Порошковая металлургия от А до Я

Р. ГЕРМАН
ПОРОШКОВАЯ 
МЕТАЛЛУРГИЯ  
ОТ А ДО Я

Перевод с английского

Г.А. Либенсона и О.В. Падалко

Под редакцией О.В. Падалко

Р. Герман
Порошковая металлургия от А до Я. Пер. с англ.: Учебносправочное руководство / Р. Герман – Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2009. – 336 с.
ISBN 9785915590211

Значение порошковой металлургии возрастает с каждым годом по мере увеличения удельного веcа порошковых деталей в современных автомобилях, станках, предметах обихода.
Фактичеcки это одна из давних и успешных нанотехнологий. Предлагаемая книга известного
американского специалиста написана в форме энциклопедии и включает в себя все технологические процессы, используемые в современной порошковой металлургии и все необходимые
сведения материаловедческого характера. Подробно представлены необходимое оборудование
и инструмент. Издание снабжено уникальными фотографиями микроструктур порошковых и
композитных материалов.
Книга может быть использована и как учебное пособие, и как справочник студентами и преподавателями технических и технологических университетов, специалистами машиностроения.

                               © 2005, Elsevier Ltd
                               © 2009, ООО Издательский Дом «Интеллект»,
                                    перевод на русский язык, оригиналмакет,
                                   оформление

ISBN 9785915590211
ISBN 1856174298 (англ.)

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие редактора перевода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5

Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6

Числовые символы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7

Символы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13

1. Общие вопросы порошковой металлургии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17

2. Теория процессов получения порошков, порошковых материалов и изделий из них
57

2.1. Механические методы получения порошков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
57
2.2. Физико-химические методы получения порошков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
58
2.3. Холодная консолидация порошков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
59
2.4. Горячая консолидация порошков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
60
2.5. Консолидация пластифицированных порошков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
82
2.6. Дополнительные методы обработки консолидированных заготовок и полуфабрикатов из
порошков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
84

3. Порошки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
87

3.1. Классификация и номенклатура. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
87
3.2. Методы получения и дополнительной обработки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
94
3.2.1. Механические методы получения порошков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
94
3.2.2. Физико-химические методы получения порошков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
100
3.2.3. Методы дополнительной обработки порошков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
105
3.3. Структура и свойства порошков, методы и средства их определения . . . . . . . . . . . . . . . . .
109

4. Порошковые материалы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
132

4.1. Классификация и номенклатура. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
132
4.2. Методы получения и дополнительной обработки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
148
4.2.1. Холодная консолидация порошков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
148
4.2.2. Горячая консолидация порошков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
160
4.2.3. Консолидация пластифицированных порошков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
190
4.2.4. Методы получения дополнительной обработки спеченных заготовок . . . . . . . . . . . . .
204
4.3. Структура и свойства порошковых материалов, методы и средства их определения . . . . . . .
222

5. Технологическое оборудование и инструмент . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
270

5.1. Оборудование для получения и дополнительной обработки порошков . . . . . . . . . . . . . . . .
270
5.2. Оборудование и инструмент для консолидации порошков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
274
5.2.1. Прессы и формообразующий инструмент для холодной и горячей консолидации (прессования) порошков в жестких пресс-формах. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
274
5.2.2. Прессы и формообразующий инструмент для холодной и горячей консолидации (формования) пластифицированных порошков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
280
5.2.3. Печи для спекания консолидированных заготовок (прессовок, формовок). . . . . . . . . .
285
5.3. Оборудование и инструмент для дополнительной обработки консолидированных, в том числе
спеченных заготовок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
292

6. Применение порошков, порошковых материалов и изделий из них . . . . . . . . . . . . .
293

6.1. Конструкционные, фрикционные и антифрикционные материалы и изделия . . . . . . . . . . . .
293
6.2. Проницаемые материалы и изделия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
299
6.3. Электротехнические материалы и изделия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
301
6.4. Режущий и формообразующий инструмент . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
303
6.5. Материалы и изделия со специальными свойствами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
306

7. Экономика порошковой металлургии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
318

Рекомендуемая литература на русском языке . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
320

Предметный указатель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
321

4

ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА

Уважаемые читатели!

