Казармщиков И.Т. - Производство металлических конструкционных материалов (1092920), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Эти характеристики практически не снижаются. Кобальт каклегирующая добавка не вызывает старения мартенсита в этих сталях. Егоприсутствие в стали с другими добавками увеличивает степень упрочнения.Таблица 27 – Механические свойства порошковых мартенситно-старею-щихсталей.Марка сталиН14К7М5ТН14К7М5Т2Н18К9М5Т3Н18К9М5ТН18К9М5Т1Режим спекания истарения1250 °С, 4 ч.;1250 °С, 4 ч. + 480°С, 4 ч.1250 °С, 4 ч.;1250 °С, 4 ч. + 480°С, 4 ч.1250 °С, 4 ч.;1250 °С, 4 ч. + 480°С, 4 ч.1250 °С, 4 ч.
+ 480°С, 4 ч.1250 °С, 4 ч. + 480°С, 4 ч.Пределпрочностина разрыв,ГПа0,91,381,091,781,141,961,341,47Ударнаявязкость,кДж / м 2760630550400450300290290Относительноеудлинение,%75,25,03,04,52,01,61,3Наряду с конструкционными материалами на основе железа в настоящеевремя широко используются спеченные конструкционные материалы на основецветных металлов и сплавов.
К классу этих материалов относят:– спеченные титановые сплавы;– порошковые алюминиевые сплавы.Спеченныетитановыесплавыявляютсяперспективнымиконструкционными материалами. В настоящее время получение изделий изтитана и его сплавов проводят путем смешивания порошков чистых металлов иполучения сплава в процессе спекания.Для легирования титановых сплавов используются алюминий, марганец,кремний, молибден, ванадий, ниобий, кобальт, цирконий и другие.Хорошее сочетание прочности и пластичности титановых сплавовдостигается при смешивании композиций в вакууме с добавлением мелющих телс последующим прессованием и спеканием в вакууме.Свойства сплавов титана, легированных алюминием,марганцем,молибденом, цирконием и оловом, спеченных при температуре 1300 °С в течении4 ч., приведены в таблице 28, а свойства сплавов, легированных алюминиемниобием, молибденом, ванадием, хромом и кобальтом, спеченных с течении 4 ч.При 1300 – 1500 °С – в таблице 29.Из таблицы 28 следует, что при повышении содержания алюминия ициркония в сплавах прочностные характеристики их повышаются.
Так, приувеличении содержания алюминия с 2 до 4%, а циркония с 0 до 4% (сплавыТЮ2Г1 и ТЮ4М2Ц4) механические характеристики увеличились и составили:– сплав– предел прочности, МПа– относительное удлинение, %– относительное сужение, %– ТЮ2Г1; ТЮ4М2Ц4;–580;1050;–7;5;–1,5;14.Таблица 28 – Свойства спеченных титановых сплавов легированныхалюминием, марганцем, молибденом, цирконием.Состав и маркаПредел прочностиОтносительноеОтносительноесплавана разрыв, МПаудлинение, %сужение, %ТЮ2Г15806–81,5ТЮ4М2800518ТЮ4М2Ц2910915ТЮ4М2Ц41050514ТЮ4М2Ц4О111400,52,5ТЮ4М2Ц4О2,585000ТЮ4М2Ц4О563000ТЮ4М2Ц2О2,58201212ТЮ2М2Ц6О2,598078ТЮ2М2Ц8О2,587031,5Примечание: Т – титан, Ю – алюминий, М – молибден, Г – марганец, Ц –цирконий, О – оксид.Испытания на длительную прочность двойных сплавов при температуре450°С и нагрузке 200 МПа показали, что сплав с 1,5% марганца не разрушается втечение 7 ч., а сплав с 2,5% марганца – 12 ч.Таблица 29 – Свойства спеченных титановых сплавов легированныхалюминием, молибденом, ванадием, хромом, кобальтом иоксидом циркония.Состав композицийТМ3Б2Х1ТМ3Б2Х1+1% ZrO 2ТЮ4М3Ф3ТЮ4М3Ф3+1% ZrO 2ТЮ4Ф3К3ТЮ4Ф3К3+3% ZrO 2Пределпрочности наразрыв, МПа8409401030730900520Относительноеудлинение, %Относительноесужение, %5–95–85–60,21–509 – 1710 – 176 – 130,52,70Максимальной прочностью характеризуются сплавы при одновременномлегировании алюминием, цирконием и молибденом.Данные таблицы 29 свидетельствуют об увеличении прочности приодновременном легировании сплава алюминием, молибденом и кобальтом(ТЮ4М3Ф3).
