5. Несоответствия качества при прессовании и факторы, способствующие снижению качества

Спекание является одной из конечных операций технологического процесса производства спеченных изделий, поэтому на этой операции может выявляться не только брак, вызванный неправильным режимом спекания, но и брак предыдущих операций прессования (формования), смешивания и изготовления порошков. Поэтому к организации процесса спекания следует подходить очень внимательно.

Особые трудности возникают при спекании систем с образованием жидкой фазы. При образовании значительных объемов жидкой фазы замыкаются поры или каналы пор, чаще всего в наружных слоях брикета, что затрудняет газовыделение. Такое явление наблюдается чаще всего при слишком быстром подъеме температуры и приводит оно к образованию пористой сердцевины. Для устранения этого нежелательного явления предусматривают промежуточные выдержки при температуре несколько ниже температуры образования жидкой фазы, что обеспечивает возможность выделения газов из спекаемого брикета. Ниже приведены наиболее часто встречающиеся виды брака при спекании.

Скрытый расслой – проявление в спеченном изделии трещин, имевшихся в прессовке в результате неправильного режима прессования в виде небольших нарушений сплошности, невидимых невооруженным глазом. Брак исправим.

Коробление и искажение формы – нарушение требуемых геометрических размеров изделий. Часто наблюдается в плоских изделиях, толщина которых незначительна по сравнению с длиной, особенно в случае изготовления изделий из мелкодисперсных порошков, дающих значительную усадку при спекании. Появлению такого вида брака способствуют плохое смешивание компонентов шихты, наравномерная плотность запрессовки и слишком быстрый подъем температуры при спекании. Этот вид брака при соответствующих условиях может быть исправлен последующей холодной или горячей обработкой давлением. С целью предотвращения брака применяют спекание прессовок под давлением.

Пережог – нарушение нормальной структуры спеченного изделия при превышении заданной температуры спекания. Проявляется в виде растрескивания, чрезмерного загрубления структуры или повышения пористости изделия. Брак не поддается исправлению.

Недопекание – нарушение требований плотности и прочности спеченного изделия при занижении заданных температур или времени выдержки при нагреве. Этот вид брака можно исправить повторным спеканием.

Окисление – появление на поверхности спеченного изделия цветов побежалости, окалины или коррозии. Это наиболее частый вид брака, связанный с нарушением атмосферных условий спекания (присутствие кислорода или газов, взаимодействующих с материалом спекаемых изделий, подсос воздуха и т.д.). В ряде случаев этот вид брака можно исправить

Корочка – нарушение поверхностного слоя спеченного изделия, выражающееся в изменении его структуры и свойств, например, из-за разложения органических связок, вводимых в шихту для улучшения прессуемости порошков. Брак неисправим. Для предотвращения его появления при спкании применяют медленный и равномерный нагрев изделий, тщательное укрытие их засыпкой и достаточный расход защитной газовой среды.

Диффузионная пористость – пористость, возникающая при спекании материалов, состоящих из компонентов с неодинаковыми коэффициентами гетеродиффузии при температуре спекания.

Сульфидная пленка – образование на поверхности спекаемых изделий налета, содержащего соединения серы.

Сажистый налет – образование на поверхности спекаемых деталей темного налета в результате разложения окиси углерода в поверхностных слоях деталей.

Обезуглероживание – уменьшение содержания углерода в поверхностных слоях деталей. Брак связан с повышенным содержанием окислителей, в основном водяных паров и оксида углерода, в горячей зоне печи. Как правило, обезуглероживание больше у изделий, находящихся в верхнем слое загрузки.

Брак при спекании, особенно неисправимый, существенно ухудшает экономические показатели производства материалов и изделий методом порошковой металлургии.

Преобразование порошков в готовые изделия рассмотрено на основе изучения физико-химических процессов, протекающих в порошковых материалах на операциях их классификации, отжига и смешивания, формования и спекания. Знание основных видов брака на данных операциях технологического процесса и его причин позволяет эффективно управлять качеством порошковых изделий.

Далее рассмотрим перспективные технологические процессы в порошковой металлургии.