Теп

ер у світі знаходять широке застосування порошкові матеріали конс-трукційного призначення на основі високолегованих сплавів на основі заліза[1-3], які можуть працювати в екстремальних умовах дії абразивів, лугів і ки-слот і високих навантажень. До таких матеріалів також можна віднести ком-позиційні матеріали на основі заліза, легованого самофлюсівними сплавами(СФС) [4], які у свою чергу є складнолегованими сплавами і вміщують Ni, Fe,Cr, C, B, Si, Mo. Виготовлення виробів з таких матеріалів проводять шляхомпресування з наступним спіканням отриманих заготівок в різних середовищах,пресуванням пористих заготівок з наступним їх просоченням та гарячим шта-мпуванням [5], [6]. При цьому властивості отриманих матеріалів в основномузалежать від їх складу та структури [6]. Звичайно отримані за оптимальнихумов матеріали мають пористість, яка не перевищує 2%. Структура матеріалускладається з двох фаз (рис. 1) – зерен заліза (світла фаза) та фази самофлюсі-вного сплаву (темна фаза), яка може утворювати суцільне мереживо навколозерен заліза. Структура змінюється залежно від вмісту самофлюсівного сплавута методу отримання матеріалу [6].В наших роботах показано,що механічні властивості матері-алів (твердість (HRC), міцністьна згин (σзг), міцність на розтягу-вання (σВ) залежать від порис-тості матеріалу та вмісту самоф-люсівного сплаву. Твердість змі-нюється в межах від 20…22 до46…52 HRC. При цьому вона збі-льшується зі збільшенням вмістув матеріалі самофлюсівногосплаву від 10% до 50%. Основною причиною збільшення твердості зі збільшенням вмісту СФС є збіль-шення вмісту структурної складової з більш високою твердістю, яка можескладати залежно від складу СФС 48…62 HRC. Причиною збільшення твер-дості композиційних матеріалів на основі заліза легованого СФС може бутитакож взаємодія останнього з залізом. Елементи, що входять до його складу,дифундують в залізо з утворенням в ньому твердих розчинів та складних кар-боборидів заліза, які мають більшу твердість, ніж чисте залізо.Причиною малої твердості матеріалу при малому вмісті в ньому СФСможе бути наявність в них пористості у випадку отримання їх пресуваннямвихідної суміші порошків заліза і СФС з наступним спіканням у середовищіводню (рис. 2) [6]. Останнє узгоджується з сучасними уявленнями про впливпористості на властивості порошкових виробів [1], згідно з якими твердістьзменшується з її збільшенням.Як зазначалось вище, міцністьна згин σзг та на розтягування σв до-сліджуваних матеріалів також зале-жить від їх пористості та вмістуСФС. При цьому значення міцностіна згин не має монотонної залеж-ності від вмісту СФС. Вона для ма-теріалів, отриманих різними мето-дами, найменша при вмісті СФС 10%(1000…1200 МПа). Збільшуєтьсяпри збільшенні вмісту СФС до15…20% до значень1300…1350 МПа і при вмісті СФС30% зменшується до970…1270 МПа. Такий характерзміни міцності на згин можна пояс-нити виходячи з наступних міркуваь. Як відомо [7], [8], характеристики міц-ності матеріалів багато у чому залежать від якості контактної поверхні міжзернами в структурі матеріалів. Наявність СФС в сплаві значно покращує(змінює міцність між частинками заліза) її. Останнє зумовлено тим, що СФС,як і інші самофлюсівні сплави, в розплавленому стані розчиняють домішки,наприклад оксидів заліза. Окрім того, на межі поділу Fe – СФС відбуваєтьсявзаємодія між складовими з утворенням проміжних структур і, як наслідок,зменшення градієнту властивостей, що призводить до покращення зчепленняміж зернами заліза. Останнє зумовлює підвищенню механічних характери-стик. В той же час збільшення в матеріалі твердої (тим самим більш крихкої)складової СФС сприяє зменшенню міцності на згин для матеріалів з вмістомСФС 30 і більше відсотків.Міцність на розрив композиційних матеріалів Fe – CФС слабко зале-жить від вмісту СФС. Вона змінюється для сплавів зі стовідсотковою щільністю і вмістом СФС 10…30% у межах 600…640 МПа. При наявності пори-стості, як це має місце при отриманні матеріалів спіканням у середовищіводню [6], міцність на розрив, при інших рівних умовах, дещо менша і складає550…560 МПа. Слабка залежність міцності на розрив від вмісту в композиціїСФС може свідчити, що переважний вплив на руйнування сплавів Fe – СФСмає міцність на межі поділу фаз, площа якої у нашому випадку суттєво не за-лежить від вмісту СФС і може бути оцінена питомою поверхнею вихідногопорошку заліза.Як зазначалось вище, композиційні матеріали з композицій Fe – CФСможуть бути використані для роботи в умовах дії розчинів кислот та лугів. Внаших роботах показано, що їх корозійна стійкість також залежить від їхскладу та структури (табл. 1) [9].Таблиця 1. Залежність глибинного показника корозії від вмісту СФС врізних розчинах сірчаної кислотиВміст СФС, %Показник корозії П, мм/рік2,5% H2SO4 30% H2SO40 0,180 0,89815 0,1330 0,66530 0,0270 0,19440 0,0140 0,08550 0,0073 0,044100 0,0015 0,009Встановлено, що композиції з вмістом самофлюсівного сплаву 15 і 30%і часі корозії у межах до 200 годин за 10-бальної шкали оцінювання загальноїкорозійної стійкості матеріалів відносяться до стійких, а з вмістом СФС біль-шим за 30% – до стійких і дуже стійких у 2,5 та 30% розчинах сірчаної кислоти.Такий характер корозійної стійкості композиційних матеріалів Fe – СФС, нанашу думку, зумовлений тим, що низька корозійна стійкість композицій звмістом СФС 15 та 30% зумовлена утворенням гальванічних пар на межі фазизаліза та СФС, що прискорює процеси корозії. Збільшення вмісту СФС понад30% призводить до утворення у матеріалі суцільного каркасу з СФС, який єдуже стійким у розчинах кислот. Останній ізолює фазу заліза від контакту зрозчином кислоти і, тим самим, визначає швидкість корозії матеріалу у цілому(рис. 3).Таким чином можна зробити висновок, що композиційні матеріали зкомпозицій Fe – CФС мають високі характеристики механічних властивостейі корозійної стійкості. Регулюючи склад та структуру, їх можна отримувати знаперед заданими властивостями залежно від умов експлуатації. Задану струк-туру та властивості матеріалів, враховуючи їх природу, можна створювати,змінюючи умови їх отримання. Найбільш високі механічні характеристики іпоказники корозійної стійкості мають матеріали з максимальною щільністю такаркасною структурою.

Рис. 3. Схема корозії сплавів з вмістом СФС до (а, в) і більше (б, г) 30%;а, б – до корозій; в, г – після корозії; д – зразок в перерізі зі слідами корозії наповерхні; 1 – залізо; 2 – самофлюсівний сплав