Особенности структуры и свойства поверхностных слоев углеродистых сталей с плазменным упрочнением и наплавкой комплексно-легированным белым чугуном
Диссертация
Плазменно-порошковая наплавка с использованием двух независимо горящих дуг имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами наплавки: отсутствие деформации деталейвозможность получения физико-механических свойств покрытий близких к свойствам наплавочного порошкового материала уже в первом слоевозможность нанесения на изношенную поверхность порошков различных составов и получения покрытий… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Состояние вопроса.'
- 1. 1. Износ деталей подшипниковых узлов и способы их упрочнения
- 1. 2. Условия эксплуатации штоков гидроцилиндров
- 1. 3. Механизмы изнашивания металлических материалов
- 1. 3. 1. Механизм абразивного изнашивания металлов
- 1. 3. 2. Усталостное изнашивание металлов при трении скольжении
- 1. 4. Способы поверхностного упрочнения деталей
- 1. 4. 1. Плазменная закалка конструкционных сталей
- 1. 4. 2. Плазменно-порошковая наплавка износостойких покрытий
- 1. 5. Выбор материалов, для работы в условиях абразивного изнашивания и изнашивания трением
- 1. 5. 1. Классификация наплавочных материалов
- 1. 5. 2. Белые хромованадиевые чугуны
- 1. 5. 3. Требования к свойствам и структуре сплавов, эксплуатирующихся в условиях абразивного изнашивания
- 1. 5. 4. Материалы для работы в условиях трения скольжения
- 1. 6. Оборудование для нанесения плазменных покрытий и модифицирования поверхностей
- 1. 7. Выводы
- 1. 8. Постановка задачи исследования
- Глава 2. Материалы и методика исследования
- 2. 1. Характеристика применяемых материалов
- 2. 2. Применяемое оборудование и технология
- 2. 3. Методика проведения исследований
- 2. 3. 1. Испытания на абразивную и ударно-абразивную износостойкость
- 2. 3. 2. Рентгеноструктурный анализ. Определение количества углерода в мартенсите, степени тетрагональности мартенсита и количества углерода в аустените
- 2. 3. 3. Металлографические и дюрометрические исследования
- 2. 4. Моделирование температурных полей при плазменной закалке и наплавке
- Глава 3. Фазовый состав и структура поверхностных слоев стали 45 после плазменно-порошковой наплавки и закалки
- 3. 1. Разработка технологии плазменной закалки стали 45 двудуговым плазмотроном. 5 О
- 3. 1. 1. Фазовый состав и структура стали 45 после плазменной закалки на различных режимах
- 3. 2. Плазменно-порошковая наплавка порошком типа 315X19ФЗ. на подложку из стали
- 3. 2. 1. Фазовый состав наплавленных покрытий
- 3. 2. 2. Формирование структуры при плазменно-порошковой наплавке
- 3. 2. 3. Влияние дополнительных технологических воздействий на формирование структуры покрытий
- 3. 3. Выводы
- 3. 1. Разработка технологии плазменной закалки стали 45 двудуговым плазмотроном. 5 О
- Глава 4. Исследование износостойкости и свойств упрочненных слоев
- 4. 1. Влияние режимов плазменной закалки двудуговым плазмотроном на износостойкость стали
- 4. 2. Влияние технологических параметров на твёрдость и износостойкость наплавленного покрытия
- 4. 3. Исследование свойств зоны сплавления покрытия с подложкой
- 4. 4. Выводы
- Глава 5. Опытно-промышленное опробование и внедрение технологии плазменной закалки и плазменно-порошковой наплавки
- 5. 1. Промышленные испытания и внедрение технологии плазменной закалки
- 5. 2. Внедрение технологии плазменно-порошковой наплавки штоков гидроцилиндров
- 5. 3. Выводы
Список литературы
- Переплётчиков Е.Ф., Рябцев И. А. Плазменно-порошковая наплавка деталей запорной арматуры различного назначения // Автоматическая сварка. 2007. № 4. С. 57−61.
- Пыкин Ю.А., Садчиков К. Г. и др. Применение плазменно-порошковой наплавки для восстановления дисковых ножей // Материалы международной конференции «Сварка, реновация, триботехника». 2007. Т.1. С. 53−55.
