Сульфидирование спеченных изделий

В последнее время все большее внимание уделяется операции сульфидирования, позволяющей повысить износостойкость трущихся поверхностей и снизить коэффициент трения. При применении этого способа обработки к деталям двигателей, изготовленных из чугуна, установлено, что долговечность дизельных цилиндров возрастает в шесть раз, износ зубьев конических шестерен уменьшается в девять раз. Положительный эффект операции сульфидирования объясняется появлением на поверхности детали слоя сульфидов, обладающих хорошими антифрикционными и противозадирными свойствами. Насыщение поверхностного слоя изделий серой возможно путем реакции между поверхностью металла и жидкой серой или соединениями, содержащими серу. Т.П. Гильман при исследовании дилатометрическим методом процесса сульфидирования образцов, спрессованных из порошков железа и серы, обнаружила на дилатометрических кривых критические точки, соответствующие диаграмме равновесия системы Fe—S. Для сульфидообразования оказался достаточным нагрев смеси порошков до температуры 200—300°. При сульфидирования изделий из чугуна применение находят водные растворы на основе едкого калия и натрия с добавками серы или сернистого натрия, причем процесс ведется при температурах 120—150°.

Для более глубокого насыщения металла серой применяется безводное сульфидирование в следующих средах: 1) Na2S — 100%, температура 200°; 2) Na2S — 40%, Na2S2O3 — 60%, температура 200°; 3) Na2S — 20%, Na2S2O3 — 60%, KCNS — 20%, температура 400°. Эти методы сульфидирования пригодны для обработки малопористых спеченных деталей. Применительно к пористым антифрикционным материалам положительные результаты обнаруживает пропитка серой. В.П. Пшенов рекомендует следующий режим обработки пористого железа серой: заготовка пропитывается в расплаве серы при температуре 130—140° в течение от нескольких секунд до нескольких минут (в зависимости от необходимой глубины сулфидированного слоя), затем сера выжигается в течение 10—15 мин. нагревом при температуре 650—700°. Выжигание серы позволяет освободить поры для последующей пропитки смазкой. При испытании изготовленного таким методом антифрикционного пористого железа в паре с закаленной сталью при давлении 250 кг/см2 и скорости скольжения 0,108 м/сек сульфидированное железо обнаруживало износ 0,013 мм, в то время как пористое железо без сульфидирования имело износ 0,07 мм и металлокерамическая оловянистая бронза — 0,065 мм. После операции сульфидирования не рекомендуется нагревать изделия выше температуры 600° в окислительной атмосфере, так как возможно разрушение сульфидированного слоя, не допускается также обработка поверхности резанием, допустимо калибрование или обкатка.

Введение серы может проводиться и путем обычного смешивания шихты, состоящей из основного компонента и серы или сульфидов, с последующим прессованием и спеканием. Как показано в работе Л.И. Пугиной и Ф.И. Шамрая, для железо-графитовых композиций при добавках сульфидов меди, цинка и свинца таким методом удается осуществить одновременное легирование и сульфидирование, что значительно улучшает механические свойства, износостойкость и обрабатываемость материалов.