Вашему вниманию предлагается перевод книги известного американского специалиста, Р. Германа,
название которой в переводе с английского звучит как «Порошковая металлургия от A до Z». Почему
издательство остановило свое внимание именно на ней, при том, что за рубежом ежегодно публикуется
5–6 монографий по порошковой металлургии и смежным с ней техническим дисциплинам?
Во-первых, потому, что книга такого рода, мини-энциклопедия по порошковой металлургии, впервые
появилась на «порошковом» книжном рынке, и одно это уже оправдывает пристальное внимание к ней.
Во-вторых, книга способна удовлетворить интересы весьма широкого круга читателей — от профессионалов со стажем до студентов. Для первых интерес представит информация о новейших методах
получения порошковых изделий, в том числе не требующих применения формообразующего инструмента, основанных на использовании современных систем компьютерного моделирования, числового программного управления и робототехники. Специалистам, работающим в смежных областях металлургии,
машиностроения, материаловедения, книга предлагает перекинуть «мостики» между этими областями и
порошковой металлургией, объективно оценивая как уникальные возможности последней, так и неизбежные ограничения на ее использование. Для студентов книга явится прекрасным введением в порошковую
металлургию, позволяющим осознанно решить вопрос о дальнейшей профессиональной ориентации — в
рамках порошковой металлургии, или вне ее.
Наконец, книга снабжена великолепными иллюстрациями, прежде всего — микрофотографиями порошков и микроструктур порошковых и композиционных материалов, а также большим объемом справочных
данных о свойствах порошков и порошковых материалов. Эта «инфраструктура» делает восприятие
материала книги не умозрительным, а совершенно вещественным, приносящим читателю реальную
поддержку в его повседневной деятельности.
Как и в любой другой серьезной книге, не со всеми позициями автора можно согласиться безоговорочно. Но даже это можно рассматривать как одно из достоинств книги, подвигающих читателя к
сопоставлению разных точек зрения и углублению собственных знаний в дискуссионных областях.
Различия в стилистике и терминологии, принятых в американской и в русской технической литературе
заставили переводчиков в ряде случаев ввести в перевод отдельные слова и словосочетания, которые
в английском тексте, повидимому, подразумеваются «по умолчанию». Эти вставки заключены в круглые
скобки и набраны основным шрифтом. Примечания переводчика, комментирующие содержание отдельных
статей, также заключены в круглые скобки, но набраны курсивом.
В оригинале книги термины и их определения (статьи) расположены в порядке следования букв английского алфавита. В переводе сочтено целесообразным сгруппировать статьи в определенных тематических
разделах (рубриках), расположив их внутри разделов в соответствии с русским алфавитом.
Издательство с благодарностью примет замечания и предложения читателей относительно содержания
и оформления книги.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Идея создания живого алфавитного справочника по порошковой металлургии привлекала меня с самых
первых дней моей преподавательской деятельности. Я был захвачен концентрированной информацией,
представленной в Henry Hausner’s Handbook of Powder Metallurgy. Позднее появились более подробные справочники, например изданный ASM International, но они были разделены на секции объемом
10–20 страниц детализированной информации. Кроме того, эти справочники были организованы в соответствии с логической цепочкой «порошки–процессы—свойства—применения»; спасибо небесам за индексы,
так как это почти единственный способ найти лакомый кусочек нужной информации. Во многих случаях
нам необходимо именно в данный момент освежить нашу память, проверить какие — то факты, или
найти полезные связи между понятиями. В соответствии с этим, одним из моих любимых вопросов на
экзаменах является предложение студенту изложить свое знание предмета на одной странице: например,
что такое горячее изостатическое прессование, как оно используется, что представляет из себя типичный
технологический цикл и т. д. Многие студенты недовольны, поскольку они ограничены одной страницей
и не умеют выражать свои мысли простыми словами. Ken Blanchard и Spencer Johnson предложили
другую модель в их прекрасной One Minute Manager. Я давно чувствовал, что нужна One Minute Powder
Metallurgist, поэтому, когда Bernard Williams предложил мне написать книгу под названием A to Z of
Powder Metallurgy — идея совпала с моими интересами пользователя, преподавателя и сотрудника. Это
была тяжелая работа, с озарениями и надеждами найти нужный баланс между основными понятиями,
используемыми в качестве отправных точек, и их определениями. Основные усилия были направлены на
то, чтобы включить в книгу всю ту терминологию, с которой вы можете встретиться в учебной аудитории,
учебнике или на конференции. Текст постоянно пересматривался, чтобы убедиться в том, что он точно
отражает состояние вопроса и язык, которым мы пользуемся в порошковой металлургии.
Помощь при выполнении этого проекта приходила с разных сторон, начиная с Bernard Williams,
предложившего тему и организовавшего заключение контракта с издательством Elsevier. Важный этап
подготовки текста к печати был обеспечен Susan Ferchalk. Рисунки были выполнены Rick Sharbaugh, а
большинство фотографий микроструктур Louis Campbell, двумя выдающимися специалистами. Ряд студентов и сотрудников помогали в работе над обзорными публикациями и при правке черновых вариантов
рукописи. Конечно, были очень полезны многие из предыдущих публикаций, представленных в списке
литературы.
Книга посвящена моим несравненным партнерам, Джесси и Саре — мужчине и женщине, брату и
сестре, черному (трехцветному) и белому (голубой черный дрозд) — двум австралийцам.

