Введение. Термическая обработка является наиболее распространенной последеформационной операцией, применяемой к порошковым сталям (ПС). Принципиальные положения теории этого процесса, разработанные для компактных материалов, справедливы и для рассматриваемых ПС. Однако специфика структуры последних вносит количественные и качественные изменения в кинетику процессов, происходящих при различных видах термической обработки. Поэтому при разработке новых материалов необходимо уделять большое внимание влиянию термической обработки на их структуру и свойства. В связи с этим целью данного исследования является анализ фазовых превращений в порошковых спеченных сталях при охлаждении и определение их механических свойств. 

Материалы и методы. В работе использованы отечественные порошки марок ПЖРВ 2.200.28 (ТУ 14-1-5365-98) и ПЛ-Н4Д2М (ТУ 14-5402-2002) производства ПАО «Северсталь» (г. Череповец). При смешивании в шихту добавлялись ультрадисперсные добавки нитрида кремния (Si3N4) и оксида никеля (NiO) производства компании «Плазнотерм» (г. Москва). Перед использованием порошки проходили контроль на универсальном лазерном приборе измерения размера частиц (модель FRITSCH ANALYSETTE 22 MicroTec plus) и анализаторе субмикронных частиц (Beckman COULTER № 5). Для приготовления шихты использовались двухконусный смеситель марки RTNM05S (Тайвань) и ультразвуковая станция для просеивания и смешивания порошка с ультрадисперсными частицами Assonic SPC (Китай). Статическое холодное прессование проводилось в лабораторных пресс-формах на гидравлическом прессе модели TS0500-6 (Китай) с максимальным усилием в 50 тонн. Гомогенизирующее спекание проведено в лаборатории термической обработки кафедры «Материаловедение и технологии металлов» ДГТУ в муфельной электропечи модели SNOL 6,7/1300 в диапазоне температур 900–1150 ℃ в среде защитного газа — диссоциированного аммиака. Время спекания — 15–180 минут. В таких же печах производилась и термическая обработка спеченных порошковых сталей. Закалка осуществлялась на спеченных образцах при температуре 800 ℃. Исходная пористость спеченных образцов составляла 10,15,25 %. Отпуск спеченных образцов проходил при температуре 100–300 ℃. Испытания на растяжение проводились в соответствии с ГОСТ 18227–85 с использованием сервогидравлической напольной разрывной машины МГС-В 15 в автоматическом режиме с помощью персонального компьютера. Для измерения твердости использовался твердомер Роквелла ТК-2М с индентированным алмазным конусом при общей нагрузке 1471 Н.  

Результаты исследования. В работе выполнены исследования, которые позволили определить закономерности фазовых превращений в порошковых спеченных сталях с ультрадисперсными частицами при охлаждении после операции закалки. Экспериментально определены значения критических точек охлаждения для спеченных порошковых сталей эвтектоидного состава для скоростей охлаждения 60–400 °С/мин. Определены также механические свойства спеченных порошковых сталей с ультрадисперсными частицами в зависимости от температурного интервала превращений.  

Обсуждение и заключение. Исследования позволили установить влияние ультрадисперсных частиц на температуру критических точек спеченных ПС эвтектоидного состава, построить диаграммы изотермического превращения аустенита, а также определить механические свойства спеченных порошковых сталей с ультрадисперсными частицами. Анализ полученных результатов исследований показал разнонаправленное влияние частиц оксида никеля и нитрида кремния на фазовые превращения в порошковых спеченных сталях.