Детали, изготовленные из порошковых сталей, как правило, не испытывают высоких нагрузок при эксплуатации. В то же время известно, что понижение температуры в значительной степени приводит к охрупчиванию сталей и сплавов c ОЦК-решеткой и снижает разрушающую нагрузку ниже критической температуры хрупкости [1,2]. Полагали, что хладноломкость порошковых сталей в значительной мере зависит от пористости.
Целью работы являлось установление влияния пористости порошковой стали на механические характеристики при понижении температуры от нормальных до азотных температур.
Опыт последних десятилетий свидетельствует о высокой эффективности применения порошковых материалов для производства изделий конструкционного назначения в различных областях техники [1]. Коэффициент использования материала при изготовлении изделий из порошковых материалов достигает 0,95–1,00, что в свою очередь кроме значительной экономии материала обеспечивает высокий уровень экологичности производства. Однако механические свойства изделий из порошковых легированных сталей ниже, чем из стального проката аналогичного химического состава, что связано с пониженной плотностью, гетерогенностью структуры и большей загрязненностью неметаллическими включениями. Поэтому до последнего времени спеченные изделия применялись в основном в случае малых рабочих нагрузок. Дальнейшее расширение области применения конструкционных деталей, изготовленных методами порошковой металлургии, обеспечивается использованием современных технологий получения порошковых материалов, их легированием, термообработкой, снижением уровня пористости.
Исследования проводили в ЦНИИчермет на среднелегированной стали, полученной в результате спекания частично-легированного порошка марки ПЖН4Д2М.
Исследование свойств материалов полученных на основе частично-легированного порошка ПЖН4Д2М проводилось на стандартных призматических образцах с острым надрезом и цилиндрических образцах диаметром 5 мм.
Одним из основных факторов, резко отличающих спеченные материалы от компактных, который оказывает существенное влияние на закономерности формирования механических свойств при понижении температуры испытаний является пористость.
С целью изучения поведения спеченного материала различной пористости от 10 до 30 % при изменении температуры был проведен комплекс испытаний на растяжение и статический изгиб цилиндрических образцов диаметром 5 мм и призматических образцов 10×10×55 мм с острым надрезом. Во всем диапазоне исследуемых температур происходит монотонное снижение предела текучести и предела прочности с ростом температуры испытания, что аналогично поведению компактных материалов.
Было установлено, что разрушающее номинальное напряжение при изгибе образца с надрезом при понижении температуры испытаний возрастает, причем характер зависимости одинаков для всех степеней пористости. Кроме того, скопления закрытых пор являются заметными микроскопическими концентраторами напряжений, способными к взаимодействию с матрицей и между собой. Микронегомогенность структуры приводит к избирательной локализации деформации в пределах мостиков. Видимым результатом этих процессов является разрушение образцов при более низких внешних напряжениях и макродеформациях, чем это было бы в случае компактного материала. Наибольшую опасность представляют открытые поры с малым радиусом вершины. Кроме того, на основании полученных результатов можно утверждать, что изменение механических свойств в зависимости от пористости при других неизменных параметрах обусловлено не только уменьшением эффективного сечения нагруженного образца, но и статистическим распределением и типом пор, которые приводят к возникновению локальной концентрации напряжений.
Библиографическая ссылка
Сибилёв А.В., Мишин В.М. ВЛИЯНИЕ ПОРИСТОСТИ ПОРОШКОВОЙ СТАЛИ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ХЛАДНОЛОМКОСТИ // Современные наукоемкие технологии. – 2013. – № 3. – С. 72-72;URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=31518 (дата обращения: 18.04.2024).