ЧИСЛОВЫЕ СИМВОЛЫ

Числовые символы чаще всего используются для обозначения марок сплавов. Такие обозначения не унифицированы ни применительно к регионам, ни применительно к технологиям (получения сплавов), однако в
литературе и в практике порошковой металлургии они являются одним из наиболее употребительных способов указания марки сплава. В некоторых случаях числовому символу может предшествовать буквенная
аббревиатура, например AISI, ASTM, P/F, CP или IN, указывающая на технологию (получения сплава), или
на организацию — разработчика, или сертификатора сплава. В некоторых случаях используются суффиксы
(после числового символа) для обозначения модификаций сплавов, например ELI, L, LN, AB, ULC.

17-4. Нержавеющая сталь, упрочняемая за счет
дисперсионного твердения, обладающая высокими прочностью и твердостью при умеренной коррозионной стойкости; известна также как нержавеющая сталь AISI 630. Номинальный химический состав, масс.%: хром — 17, никель — 4,
медь — 4, сумма ниобия и тантала — 0,3, железо
остальное. Изделия из порошков этой стали получают чаще всего методами инжекционного, или
горячего изостатического формования, поскольку
высокая твердость частиц порошка затрудняет
его консолидацию прессованием (в жесткой матрице). Оптимальные свойства достигаются после
спекания с последующим старением, режим которого записывается в форме Hxxxx, где xxxx указывает температуру старения в градусах Фаренгейта
(температуре 900◦F соответствует запись H900).
Типичные свойства после спекания:

17-4 PH нержавеющая сталь
плотность
7,84 г/см3

температура начала плавления
1340 ◦С
теплоемкость
460 Дж/(кг · ◦С)
коэффициент термического
расширения
10,8 · 10−4 %/◦С
теплопроводность
18 Вт/(м · ◦С)
электросопротивление
80 мкОм · см
модуль упругости
197 ГПа
коэффициент Пуассона
0,29
твердость
≥ 28 HRC
предел текучести при растяжении
900 МПа

относительное удлинение при
разрыве
10%
предел прочности при растяжении
1100 МПа
вязкость разрушения
23 МПа · м1/2

Чаще всего термическая обработка преследует цель
получения высокой твердости — до 38–42 HRC
при соответствующем повышении значений пределов текучести и прочности, но снижении пластичности.

18-8. Обычное коммерческое обозначение нержавеющей стали марок 304, или 304l, указывающее
на содержание (в этой стали) 18 масс.% хрома и
8 масс.% никеля. См. 304.

201. Обозначение алюминиевого сплава, часто используемого в порошковой металлургии, содержащего, масс.%: Cu — 4,4, Si — 0,8, Mg — 0,5, Fe —
до 0,3, Al — остальное. Порошок сплава компактируют в жесткой матрице и спекают, после чего
подвергают термической обработке, обеспечивающей при растяжении предел текучести 328 МПа,
предел прочности 335 МПа, относительное удлинение 2%.

