2. Конструкционные материалы

Конструкционные детали являются наиболее распространен­ным видом продукции порошковой металлургии. Учитывая почти полное отсутствие отходов, они имеют минимальную стоимость и трудоемкость. Различают конструкционные порошковые материа­лы общего назначения, заменяющие обычные углеродистые и ле­гированные стали, чугуны и цветные металлы, и материалы, обла­дающие специальными свойствами - высокой износостойкостью, твердостью, жаропрочностью, коррозионной стойкостью, специ­фическими магнитными и электрическими характеристиками. В зависимости от условий нагружения различают мало-, средне- и тяжелонагруженные детали, которые в свою очередь делятся на тяжелонагруженные статическими и динамическими усилиями.

Чем выше требования по прочности, тем меньше должна быть пористость металла. Порошковые детали делятся на четыре груп­пы по плотности (пористости).

Тяжелонагруженные статическими усилиями детали изготов­ляют из порошков углеродистых или легированных сталей и цветных сплавов. Пористость материала не должна превышать

9. %. Изделия получают холодным прессованием и спеканием с последующей дополнительной горячей и холодной штамповкой или горячим прессованием. Применяют также пропитку легко­плавкими металлическими расплавами с последующей термиче­ской обработкой.

Тяжелонагруженные динамическими нагрузками детали из­готавливают из порошков углеродистых и легированных сталей и сплавов цветных металлов с пористостью не более 2 %. В этом случае проводят холодное прессование, спекание, горячую штам­повку, горячее прессование или химико-термическую обработку.

На рис. 20.1 представлена зависимость относительной прочно­сти ст_отн = (а_пор/ст_комп) ■ 100% от относительной плотности у_отн = = (у_П0р/у_К0МП) • 100% порошковых материалов при различных тех­нологических процессах формообразования, где ст_пор, у_пор - проч­ность и плотность порошковых материалов; а_комп, у_комп - прочность и плотность компактных материалов.

С увеличением плотности одновременно возрастают пластич­ность и ударная вязкость. Изменяя пористость, можно регулировать плотность и механические свойства, подбирать материалы с за­данным уровнем свойств для конкретных условий работы изделий.

Порошковые стали по механическим свойствам могут не усту­пать литым и кованым сталям соответствующего состава. Так мартенситно-стареющие стали, благодаря возможности повы­шения содержания титана до 2-3 % имеют ст_в до 2000 МПа при KCU от 30 до 40 Дж/см².

Основой для получения порошковых коррозионностойких ма­териалов обычно служат порошки сталей и сплавов определенного состава.

Перспективно использование порошков титана и его сплавов для изготовления тяжелонагруженных деталей. Высокие механи­ческие свойства порошковых изделий на основе титана (ст_в = 650-

900 МПа, 5 = 8-16%) позволили применить их для изготовления ша­тунов автомобильных двигателей.

Рис. 20.1. Зависимость относительной прочности порошковых конструкционных материалов от их относительной плотно­сти и технологии формообразования: йП />/) ЯП 1ПП 1 ~ статическое холодное прессование; 2 -

о высокоскоростное холодное прессование;

Тотв! '° 3 - горячая штамповка

Это дало возможность существенно уменьшить массу, снизить инерционные силы и повысить мощность двигателя. Из порошков титана организовано серийное производство таких деталей, как втулки, крышки, трубы для химического и пищевого машино­строения, приборостроения и др.