Obrabotka Metallov. 2016 no. 3(72)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (72) 2016 54 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Т а б л и ц а 2 Режимы спекания образцов Параметр Значение Средняя скорость нагрева, °C/мин 100 Давление прессования, МПа 60 Давление первоначальной подпрессовки, МПа 5 Температура спекания 1000, 1100  С Время спекания, мин 5…25 Сила тока, А 910 Рабочая среда Вакуум Рис. 2. Изменение температуры и давления в процессе искрового плазменного спекания: 1 – нагрев до 1000  С; 2 – нагрев до 1100  С технологий шлифования и полирования на ал- мазных пастах. Финишную механическую по- лировку проводили на суспензии оксида хрома. Выявление структуры полученных композиций осуществляли 5%-м раствором азотной кислоты в спирте. Анализ структуры проводили на све- товом микроскопе Carl Zeiss Axio Observer A1m и растровом электронном микроскопе Carl Zeiss EVO 50 XVP. Распределение химических эле- ментов изучали с использованием энергодиспер- сионного анализатора INCA. Микротвердость фаз оценивали на микро- твердомере для испытаний по Виккерсу 402MVD Wolpert Group. Результаты исследований и обсуждение Материал, сформированный с использова- нием метода искрового плазменного спекания частиц разнородных сталей характеризуется незначительным количеством пор. Распределе- ние легирующих элементов в спеченном компо- зите при сканировании по линии представлено Рис. 3. Распределение легирующих элементов в спеченном материале на рис. 3. Видно, что светлые области соответствуют исходным частицам легированной стали, более темные области – исходным частицам угле- родистой стали. Соотношение объ- емных долей разнородных областей примерно равно. В поперечном сече- нии структуру полученных образцов можно представить в виде схемы, изображенной на рис. 4, а . Централь- ные слои образцов характеризуются аустенитно-ферритным строением (рис. 4, б ). При удалении от центра структура постепенно изменяется и области, соответствующие части- цам углеродистой стали, приобре- тают сначала ферритно-перлитное (рис. 4, в ), а затем полностью перлит- ное (рис. 4, г ) строение. Формирова- ние ферритной структуры объясня- ется активной диффузией углерода в процессе спекания, в результате чего частицы стали У8 обезуглеро- живаются. Обратный процесс про- исходит на периферии образцов, где поверхностные слои контактировали с графитовым слоем. За счет насы- щения углеродом в областях, соответствующих исходным частицам стали У8, происходит об- разование видманштеттова цементита. На рис. 5 видно, что увеличение времени спекания приво- дит к увеличению объемной доли данной фазы. Граничные слои, где происходило взаимодей- ствие разнородных микрообъемов, приобретают промежуточное химическое строение между двумя спекаемыми сталями и при охлаждении в