300. Обозначение ряда нержавеющих сталей аустенитного класса (аустенит — гранецентрированная кубическая кристаллическая модификация твердых растворов легирующих элементов
в гамма-железе) немагнитных, содержащих не
менее 16 масс.% Cr и 8 масс.% Ni. Стали ря

да 300, используемые в порошковой металлургии,
характеризуются низким содержанием углерода,
благодаря чему устраняется выделение карбидов
по границам зерен. К числовым символам наименований этих сталей присоединяется суффикс L,
указывающий на содержание углерода 3 · 10−6%
в конечном продукте.

303. Немагнитная аустенитная нержавеющая сталь
номинального состава, масс.%: Cr — 18–20, Ni —
8–13, Mn — 2, N как целевой легирующий элемент — 0,2–0,6, Fe — остальное. Сталь обладает
хорошей прочностью и твердостью при приемлемой коррозионной стойкости. Используется для
порошковых изделий, подвергаемых механической обработке после спекания.

304. Аустенитная нержавеющая сталь номинального состава, масс.%: Cr — 18–20, Ni — 8–12,
Fe — остальное. В некоторых случаях обозначается как «18-8 нержавеющая». В порошковой
модификации содержит обычно до 2 масс.% Mn
и до 1 масс.% Si. При наличии в составе обозначения суффикса L сталь содержит 3 · 10−6% углерода в конечном продукте. Так же, как и другие
нержавеющие стали ряда 300 — немагнитна при
тщательном соблюдении требований к процессу
получения, однако содержание легирующих элементов на нижнем пределе часто имеет следствием появление остаточных магнитных фаз. Уровень легирования ниже, чем для стали 316L, что
приводит к более низкой коррозионной стойкости.
После спекания до беспористого состояния материал имеет следующие свойства:

304L нержавеющая сталь
плотность
8,0 г/см3

температура начала плавления
1400 ◦С
теплоемкость
500 Дж/(кг · ◦С)
коэффициент термического
расширения
17,2 · 10−4 %/◦С

теплопроводность
16,2 Вт/(м · ◦С)
электросопротивление
72 мкОм · см
модуль упругости
193 ГПа
коэффициент Пуассона
0,29
твердость
99 BHN
предел текучести при растяжении
220 МПа
относительное удлинение при
разрыве
57%

предел прочности при растяжении
590 МПа

Спеченные изделия из порошков нержавеющих
сталей являются, как правило, пористыми, с существенно пониженными свойствами. Для ряда
изделий, например для дросселей потока и фильтров, наличие пористости является необходимым и соответствующее устройство должно быть
спроектировано так, чтобы избежать возникновения растягивающих напряжений в пористых элементах конструкции. В случаях, когда беспористое состояние не достигается при спекании, механические свойства снижаются в силу наличия
остаточной пористости. Например, при плотности
6,9 г/см3 предел прочности стали 304L составляет
180 МПа, а при плотности 6,6 г/см3 — 120 МПа.
Пластичность и коррозионная стойкость снижаются при наличии пористости еще более интенсивно.

316. Немагнитная аустенитная нержавеющая сталь
номинального состава, масс.%: Cr — 16–18, Ni —
10–14, Mo — 2–3, Mn — 2, Si — 1. В порошковой
металлургии почти всегда используется модификация L с содержанием 3 · 10−6% углерода.
Состав материалов, получаемых из порошков,
лишь немного отличается от состава деформируемых материалов, но различия в свойствах весьма
значительны. Это объясняется тем, что свойства
деформируемой стали 316L обусловлены ее деформационным упрочнением, а спеченная сталь
имеет структуру отжига и характеризуется низкой
прочностью. 316L является одной из наиболее
применяемых марок нержавеющих сталей при
получении порошковых изделий спеканием под
давлением, или инжекционным формованием.
После спекания до беспористого состояния материал имеет следующие свойства:

