Закономерности упрочнения псевдосплавов сталь – медный сплав, получаемых инфильтрацией, при горячей пластической деформации

Исследовано влияние режимов пластической деформации получаемых инфильтрацией псевдосплавов сталь – медный сплав на их структуру, механические свойства и анизотропию свойств. Установлено, что горячая штамповка псевдосплавов при температурах 700–950 °С обеспечивает повышение прочности в 1,5–3 раза, ударной вязкости – в 1,5–2,5 раза, пластичности – на 1,5–2 %, а при 1100–1150 °С (выше температуры плавления меди) – приводит к растрескиванию материала. Показано, что свойства псевдосплавов на основе стали, легированной хромом, ниже, чем на основе стали, легированной никелем, что связано с образованием оксидов хрома вследствие его повышенного сродства к кислороду. Установлено образование макротекстуры в псевдосплавах после горячей штамповки, что приводит к вторичной анизотропии свойств, уровень которой определяется степенью деформации и температурой и не превышает 15–20 %. Построена деформационная кривая псевдосплава при горячей штамповке, выявившая оптимальную температуру (700–900 °С) и предельную степень деформации (65 %) в зависимости от состава псевдосплава. При повышении степени деформации происходит образование микротрещин на границе железной и медной фаз, что в свою очередь приводит к снижению прочности, пластичности, а также в 1,5–2 раза ударной вязкости псевдосплавов с содержанием медной фазы 15 % и разрушению псевдосплавов с содержанием медной фазы 25 %, в которых протяженность межфазных железомедных границ значительно больше. Достигнутые механические свойства горячештампованных псевдосплавов сталь – медный сплав позволяют использовать их для деталей тяжелонагруженных узлов трения, а также деталей конструкционного назначения.

1. Трибология: исследования и приложения: опыт США и стран СНГ / под ред. А. В. Белого, К. Лудемы, Н. К. Мышкина. – М.: Машиностроение; Нью-Йорк: Аллертон Пресс, 1993. – 454 с.

2. Сорокин, Г. М. Проблемы технического обновления различных отраслей машиностроения / Г. М. Сорокин // Трение и износ. – 2001. – Т. 22, № 3. – С. 322–331.

3. Гаркунов, Д. Н. Триботехника. Конструирование, изготовление и эксплуатация машин / Д. Н. Гаркунов. – М.: МСХА, 2002. – 626 с.

4. Чичинадзе, А. В. Трение, износ и смазка (трибология и триботехника) / А. В. Чичинадзе, Э. М. Берлинер, Э. Д. Браун. – М.: Машиностроение, 2003. – 576 с.

5. Триботехническое материаловедение и триботехнология / Н. Е. Денисова [и др.]. – Пенза: ПГУ, 2006. – 257 с.

6. Тучинский, Л. И. Композиционные материалы, получаемые методом пропитки / Л. И. Тучинский. – М.: Металлургия, 1986. – 208 с.

7. Швецова, Е. М. Классификация видов разрушения поверхностей деталей машин в условиях сухого и граничного трения / Е. М. Швецова, И. В. Крагельский // Трение и износ в машинах. – М.: АН СССР, 1953. – Вып. 8. – С. 16–38.

8. Шатт, В. Порошковая металлургия. Спеченные и композиционные материалы / В. Шатт. – М.: Металлургия, 1983. – 519 с.

9. Промышленная технология горячего прессования порошковых изделий / Ю. Г. Дорофеев [и др.]. – М.: Металлургия, 1990. – 206 с.

10. Кун, Х. А. Основные принципы штамповки порошковых заготовок / Х. А. Кун // Порошковая металлургия материалов специального назначения / под ред. Д. Барка, В. Вейса. – М.: Металлургия, 1977. – С. 143–158.

11. Антес, Х. В. Технология изготовления и свойства порошковых поковок / Х. В. Антес // Порошковая металлургия материалов специального назначения / под ред. Д. Барка, В. Вейса. – М.: Металлургия, 1977. – С. 159–197.

12. Бокштигель, Г. Некоторые технологические вопросы горячей деформации порошковых заготовок / Г. Бокштигель // Порошковая металлургия: респ. межведомств. сб. науч. тр. – Минск, 1977. – Вып. 1. – С. 75–81.

13. Sjöberg, G. Die-Filling and Densification in Hot Extrusion Forging of Porous Performs / G. Sjöberg, V. Mironov, H. E. Fischmeister // Powder Metallurgy Int. – 1977. – Vol. 9, № 4. – P. 160–163.

14. Дорофеев, Ю. Г. Особенности деформации и трещинообразования нагретых цилиндрических порошковых заготовок / Ю. Г. Дорофеев, В. В. Синельщиков // Порошковая металлургия. – 1980. – № 1. – С. 25–30.

15. Друянов, Б. Ф. Исследование процесса экструзии пористого материала / Б. Ф. Друянов, А. Р. Пирумов // Вестн. машиностроения. – 1980. – № 9. – С. 61–62.

16. Дорофеев, Ю. Г. Особенности уплотнения порошковых материалов при динамическом горячем прессовании / Ю. Г. Дорофеев // Реологические модели и процессы деформирования пористых порошковых и композиционных материалов. – Киев: Наук. думка, 1985. – С. 136–145.

17. Oh, Hung-Kuk. A study of the extrusion of sintered porous metal / Hung-Kuk Oh, Jeong-Keun Lee // J. Mech. Work. Technol. – 1985. – Vol. 11, № 1. – P. 53–69. https://doi.org/10.1016/0378-3804(85)90112-3

18. Сращивание на контактных поверхностях при различных технологических вариантах горячей обработки давлением порошковых материалов / Ю. Г. Дорофеев [и др.] // Порошковая металлургия. – 1986. – № 10. – С. 31–34.

19. Баглюк, Г. А. Развитие работ в области горячей штамповки пористых порошковых заготовок / Г. А. Баглюк, Г. Е. Мажарова, Л. А. Позняк. – Киев: ИПМ АН УССР, 1986. – 27 с.

20. Павлов, В. А. Влияние горячей деформации на формирование структуры и свойств порошковых металлов / В. А. Павлов, М. И. Носенко // Порошковая металлургия. – 1988. – № 2. – С. 16–20.

21. Павлов, В. А. Исследование горячей деформации и уплотнения порошковых металлов / В. А. Павлов, М. И. Носенко // Порошковая металлургия. – 1988. – № 1. – С. 1–6.

22. Hendrickson, A. A. Impact forging of sintered steel performs / A. A. Hendrickson, P. M. Machmeier, D. W. Smith // Powder Metallurgy. – 2000. – Vol. 43, № 4. – P. 327–344. https://doi.org/10.1179/003258900666050

23. Савицкий, А. П. Жидкофазное спекание систем с взаимодействующими компонентами / А. П. Савицкий. – Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1991. – 181 с.

24. Особенности текстурирования при холодной прокатке псевдосплавов / Р. В. Минакова [и др] // Порошковая металлургия. – 2000. – № 1–2. – С. 88–96.