УДК 621.762.4:621.891.620
DOI: 10.18503/1995-2732-2021-19-2-79-89
Аннотация
Показана целесообразность получения цельнопрессованных биметаллических колец и других изделий с рабочими слоями из распыленных порошков быстрорежущих сталей. Установлено, что механоактивация распыленных порошков не способствует росту плотности прессовок. Добавки в шихту порошков пластичных металлов (никеля и меди) улучшают формуемость, незначительно повышают плотность и микротвердость материала формовок. Выявлены закономерности структурообразования межслойных границ и рабочих слоев при спекании цельнопрессованных седел клапанов ДВС. Показано, что на структурообразование и диффузионный массоперенос на указанных границах существенно влияют способ активации порошков, состав шихты, сродство компонентов, режим и условия спекания. В зависимости от содержания в шихте никеля и меди микротвердость переходной зоны изменяется в пределах от 2800 до 3200 МПа. Построены концентрационные кривые распределения компонентов в межслойных границах биметаллических образцов различного химического состава, приведены значения коэффициентов взаимной диффузии Fe и Cr в переходной зоне. Выявлено, что после совместного введения порошков меди и никеля они, взаимно растворяясь в процессе спекания, активируют процессы диффузии железа и хрома в переходной зоне. Легирование только никелем приводит к тому, что он связывает хром, образуя твердый раствор сложного состава. Показано, что механические свойства спеченных биметаллических образцов с рабочим слоем на основе распыленных порошков быстрорежущих сталей существенно зависят от условий спекания. После спекания в вакууме предел прочности и относительное удлинение в переходной зоне биметаллических образцов существенно, в 1,5–2 раза, выше по сравнению с образцами, спеченными в диссоциированном аммиаке (ДА).
Ключевые слова
Распыленный порошок, активация, биметаллические седла, взаимная диффузия, структурообразование, механические свойства.
Для цитирования
Гасанов Б.Г., Бабец А.В., Баев С.С. Получение биметаллических колец для седел клапанов ДВС из активированных порошков быстрорежущей стали // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2021. Т.19. №2. С. 79–89. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2021-19-2-79-89
1. Принципы расчета параметров работы планетарной мельницы, обеспечивающих получение шихт с требуемыми технологическими свойствами / Дорофеев Ю.Г., Волжин Д.Б., Мирошников В.И., Бабец А.В. // Порошковые и композиционные материалы. Структура, свойства, технология: сб. науч. тр. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т им. М.И. Платова. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2001. С. 72–76.
2. The quality of hot-stamped powder carbide steel / Y.G. Dorofeev, V.Y. Dorofeev, L.I. Svistun, G.G. Serdyuk // Steel in Translation, 2013. Vol. 43. № 5. Pp. 331–334.
3. Свистун Л.И., Павлыго Т.М., Дмитренко Д.В. Технология горячей штамповки порошков карбидосталей типа легированная сталь – карбид // Технология металлов. 2009. № 6. С. 30–36.
4. Прюммер Р. Обработка порошкообразных материа-лов взрывом. М.: Мир, 1990. 124 с.
5. Влияние режима двухступенчатого спекания на структурообразование и свойства порошковых цельнопрессованных биметаллических материалов на основе железа / Гасанов Б.Г., Передерий В.Г., Ефимов А.Д., Баев С.С. // Изв. вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2018. № 2. С. 23–34.
6. Study of the mechanical and metallurgical properties of sintered steels for valve seat inserts application / Gomes M.P., Santos I.P., Mucsi C.S., Colosio M.A, Rossi J.L. // Proceedings of the VII Encontro Científico de Física Aplicada. Serra, ES, Brazil, 2016, pp. 59–61.
7. Heat Treatment of Sintered Valve Seat Inserts / M.P. Gomes, I. Santos, C.P. Couto, E.G. Betini, L.A.M. Reis, C.S. Mucsi, M. Colosio, J.L. Rossi // Materials Research, 2018, pp. 1–10.
8. Sintered Valve Seat Inserts – Microstructural Characterization / Filho E.S. Jesus, E.R.B. Jesus, L. Salgado, S.L. Jesus, M.A. Colosio, J.C. Santos, et al // Materials Science Forum, 2006, pp. 65–70.
9. Sintering of AISI M2 high-speed steel with the addition of NbC / Wentzcovitch A., Ambrozio Filho F., Silva L.C.E., Neves M.D.M. // Materials Science Forum, 2012, pp. 90–95.
10. Machining. P/M High-Speed Tool Steels / Pinnow K.E., Stasko W. // ASM Handbook, 1995, pp. 127–145.
11. The Development of a High-Speed Steel Based Sintered Material for High Performance Exhaust Valve Seat Inserts / Kawata H., Hayashi K., Ishii K., Maki K., Ehira A., Toriumi M. // SAE Technical Paper in United States. 1998.
12. Kawata H., Maki K. Development of high performance valve seat insert materials for gas engines // Powder Metallurgy Technology, 2011, pp. 64–65.
13. Basshuysen R., Schäfer F. Internal Combustion Engine. Basics, Components, Systems, and Perspectives // Handbook. Warrendale, PA, 2004. pp. 174–182.
14. Contact Interaction Peculiarities at the Boundary of Layers of Structural Steel – High-Speed Steel Hot-Forged Powder Bimetal / Dorofeyev Yu. G., Dorofeyev V. Yu., Babets A. V., Bessarabov E. N., Romanova O. N., Sviridova A. N. // Russian Journal of Non-Ferrous Metals, 2018. Vol. 59. No 6. Pp. 643–652.
15. Порошковые горячештампованные биметаллы железографит-карбидосталь, технология получения, структура, свойства / Бессарабов Е.Н., Доро-феев Ю.Г., Дорофеев В.Ю., Ганшин А.В. // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2014. № 3. С. 54–58.
16. Процессы взаимной диффузии в сплавах / Боровский И.Б., Гуров К.П., Марчукова И.Д., Угасте Ю.Э. М.: Наука, 1973. 359 с.
17. Perederi V.G., Gasanov B.G., Sirotin P.V. Determination Features of the Component Diffusion Coefficient of the Fe-Cr-Ni-Gr Powder Systems Sintering. Materials Science Forum, 2016. 870 p.