316L нержавеющая сталь
плотность
8,05 г/см3

температура начала плавления
1400 ◦С
теплоемкость
500 Дж/(кг · ◦С)
коэффициент термического
расширения
15,9 · 10−4 %/◦С
теплопроводность
16 Вт/(м · ◦С)
электросопротивление
74 мкОм · см
модуль упругости
193 ГПа
коэффициент Пуассона
0,29
твердость
91 BHN
предел текучести при растяжении
255 МПа
относительное удлинение при
разрыве
55%
предел прочности при растяжении
530 МПа

8

Эта нержавеющая сталь имеет несколько лучшую
коррозионную стойкость, чем спеченные стали
303L и 304L, значительно превосходя их по сопротивляемости питтинговой коррозии благодаря
легированию молибденом. Это обстоятельство является решающим при выборе антикоррозионного
материала общего назначения. Свойства материала во многом определяются взаимодействием его
компонентов, особенно хрома, с атмосферой печи
при спекании в тех случаях, когда в результате такого взаимодействия образуются соединения
хрома. Увеличение пористости способствует снижению значений всех свойств стали. Так, после
прессования и спекания до плотности 6,6 г/см3
предел текучести составляет 140 МПа, относительное удлинение при разрыве 20%.

400. Общее обозначение ряда нержавеющих сталей ферритного класса, которые могут иметь и
мартенситную структуру, если содержат углерод
и подвергаются быстрому охлаждению (после нагрева при спекании). Стали содержат не менее
12 масс.% Cr, магнитны. Порошковые модификации являются низкоуглеродистыми, что отражается присоединением суффикса L к числовому
символу.

409. Магнитный сплав на основе железа, квалифицируемый как нержавеющая сталь, содержит
11 масс.% Cr, до 1 масс.% Mn, до 1 масс.% Si,
небольшие количества Nb, вводимого для связывания углерода, остальное — Fe. Почти всегда
суффикс L используется для указания на то, что
максимально допустимое содержание углерода
не должно превышать 0,03 масс.%. Присутствие
хрома обеспечивает коррозионную стойкость стали, но его содержание не должно быть менее
12 масс.% для того, чтобы сплав мог быть квалифицирован как нержавеющая сталь. Модифицированные версии сплава содержат до 13,5 масс.%
хрома и до 0,5 масс.% никеля, удовлетворяя тем
самым критериям отнесения сплава к нержавеющим сталям.

410. Магнитная нержавеющая сталь, содержащая, масс.%: Cr — 11,5–13,5, до 1 Mn, до 1 Si,
до 0,25 С, 0,2–0,6 N, Fe — остальное. Это одна из
немногих нержавеющих порошковых сталей, не
относящихся к низкоуглеродистым. Однако, если
в обозначении марки присутствует суффикс L,
то содержание углерода не должно превышать
0,03 масс.%. После спекания до беспористого со
стояния и термической обработки сталь имеет твердость 260 VHN, предел прочности при растяжении 800 МПа, относительное удлинение при разрыве 27%. Коэффициент термического расширения составляет 9,9 · 10−4%/◦С, теплопроводность
25 Вт/(м· ◦С). При плотности спеченного материала 6,9 г/см3 предел текучести составляет 180 МПа,
относительное удлинение при разрыве 16%.

420. Термообрабатываемая нержавеющая сталь
мартенситного класса, содержащая до 1 масс.%
углерода в качестве упрочнителя, или компонента упрочняющих карбидных фаз (может содержать суффикс С в качестве индикатора требований к содержанию углерода). Номинальный
состав, масс.%: Cr — 12–14, до 1 Mn и Si каждого,
Fe — остальное. В связи с высокой твердостью
частиц порошка порошковые изделия получают
методами инжекционного формования порошка, горячего изостатического формования, или
высокотемпературного спекания. В беспористом
состоянии, после закалки и отпуска сталь имеет
следующие свойства:

420 нержавеющая сталь
плотность
7,7 г/см3

температура начала плавления
1450 ◦С
теплоемкость
475 Дж/(кг · ◦С)
коэффициент термического
расширения
11 · 10−4 %/◦С
теплопроводность
55 Вт/(м · ◦С)
электросопротивление
74 мкОм · см
модуль упругости
200 ГПа
коэффициент Пуассона
0,28
твердость
570 VHN
предел текучести при растяжении
1500 МПа
относительное удлинение при
разрыве
8%
предел прочности при растяжении
1700 МПа
предел выносливости (усталости)
600 МПа