С введением оксида циркония ( ZrO 2 ) прочность сплава снижается,уменьшается пластичность композиций.Разработан ряд современных порошковых сплавов (ВТ3, ВТ5, ВТ6, ВТ9,ВТ20), соответствующих по химическому составу компактных сплавов и неуступающим им по механическим свойствам.Порошковые алюминиевые сплавы характеризуются малой плотностью,высокими тепло- и электропроводностью, коррозионной стойкостью, хорошейпластичностью и обрабатываемостью резанием, высокими триботехническимисвойствами.Перспективными порошковыми алюминиевыми материалами являютсясплавы на основе смесей алюминиевых порошков с легирующими добавками.Основными легирующими добавками являются железо, хром, магний, марганец,медь, цинк.При создании порошковых алюминиевых сплавов двойной системы наиболеераспространенными легирующими элементами являются железо и хром, которыеимеют малую растворимость и низкий коэффициент диффузии в алюминии иобразуют с ним мелкодисперсные частицы интерметаллических соединений.Сплав, содержащий 12,8% железа имеет следующие механическиехарактеристики:– временное сопротивление при растяжении, МПа – 380;– предел текучести, МПа– 310;– относительное удлинение, %– 4.При введении в алюминиевый сплав хрома в пределах не более 7%достигаются наилучшие свойства:– предел прочности на растяжение, МПа – 300 – 320;– относительное удлинение, %– 15 – 20.Среди многокомпонентных порошковых материалов на основе алюминия,наиболее распространены сплавы, совместно легированные магнием, марганцем,медью, хромом, титаном, ванадием.
Эти сплавы обладают дополнительнойпрочностью при применении термической обработки.Одним из самых прочных порошковых алюминиевых сплавов является сплавмарки ПВ90, свойства которого в сравнении с деформированным сплавом маркиВ95 приведены в таблице 30.Кроме того, сплав ПВ90 отличается высокими триботехническимисвойствами, характеристики которых приведены в таблице 31.Сплав ПВ90 мало чувствителен к концентрации напряжений при одноосномрастяжении, отличается высоким сопротивлением срезу, хорошо обрабатываетсядавлением в горячем состоянии и из него могут быть получены изделия методамипрессования, штамповки и прокатки.Известны также алюминиевый сплав, легированный титаном и вольфрамом,имеющий механические свойства:– прочность при растяжении, МПа – 420 – 490;– предел текучести, МПа– 350 – 390;– относительное удлинение, %–7;Таблица 30 – Механические свойства алюминиевых сплавов ПВ90 и В95.СостояниеЗакаленный иискусственно состаренныйпо режимам:N1N2Закаленный иискусственно состаренныйпо режимам:N1N2Пределпрочности Предел текучести,МПана разрыв,МПаСплав ПВ90Относительноеудлинение, %780640Сплав В957405904660055056047089Таблица 31 – Триботехнические свойства сплавов ПВ90 и В95СплавПВ90В95Коэффициент тренияПри сухомПри трениитрениисос смазкой0,100,050,350,10Износ, мг ⋅ см 2При сухомПри трениитрениисос смазкой6,05,022,020,5и сплав, легированный магнием, хромом, марганцем и имеющий характеристики:– прочность при растяжении, МПа – 480 – 500;– предел текучести, МПа– 370 – 410;– относительное удлинение, %–7 – 12.9.10 Электротехнические порошковые материалыПорошковыеэлектротехническиематериалыиспользуютсявэлектромашиностроении, радиотехнике и других отраслях промышленностиблагодаря своим специальным свойствам.
