Электронный каталог НБ БНТУ

Статья

Дьячкова, Л.Н.
Особенности формирования структуры и свойств порошковых сталей с добавками, активирующими диффузионные процессы при спекании = Features of the formation of the structure and properties of powder steels with additives that activate diffusion processes during sintering / Л. Н. Дьячкова. – DOI 10.29235/1561-8358-2020-65-1-43-53 // Весцi Нацыянальнай акадэмii навук Беларусi.Серыя фiзiка-тэхнiчных навук / гл. ред. С.А. Чижик; учредитель Национальная академия наук Беларуси (Минск). – 2020. – Т.65 №1. – С. 43-53. – На рус. яз.

Исследовано влияние активирования процесса спекания порошковой стали, легированной никелем или хромом, за счет диспергирования исходных порошков и введения соединений щелочного металла. Изучена кинетика размола исходных порошков железа, Х30 и смеси порошков железа с 4 % никеля. Показано, что в зависимости от твердости порошка его измельчение происходит в три или две стадии. При размоле более твердых порошков отсутствует стадия интенсивной деформации частиц и увеличения их размера. Дефекты кристаллической решетки, образующиеся при размоле порошков, ускоряют диффузионные процессы, что способствует при температуре спекания на 100-200 °С ниже по сравнению с температурой спекания сталей из исходных порошков образованию однородной структуры, снижению на 4-17 % пористости, а также повышению прочности порошковых сталей в 1,5-1,6 раза. Установлен механизм воздействия бикарбоната натрия на ускорение диффузии углерода, никеля и хрома в железо. При введении бикарбоната натрия под действием паров воды, образующихся при его разложении до карбоната, формируются тонкие оксидные пленки на железных частицах, активно восстанавливающиеся в защитно-восстановительной атмосфере при спекании. Это приводит к образованию металлического контакта между частицами, ускорению самодиффузии атомов железа и диффузии легирующих добавок в железо в 5-7 раз в зависимости от температуры спекания и количества вводимой добавки. Натрий образует по границам зерен железной основы нанодисперсные сложные соединения ферритного типа Na3Fe5O9, которые обеспечивают измельчение зерен и образование однородной структуры. Изменения в структуре порошковой стали при введении бикарбоната натрия обуславливают повышение ее прочности в 1,5-1,7 раза. Полученные результаты могут быть использованы при получении конструкционных изделий из легированных порошковых сталей.
Effect of activating the sintering process of powder steel alloyed with nickel or chromium by grinding the initial powders and introducing alkali metal compounds was investigated. The kinetics of grinding the initial iron powders, Cr30, and a mixture of iron powders with 4 % nickel was studied. It is shown that, depending on the hardness of the powder, it is grinded in three or two stages. When grinding more hard powders, there is no stage of intensive deformation of particles and an increase in their size. Crystalline lattice defects resulting from grinding of powders accelerate diffusion processes. This reduces sintering temperature by 100-200 °С compared to the sintering temperature of steels from the initial powders, contributes to a homogeneous structure, reduces porosity by 4-17 %, and increase strength of powder steels by 1.5-1.6 times. The mechanism of the effect of sodium bicarbonate on the acceleration of diffusion of carbon, nickel and chromium into iron has been established. With the introduction of sodium bicarbonate under the action of water vapor, formed upon its decomposition to carbonate, thin oxide films are formed on iron particles, which are actively recovered in a protective-recovering atmosphere during sintering. This leads to formation of a metal contact between the particles, acceleration of the self-diffusion of iron atoms and the diffusion of alloying additives into iron by 5-7 times, depending on the sintering temperature and the amount of added additive. Sodium forms nanodispersed complex compounds of the ferritic type Na3Fe5O9 along the grain boundaries of the iron base, which provide grain refinement and the formation of a homogeneous structure. Changes in the structure of powder steel with the introduction of sodium bicarbonate cause an increase in its strength by 1.5-1.7 times. The results can be used to obtain structural products from alloyed powder steels.

621.762.8

общий = БД Техника
общий = ВЫСОКОПРОЧНЫЕ СПЛАВЫ
общий = ДИФФУЗИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ
общий = СПЕКАНИЕ
общий = АКТИВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
общий = ПОРОШКОВАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