430. Нержавеющая сталь ферритного класса, номинальный состав, масс.%: Cr — 16–18, до 1,5 Mn,
до 1 Si, Fe — остальное. Магнитна, коррозионная стойкость удовлетворительная. При наличии
суффикса L (430L) содержание углерода не должно превышать 0,04 масс.%. Одна из модификаций стали обозначается 430N2, что указывает на использование азота в качестве упрочняющего легирующего элемента при содержании
0,2–0,6 масс.%. Как и у всех порошковых спла
9

вов, увеличение пористости приводит к снижению значений многих свойств. При плотности
спеченного материала 7,1 г/см3 предел текучести
составляет 210 МПа, предел прочности при растяжении 340 МПа, относительное удлинение при
разрыве 20%.

434. Магнитная нержавеющая сталь. Номинальный состав, масс.%: Cr — 16–18, ∼ 1 Mo, до 1 Mn,
до 1 Si, Fe — остальное. При наличии суффикса L
(430L) содержание углерода не должно превышать 0,03 масс.%. Одна из модификаций стали
обозначается 434N2, что указывает на использование азота в качестве упрочняющего легирующего
элемента при содержании 0,2–0,6 масс.%. Как и
у всех порошковых сплавов, увеличение пористости приводит к снижению значений многих
свойств. При плотности спеченного материала
7,0 г/см3 предел текучести составляет 240 МПа,
предел прочности при растяжении 410 МПа, относительное удлинение при разрыве 5%.

440. Еще одна из немногих нержавеющих сталей,
содержащих углерод, на присутствие которого
указывает суффикс С. Состав, масс.%: Cr — 16–18,
Mn — 1, Si — 1, Mo — 0,75, C — 1,0–1,2. После спекания до состояния закрытой пористости при относительной плотности 96% и твердости 43 HRC
предел текучести материала составляет 410 МПа,
предел прочности при растяжении 620 МПа, относительное удлинение при разрыве — не менее 2%.

600. Жаропрочный сплав, известный также под
названием Inconel. Состав, масс.%: Cr — ∼ 16,
Fe — 7, небольшие количества Mn, Si, Cu, Ni —
остальное. Теоретическая плотность 8,48 г/см3,
температура начала плавления 1354 ◦С, модуль упругости при комнатной температуре 214 ГПа, предел прочности при растяжении 550 МПа. Сплав
600 часто используют в качестве материала муфелей и деталей рабочего пространства нагревательных печей, в том числе конвейерных сеток
печей для спекания в порошковой металлургии.

601. Алюминиевый сплав, содержащий, масс.%:
Mg — 1, Si — 0,6, Cu — 0,25, Fe — до 0,3, Al — остальное. Изделия из сплава могут быть получены
прессованием и спеканием смеси элементарных
порошков. После прессования и спекания до относительной плотности 95% и последующей термической обработки предел прочности сплава при
растяжении составляет 255 МПа. Такая низкая

прочность не удовлетворяет современным требованиям, поскольку полимерные материалы обеспечивают более высокое отношение прочности к
весу при меньшей стоимости; по этой причине
сплав применяется редко.

630. Обозначение марки стали 17-4PH, принятое
в документации AISI (American Iron and Steel
Institute — Американского института чугуна и стали). См. 17-4PH.