- Романов С.Р. и др. Технология плазменно-порошковой наплавки клапанов двигателей автомобиля «ВАЗ» // Сварочное производство. 2005. № 2. С. 33−40.
- Сом А.И., Кривцун И. В. Лазер + плазма: поиск новых возможностей в наплавке // Автоматическая сварка. 2000. № 12. С. 36−41.
- Лащенко Г. И. Плазменное упрочнение и напыление К.: Экотехнология, 2003. 64 с.
- Крагельский И.В. Трение и износ М.: Машгиз, 1962. 163 с.
- Крагельский И.В. Об усталостной природе износа твёрдых тел. В кн.: Вопросы механической усталости. М.: Наука, 1964. 220 с.
- Гладкий П.В., Переплётчиков Е. Ф., Рябцев И. А. Плазменная наплавка. К.: Экотехнология. 2007. 292 с.
- Корягин Ю.Д., Демеке Нигусе Тадеге. Структура и свойства литых высокоуглеродистых хромованадиевых сплавов, обработанных на вторичную твёрдость // Вестник ЮУрГУ. 2005. № 10. С. 85−88.
- Банных O.A. и др. Карбидно-интерметаллидное упрочнение немагнитных сталей // МиТОМ. 1978. № 6. С. 12−16.
- Nieburg F. Krafte im schweisslichtbogen. «Elektroschweissung». 1998. 168 p.
- Radaker W. Rissbildung in niedriglegierten Stahlen durch schroffen temperaturwechsel. «Stahl und Eisen», 1994. 150 p.
- Хрущов M.M. и др. Износостойкость и структура твёрдых наплавок. М.: Машиностроение, 1971. 94 с.
- Рыбакова Л.М., Куксёнова Л. И. Структура и износостойкость металла. М.: Машиностроение, 1982. 212 с.
- Марченко Е.А. О природе разрушения поверхности металлов при трении М.: Наука, 1979. 118 с.
- Куксёнова Л.И., Лаптева В. Г., Колмаков А. Г., Рыбакова Л. М. Методы испытаний на трение и износ: справ, изд. М.: Интермет Инжиниринг, 2001.152 с.
- Попов B.C., Брыков Н. П. Влияние структуры металла на сопротивление абразивному изнашиванию // МиТОМ. 1966. № 3. С. 25−26.
- Попов B.C., Брыков H.H. Структурные изменения в нестабильно-аустенитных сталях при абразивном изнашивании // МиТОМ. 1971. № 9. С. 5455.
- Китайгора Н.И. Исследование износостойкости высокохромистых чугунов при ударно-абразивном износе // МиТОМ. 1975. № 5. С. 49−53.
- Станчев Д.И. Влияние, структуры на упрочнение марганцовистого чугуна // МиТОМ. 1978. № 6. С. 54−55.
- Красавчиков В.А., Соловьёва Л. И. Влияние никеля и азота на структуру, технологичность и механические свойства высокохромистого наплавленного металла//МиТОМ. 1984. № 10. С. 21−23.
- Гаркунов Д.Н. Триботехника. М.: Издательство МСХА, 2002. 632 с.
- Сидоров А.И. Восстановление деталей машин напылением и наплавкой. М.: Машиностроение, 1987. 192 с.
- Шевченко О.И. Управление структурой, составом и свойствами покрытий при плазменной наплавке. Нижний Тагил: НТИ (ф) УГТУ-УПИ, 2006. 290 с.
- Соснин H.A., Ермаков С. А., Тополянский П. А. Плазменные технологии. Сварка, нанесение покрытие, упрочнение. М.: Машиностроение, 2008. 406 с.
- Ильичёв М.В. Формирование структуры и свойств при плазменной наплавке износостойких покрытий на медь и высокоуглеродистую, марганцовистую стали: дис. канд. тех-наук / Ильичёв M.B. М.: ЦНИИЧЕРМЕТ им. И. П. Бардина, 2007. 161 с.
- Рыжкин A.A., Илясов A.B. Фазовый состав металломатричных композитов системы «Fe-W-C»,, формируемых плазменным осаждением // Вестник ДГТУ. 2007. Т.7. № 2. С.169−176.
