрикційного матеріалу, дещо підвищує гранично допустимі навантаження під час тертя.
Добавки нікелю до залізографіту впливають на композицію подібно до міді, коли утворення потрійного твердого розчину зменшує вплив вуглецю на усадку. Вміст нікелю, як правило, не перевищує 6% за наявності вуглецю до 2%.
Дія всіх легованих присадок підвищує механічні характеристики і в першу чергу твердість, що позитивно впливає на зносостійкість і дещо підвищує гранично допустимі навантаження при терті. Але припрацювання матеріалу погіршується, і для забезпечення роботоздатності вузлів тертя, оснащених цими матеріалами, постійно потрібна присутність мастила.
Вища зносостійкість і сприяння збереженню роботоздатності за підвищених швидкостей ковзання і навантаження за умов сухого тертя і обмеженого змащування /режим самозмащування/ досягається введенням речовин, здатних утворювати розділюючі плівки. Це - графіт, нітрид бору, сульфіди, селеніди, пластмаси,