718. Жаропрочный сплав на никелевой основе,
разработанный целевым назначением для применения в авиационных двигателях. Номинальный
состав, масс.%: Cr — 19, Fe — 18, Nb — 5, Mo — 3,
Ti — 1, Al — 0,5, Ni — остальное. Первой стадией
формообразования заготовок может быть инжекционное формование заготовок, второй, заключительной — горячее изостатическое формование.
Свойства в беспористом состоянии после термической обработки:

718 жаропрочный сплав
плотность
8,19 г/см3

температура начала плавления
1250 ◦С
теплоемкость
427 Дж/(кг · ◦С)
коэффициент термического
расширения
13 · 10−4 %/◦С
теплопроводность
11 Вт/(м · ◦С)
электросопротивление
125 мкОм · см
модуль упругости
205 ГПа
коэффициент Пуассона
0,285
твердость
404 VHN
предел текучести при растяжении
1190 МПа
относительное удлинение при
разрыве
21%
предел прочности при растяжении
1430 МПа
предел выносливости (усталости)
465 МПа
ударная вязкость
25 Дж

1020. Углеродистая сталь, содержащая 0,2 масс.%
углерода. Последние две цифры в цифровом обозначении указывают на содержание углерода в
стали. Стали 1040, 1060, 1080 содержат в своем
составе 0,4, 0,6 и 0,8 масс.% углерода соответственно. Порошковые изделия получают прессованием и спеканием смеси порошков железа
и графита. Пористость спеченных материалов
снижает их механические свойства по сравнению
с деформируемыми аналогами.

10

2200. Магнитно-мягкий сплав на основе железа,
содержащий ∼ 2 масс.% Ni, менее 0,1 масс.% С,
до 1 масс.% Si. Изделия из порошков получают
инжекционным формованием и спеканием. Магнитные свойства сплава определяются низким содержанием углерода.

2700. Сплав на основе железа, номинальный состав, масс.%: Ni — 7, Mo — до 0,5, С — менее 0,1,
Si — до 1, Fe — остальное. Эта низколегированная магнитно-мягкая сталь широко применяется
благодаря своим магнитным свойствам, а также в
тех случаях, когда высокая твердость необходима
только в поверхностном слое материала изделия.
Эти свойства приобретаются в результате цементации с последующей термической обработкой.
Изделия из порошков получают путем инжекционного формования, или прессования в жесткой
матрице с последующим спеканием.

4205.Низколегированная сталь, содержащая, масс.%:
Ni — 0,4, Mo — 0,7, C — 0,5. В некоторых случаях
обозначается как 4250.

4220. Группа сталей, используемых при получении изделий из порошков методом штамповки спеченных заготовок. Номинально содержат, масс.%:
Ni — 0,45, Mo — 0,6, Mn — 03, Cu — до 0,3, Cr — до
0,1, содержание углерода может регулироваться
и указывается двумя последними цифрами —
4240, или 4260 при содержании С — 0,4, или 0,6
соответственно. На получение изделий методом
штамповки спеченных заготовок указывает приставка P/F, в этом случае полное наименование
записывается, как P/F-4220.

4340. Низколегированная сталь, аналогичная ряду термически обрабатываемых порошковых сталей, содержащая, масс.%: Ni — 1,8, Cr — 0,8, Mn —
0,7, Mo — 0,3, C — 0,4, Fe — остальное. В беспористом состоянии предел текучести 860 МПа,
предел прочности при растяжении 1280 МПа, относительное удлинение при разрыве 12%.

4405. Порошковая сталь, содержащая, масс.%:
Mo — 0,8, C — 0,5, Fe — остальное. Не подвергается термической обработке, поэтому механические свойства зависят только от плотности
после спекания: предел текучести 290 и 400 МПа
при плотности 6,9 и 7,3 г/cм3 соответственно.
Как и для других сталей этой серии, может
использоваться обозначение 4450, указывающее
на содержание углерода.

4408. Термически обрабатываемая сталь, используемая в порошковой металлургии. Содержит,
масс.%: Ni — 2, Mo — 0,8, C — 0,5, Fe — остальное.
В зависимости от способа получения порошка и
других особенностей в обозначении может присутствовать приставка, например FLN4, в этом
случае полное обозначение записывается, как
FLN4-4408, указывая на возможность добавки
меди к базовым легирующим элементам.

4500. Сплав на основе железа, содержащий 0,4–
0,5 масс.% фосфора. Может иметь обозначение
45Р, что указывает на содержание 0,45 масс.%
фосфора. Используется в качестве магнитно мягкого материала. Часто содержит приставку FY в
обозначении и записывается, как FY-4500.