- Фрумин И.И. Плазменная наплавка хромоникелевых сплавов, легированных кремнием и бором // Автоматическая сварка. 1968. № 9. С. 23−25.
- Самсонов Г. В., Упадхая Г. Ш., Нешпор B.C. Физическое материаловедение карбидов К.: Наукова думка. 1974. 455 с.
- Шекуров A.B., Коротков В. А. Влияние полярности дуги на глубину и твёрдость слоя плазменной закалки стали 40Х // Сварочное производство. 2008. № 7. С. 32−34.
- Коротков В.А., Шекуров A.B. Исследование плазменной закалки // Сварочное производство. 2007. № 8. С. 25−29.
- Коротков В.А., Шекуров A.B., Бабайлов Д. С., Зотов A.C. Плазменная закалка чугунных штампов // Ремонт, восстановление, модернизация. 2007. № 1. С. 31−34.
- Бердников A.A., Филлипов М. А., Студенок Е. С. Структура закалённых углеродистых сталей после плазменного поверхностного нагрева // МиТОМ. 1997. № 6. С. 2−4.
- Самотугин С.С., Ковальчук A.B., Новохоцкая А. И. и др. Упрочнение инструмента из быстрорежущих сталей обработкой плазменной струёй // МиТОМ. 1994. № 2. С. 5−8.
- БаланОвский А. Е. Плазменное поверхностное упрочнение металлов. Иркутск: Издательство ИрГТУ. 2006. 180 с.
- Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением. Под ред. акад. Б. Е. Патона. М.: Машиностроение, 1974. 768 с.
- Ed. J. F. Ready 11 Handbook of laser processing. Orlando: Laser Institute of America. Magnolia publ. Inc., 2001. 715 p.
- Кидин И.Н., Андрюшечкин В. И. и др. Электрохимико-термическая обработка металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1978. 320 с.
- Минкевич А.Н. Химико-термическая обработка металлов и сплавов. М.: Машиностроение, 1965. 492 с.
- Кривенко Ю.А. Восстановление защиты винтовой плоскости шнеков осадительных шнековых центрифуг // Экология производства. 2006. № 10. С. 48−53.
- Полевой С.Н., Евдокимов В. Д. Упрочнение металлов. М.: Машиностроение, 1986. 320 с.
- Термическая обработка в машиностроении. Справочник. Под ред. Ю. М. Лахтина и Л. Г. Рахштадта. М.: Машиностроение, 1980. 783 с.
- Плазменные процессы в металлургии и технологии неорганических материалов / отв. ред. Б. Е. Патон. М.: Наука, 1973. 243 с.
- Исакаев Э.Х., Катаржис В. А., Тюфтяев А. С. Плазмотрон для наплавки, Сборник статей ВИМИ «Научно-технические достижения». 1994. С. 28−30.
- Сомов А.И., Тихоновский М. А. Эвтектические композиции. М.: Металлургия, 1975. 304 с.
- Войнов Б.А. Износостойкие сплавы и покрытия. М.: Машиностроение, 1980.120 с.
- Сварка в машиностроении: Справочник в 4-х т. / Редкол.: Г. А. Николаев (пред.) и др. М.: Машиностроение, 1978. 504 с.
- Лившиц Л.С. Металловедение для сварщиков. М.: Машиностроение, 1979. 253 с.
- Лившиц JI.C., Хакимов А. Н. Металловедение сварки и термическая обработка сварных соединений. М.: Машиностроение, 1989. 336 с.
- Цыпин И.И. Белые износостойкие чугуны. Структура и свойства. М.: Металлургия, 1983. 176 с.
- Гарбер М.Е. Износостойкие белые чугуны: свойства, структура, технология, эксплуатация. М.: Машиностроение, 2010. 280 с.
- Лившиц Л.С., Гринберг H.A., Куркумелли Э. Г. Основы легирования наплавленного металла. М.: Машиностроение, 1969. 188 с.
- Гарбер М.Е. Отливки из белых износостойких чугунов. М.: Машиностроение, 1972. 112 с.
- Гарбер М.Е., Леви Л. И., Цыпин И. И. Влияние структуры на износостойкость белых чугунов // МиТОМ. 1968. № 11. С. 48−52.