Наиболее широкое использование онинашли для изготовления электрических контактов и магнитных изделий.9.10.1 Материалы электротехнических контактовВ настоящее время имеется большое количество разработанных материаловдля электрических контактов различного назначения. Однако, проблема созданиявысоконадежных контактов полностью не решена, так как требования,предъявляемые к материалу контактов, непрерывно возрастают и изменяются.Материалы должны быть термически, химически и механически стойки,иметь малое электросопротивление, обладать высокими теплопроводностью иэрозионнойстойкостьюпривоздействииэлектрическойдугиисопротивляемостью свариваемости или мостикообразованию при замыкании иразмыкании контактов.Существуют различные способы производства электрических контактовметодом порошковой металлургии, обеспечивающие возможность полученияизделий не только заданного химического состава, но и с заданной структурой,определяющей оптимальное сочетание свойств.Схема производства контактов заключается в приготовлении смесей внужных пропорциях, прессовании заготовок изделий и высокотемпературномспекании их в восстановительной или окислительной среде или в вакууме.Для достижения необходимых свойств материала часто в эту схему вводятразличные способы регулирования распределения составляющих, в том числе взаданных направлениях, что обеспечивает некоторое упрочнение и анизотропиюсвойств.В электротехнической промышленности применяются в основном два типаконтактов:– разрывные;– скользящие.Разрывные электроконтакты используются для замыкания электроцепей вразличных электрокоммутирующих аппаратах и приборах.
Наиболееподходящими материалами для них являются вольфрам, молибден, тантал, рений.Они имеют высокую температуру плавления и электроэрозионную стойкость,повышенные прочностные характеристики, отсутствие склонности кмостикообразованию.Ценными свойствами как составляющие контактных материалов обладаютсеребро, медь, золото, платина. Они имеют высокую электро- итеплопроводность, коррозионную стойкость, низкое контактное сопротивление.Состав и свойства некоторых контактных материалов приведены в таблице32.На свойства материалов влияет дисперсность структуры, которая в своюочередь определяется дисперсностью исходных материалов. Регулированиедисперсности исходных составляющих осуществляют путем смешивания шихты ввибромельнице или применением химического смешивания компонентов. Дляэтого из водных растворов совместно осаждают гидраты, карбонаты или оксалатысеребра, меди, или никеля.
Осадок фильтруют, промывают, сушат и прокаливаютв восстановительной атмосфере при температуре, обеспечивающей формированиесмеси требуемой дисперсности и химического состава.Таблица 32 – Состав и свойства некоторых контактных материаловМаркаконтактовКМК-Б20КМК-Б21КМК-Б22КМК-Б23КМК-А60КМК-А61КМКЖМКМКЖМВСоставW–Cu–NiW–Cu–NiW–Cu–NiW–Cu–NiW–Ag–NiW–Ag–NiФизические свойстваУдельноеПлотность, Твердостьэлектросопротивление,НВ, МПаг / см 3мкОм ⋅ м12.113000,07014,019500,0815,024000,1008,053000,10413,512000,04115,019000,04570%Fe+30%Cu7,812000,01570%Fe+27%Cu+3%Bi7,68000,016Изготовление контактов из материалов каркасного строения осуществляютметодом капиллярной инфильтрации пористого каркаса из тугоплавкогокомпонента легкоплавкой составляющей. Инфильтрация может проводится пометоду наложения или методу погружения.При проведении инфильтрации по методу наложения спеченный пористыйкаркас из тугоплавкого компонента вместе с помещенным на нем твердыминфильтруемым материалом загружают в печь с защитной атмосферой исоответствующей температурой.При инфильтрации методом погружения пористый каркас вводят впредварительно расплавленный легкоплавкий компонент.
Полученный материалпрактически не содержит пор.Повышение механических свойств можно обеспечить, если каркас подинфильтрацию готовить не из специального порошка, а из волокон или нитейтугоплавкого металла. При этом повышается не только прочность, но иэрозионная стойкость, что проводит к повышению износостойкости контактов.Скользящие электроконтакты представляют собой пару трения, в которойнаряду с хорошим электрическим контактом должен обеспечиваться низкийкоэффициент трения. При этом контактная пара не должна состоять изоднотипных материалов, так как в этом случае будет происходить схватываниетрущихся поверхностей в условиях эксплуатации.Твердость материалов, составляющих контактную пару, также должна бытьразличной.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
