УДК 621.762.4:621.891.620
DOI: 10.18503/1995-2732-2021-19-4-45-55
Аннотация
Актуальность исследований. Обоснована актуальность разработки технологии получения седел клапанов двигателей внутреннего сгорания из материалов с прогнозируемой жаростойкостью и ударной износостойкостью на основе распыленных порошков высокохромистых сталей. Используемые методы. Для испытания использовали усовершенствованную установку, позволяющую оценить ударную износостойкость исследуемых материалов при заданной энергии удара и температуре нагрева в условиях газовой коррозии. Результаты и научная значимость. Выявлено, что на интенсивность окисления поверхности порошковых изделий из указанных материалов кроме внешних факторов влияют и внутренние. Одним из таких факторов является химический потенциал атомов компонентов сплава и молекул нагретого газа, зависящий от микрорельефа частиц порошков, объема и конфигурации пор и способов приготовления шихты. Анализ результатов испытаний на жаростойкость образцов после их нагрева в интервале 600–1000°С показал, что наименьшей жаростойкостью обладают спеченные высокохромистые стали плотностью менее 6,0–6,5 г/см3 из смеси порошков и лигатур. При повышении плотности сплавов из распыленных порошков высокохромистых сталей до 7,1–7,2 г/см3 значительно улучшаются жаростойкость и ударная износостойкость. Практическая значимость. Установлено, что в случае добавления в шихту порошка никеля в пределах 10–20% и последующей механической активации шихты на основе распыленного порошка PX-HCX23 при незначительном повышении плотности прессовок существенно возрастает жаростойкость и ударная износостойкость спеченных и горячедеформированных сплавов. Выявлено, что у спеченных биметаллических образцов с рабочим слоем на основе распыленных высокохромистых порошков быстрорежущих сталей PX-HCX23 ударная износостойкость рабочего слоя выше, чем у аналогичных однородных образцов.
Ключевые слова
Высокохромистые стали, распыленный порошок, спекание, жаростойкость, ударная износостойкость, химический потенциал, горячая штамповка.
Для цитирования
Гасанов Б.Г., Бабец А.В., Баев С.С. Влияние химического состава на жаростойкость и ударную износостойкость материалов на основе распыленных порошков высокохромистой стали // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2021. Т.19. №4. С. 45–55. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2021-19-4-45-55
1. Щедров К.П., Гакман Э.Л. Жаростойкие материалы. М.; Л.: Машиностроение, 1965. 168 с.
2. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1986. 544 с.
3. Металловедение и термическая обработка. В 3-х т. / под ред. Бернштейна М.Л., Рахштадта А.Г. // Методы испытания и исследования. В 2-х кн. Кн. 2. М.: Металлургия, 1991. 462 с.
4. Лабораторные работы по коррозии и защите металлов / Н.Д. Томашов, Н.П. Жук, В.А. Титов, М.А. Веденеева. М.: Металлургия, 1961. 238 с.
5. Basshuysen R., Schäfer F. Internal Combustion Engine. Basics, Components, Systems, and Perspectives // Handbook. Warrendale, Pa, 2004, pp. 174–182.
6. Abrasion Resistant Improvement of the Valve Seat for Automobile Engines by the Oxidation and the Turn. Kenji Matsumoto, Akira Sasaki. TRACK: ENGINE & DRIVETRAIN VII (7C), 2016. 6 p.
7. 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 EncontroCientífico de FísicaAplicada. Serra, ES, Brazil, 2016, pp. 59–61.
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. Machining. P/M High-Speed Tool Steels / Pinnow K.E., Stasko W. // ASM Handbook, 1995, pp. 127–145.
10. 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 TechnicalPaper in United States. 1998.
11. Kawata H., Maki K. Development of high performance valve seat insert materials for gas engines // Powder Metallurgy Technology, 2011, pp. 64–65.
12. 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.
13. Vernigorov Yu.M., Gasanov B.G., Baev S.S. Magnetic Wave Technology of Grinding Slime Separation. Solid State Phenomena [электрон. журнал]. 2017. Vol. 265. P. 1020–1025.
14. 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. // Известия высших учебных заведений. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2018. № 2. С. 23–34.
15. ГОСТ 6130-71. Металлы. Методы определения жаростойкости.
16. Пат. 204755 РФ. Установка для испытания на износостойкость и жаростойкость порошковых и композиционных материалов.
17. Гасанов Б. Г. Взаимная диффузия и гомогенизация в порошковых сплавах. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2002. 113 с.