4605. Сталь, имевшая ранее обозначение 4650,
что приводило к путанице в отношении действительного содержания углерода. Содержит, масс.%:
Ni — 2, Mo — 0,2–0,5, C — 0,4–0,6, Si — до 1.
После спекания сталь может подвергаться термической обработке, или цементации для улучшения свойств, используется в качестве конструкционного материала. Получение изделий
возможно любым из методов порошковой металлургии. Прочностные свойства повышаются
с увеличением плотности спеченного материала и при последующей термической обработке:
при плотности 6,75 г/см3 предел текучести составляет 290 МПа при практическом отсутствии
пластичности. При повышении плотности после
спекания до 7,2 г/см3 и при последующей термической обработке предел текучести составляет
более 1000 МПа, но пластичность по прежнему
отсутствует.

4608. Сталь, подвергаемая термической обработке после спекания. Содержит, масс.%: Ni — 4,
Mo — до 1,1, С — 0,8, Fe — остальное. В зависимости от способа получения порошка и других
особенностей в обозначении может присутствовать приставка, например FLN, в этом случае
полное обозначение записывается, как FLN-4608.
Альтернативным является обозначение FLC-4608
указывая на возможность добавки меди к базовым
легирующим элементам в количестве 1–3 масс.%.

4640. Термообрабатываемая сталь, содержащая,
масс.%: Ni — 2, Mn — 0,3, Mo — 0,5, C — 0,4,
Fe — остальное. В беспористом состоянии материал имеет отличные свойства, которые ухудшаются

11

с увеличением пористости, как это обычно имеет
место для изделий из порошков. В беспористом
состоянии материал характеризуется следующими свойствами:

4640 сталь
плотность
7,86 г/см3

температура начала плавления
1410 ◦С
теплоемкость
450 Дж/(кг · ◦С)
коэффициент термического
расширения
13,6 · 10−4 %/◦С
теплопроводность
45 Вт/(м · ◦С)
модуль упругости
211 ГПа
коэффициент Пуассона
0,29
твердость
46 HRC
предел текучести при растяжении
855 МПа
относительное удлинение при
разрыве
16%
предел прочности при растяжении
1430 МПа
предел выносливости (усталости)
965 МПа
вязкость разрушения
25 МПа · м1/2

Ударная вязкость низкая при определении на образцах с надрезом. Поскольку влияние пор на
ударную вязкость аналогично влиянию надреза,
при определении этой характеристики на пористых образцах, полученных прессованием и спеканием, не используют образцы Шарпи с надрезом, проводя испытания на образцах без надреза.

4908. Сталь, подвергаемая термической обработке после спекания. Содержит, масс.%: Ni — 3,

Mo — 1,3–1,7, С — 0,8, Fe — остальное. Часто
добавляется 2 масс.% меди, в этом случае полное
обозначение записывается, как FLC-4908.

5000. Сплав, содержащий железо и никель в приблизительно равных количествах. Используется
как магнитно мягкий материал. В некоторых случаях в обозначение вводится приставка FN. В этих
случаях полное обозначение записывается, как
FN-5000. Будучи магнитно мягким, материал, тем
не менее, обладает отличными свойствами для
применения в качестве сердечников соленоидов.

6061. Алюминиевый сплав, используемый в аэрокосмической технике. Содержит, масс.%: Mg — 1,
Si — 0,6, Mn — 0,28, Cr — 0,2, Al — остальное. В
беспористом состоянии: плотность 2,7 г/см3, интервал температур плавления 562–651 ◦С, предел
текучести 275 МПа, предел прочности при растяжении 310 МПа, относительное удлинение при
разрыве 17%, коэффициент термического расширения 24·10−4%/◦С, теплопроводность 177 Вт/(м· ◦С).
Может подвергаться термической обработке для
увеличения прочности. В порошковой металлургии часто используется в качестве матричной
фазы для усов (волокон) SiC при пропитке под
давлением преформ из SiC сплавом в жидком
состоянии.

8000. Обозначение, иногда используемое для высокофосфористого сплава на основе железа, содержащего до 0,8 масс.% кремния. Чаще всего используется в качестве магнитно мягкого материала.

12