Спекание(отжиг) полуфабрикатов

Термин «спекание» можно характеризовать как технологическую операцию и как физический процесс.

Технологический процесс спекания заключается в нагреве сформованного при прессовании или свободно насыпанного порошка до температур, не превышающих температуру плавления (без расплавления) металла или основного компонента материала, выдержке при этой температуре и медленном охлаждении системы. Цель такой обработки – получение монолитного объекта с прочной связью между структурными элементами. Скорость повышения плотности (усадки) пористого полуфабриката при спекании увеличивается с повышением температуры (рис. 7).

Рис.7. Уплотнение при спекании в зависимости от температуры нагрева

Как физический процесс, спекание подразумевает протекание процессов межчастичного сцепления, уплотнения и упрочнения пористого тела.

Превращение прессовки в компактное металлическое тело со свойствами, близкими к свойствам литого материала, является следст- вием изменения межчастичных контактов. В прессовке или свободно насыпанной заготовке частицы связаны в основном механически, а в

спечённом металле возникают металлические контакты между зернами поликристалла.

Движущая сипа процесса спекания - уменьшение свободной энергии системы за счет уменьшения площади свободной поверхности частиц.

При переходе от отдельных зерен диаметром I мкм к монокрис­таллу выигрыш энергии составляет 1,5 кал./г. 60-70% свободной энергии системы снижается за счет замены границ раздела кристалл - пар (газ) межзёренными границами поликристалла. Около 30 % свободной энергии системы снижается за счет уменьше­ния площади межзёренных границ при росте зёрен.

Вопрос о механизме спекания является дискуссионным. Сложность его заключается в многообразии факторов, влияющих на развитие спекания. Существует несколько моделей, положенных в основу теоретических разработок.

Вопросам теории спекания посвящены работы Джонса, Кучинского, Ристича, Эшби, Набарро, Херинга и советских ученых Пинеса, Френке­ля, Ивенсена_,, Балыпина, Андриевского, Скорохода, Тресвятского, Гегузина и др.

При спекании измене­ние структуры и свойств заготовки происходит за счет:

1. образования и роста контакта между частицами;

2. изменения макроскопической плотности пористого тела, связан­ной с изменением количества и размера пор.