4. Спекание изделий из порошковых материалов

Спекание – сложный физико-химический процесс. В нем сочетаются явления, в первую очередь определяющие перенос массы, и явления, зависящие от взаимодействия компонентов и состава газовой атмосферы, в которой происходит спекание.

В процессе спекания благодаря большой подвижности атомов; при повышенной температуре увеличивается поверхность сцепления частиц, контакт из неметаллического (обусловленного наличием окисных пленок) становится металлическим, повышается прочность изделия, изменяются его размеры и свойства.

Спекание производится при температуре 0,6–0,9 абсолютной температуры плавления металла порошка в случае однокомпонентной шихты или температуры плавления основного металла в многокомпонентной системе порошков.

Практической целью спекания является достижение определённого уровня требуемых свойств, формирующихся в процессе нагрева исходного порошкового тела.

Чаще всего выделяют шесть основных стадий спекания:

- возникновение и развитие связей между частицами;

- образование и рост шеек контактов;

- закрытие сквозной пористости;

- сфероидизация пор;

- уплотнение за счёт усадки пор;

- укрупнение пор.

Основные процессы, происходящие при спекании:

1. Рекристаллизация – рост одних зерен за счёт соседних той же фазы.

2. Уплотнение при нагреве – сокращение объёма пор, что приводит к возрастанию плотности.

Основные факторы, оказывающие влияние на ход спекания:

1. Свойства исходных порошков.

2. Давление прессования.

3. Температура спекания.

4. Продолжительность спекания.

5. Активирование и атмосфера спекания.

Спекание производят в печах. Печи для спекания делятся:

1. По типу обогрева или источника энергии:

- электрические;

- пламенные.

2. По принципу работы:

- периодического действия;

- непрерывного действия.

3. По характеру среды:

- воздушная;

- нейтральная;

- восстановительная;

- вакуумная.

4. По рабочей температуре:

- низкотемпературные (до 1250⁰С);

- высокотемпературные (выше 1250⁰С).

5. По степени механизации:

- автоматические;

- полуавтоматические;

-неавтоматизированные.

Спеченные изделия применяются в автомобилестроении и электротехнической промышленности. В ближайшие годы порошковая металлургия получит большое развитие в авиационной, электронной технике и машиностроении. Если в предыдущие годы изделия порошковой металлургии использовались только благодаря лишь своим уникальным свойствам, то в настоящее время интенсивное производство изделий из порошков связано с высоким коэффициентом использования материала (до 0,95) и, вследствие этого, со значительной экономией проката и легированных сталей.

5. Конструкционные материалы.

Под конструктивной прочностью подразумевают комплекс прочностных свойств, которые в наибольшей степени влияют на эксплуатационные свойства изделия.

Порошковые конструкционные материалы наиболее распространенный вид порошковой металлургии общемашиностроительного и приборостроительного назначения. Потребность в этой группе деталей превышает 60 % всей потребности в порошковых материалах. Любой порошковый материал в той или иной мере может быть конструкционным. Однако собственно конструкционными считают те, которые предназначены для изготовления различных деталей машин, механизмов и приборов.