- Геллер Ю.А. Инструментальные стали. М.: Металлургия, 1975. 584 с.
- Попов B.C., Брыков Н. П. Сопротивляемость чугунных отливок абразивному износу// Литейное производство. 1965. № 8. С. 4−5.
- Щулепникова А.Г. Абразивный износ и микроструктура стали // Металловедение и термическая обработка металлов. 1962. № 10. С. 5−8.
- Марукович Е.И., Карпенко М. И. Износостойкие сплавы. М.: Машиностроение, 2005. 428 с.
- Ткачёв В.Н., Фиштейн Б. М., Казинцев Н. В., Алдырев Д. А. Индукционная наплавка твёрдых сплавов. М.: Машиностроение, 1970. 183 с.
- Левинский Ю.В. Внутреннеокисленные и внутреннеазотированные наноматериалы. М.: Экомет, 2007. 400 с.
- Колмаков А.Г., Терентьев В. Ф., Бакиров М. Б. Методы измерения твёрдости: справ, изд. М.: Интермет Инжиниринг, 2005. 150 с.
- Щулепникова А.Г., Иванцов Г. И. Сопротивление абразивному изнашиванию легированного аустенита и полученной из него феррито-карбидной смеси // МиТОМ. 1964. № 7. С. 35−41.
- Беликова H.A., Гринберг H.A., Пружанский Л. Ю. Сплавы для наплавкидеталей землеройных машин // МиТОМ. 1970. № 3. С. 37−38.127
- Колокольцев В.М., Бахметьев В. В., Вдовин К. Н. и др. Абразивная износостойкость литых сталей и чугунов. Магнитогорск: Мини Тип, 1997.148 с.
- Крагельский И.В. Износ как результат повторной деформации поверхностных слоев //Известия Вузов. Физика. 1959. № 5. С. 12−19.
- Крагельский И.В., Непомнящий Е. Ф. Об усталостном механизме изнашивания при упругом контакте // Известия АН СССР. Механика и машиностроение. 1963. № 5. С. 35−39.
- Rozeany L. Fatigue Wear as a Rate Process. Wear, 1963. v. 6. № 5. 84 p.
- Аксёнов А.Ф. Трение и изнашивание металлов в углеводородных жидкостях. М.: Машиностроение, 1977. 152 с.
- Линник В.А., Онегина А. К., Андреев А. И. и др. Поверхностное упрочнение сталей методом плазменной закалки // МиТОМ. 1983. № 5. С. 2−5.
- Донской A.B., Клубникин B.C. Электроплазменные процессы и установки в машиностроении. Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1979. 221 с.
- Кудинов В.В. Плазменные покрытия. М.: Наука, 1977. 184 с.
- Дресвин С.В., Бобров A.A., Лелёвкин В. М. ВЧ- и СВЧ- плазмотроны. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1992. 319 с.
- Коротеев A.C., Миронов В. М., Свирчук Ю. С. Плазмотроны: конструкции, характеристики, расчёт. М.: Машиностроение, 1993. 296 с.
- Плазмотрон для плазменной закалки. Бердников A.A., Безносков Д. В., Бердников A.A. RU. Заявка: 2 009 137 574/22, 25.09.2009 Н05Н1/26 C21D1/00, опубл.: 10.06.2010.
- Воронков Б.В., Колокольцев В. М., Петроченко Е. В. Комплексно-легированные белые износостойкие чугуны. Челябинск: Печатный салон «Издательство РЕКПОЛ», 2005. 178 с.
- Жуков A.A., Сильман Г. И., Фрольцов М. С. Износостойкие отливки из комплексно-легированных белых чугунов. М.: Машиностроение, 1984. 104 с.
- Гречкин В.Т., Гринберг H.A. Наплавочные материалы для деталей, эксплуатируемых в условиях абразивно-ударного износа // в сб. Металлические электроды для сварки и наплавки. М.: Стройиздат, 1997. С. 14−18.
- Любарский И.М., Палатник Л. С. Металлофизика трения. М.: Металлургия, 1976. 176 с.
- Горелик С.С., Расторгуев Л. Н., Скаков Ю. А. Рентгенографический и электроннооптический анализ. М.: Металлургия, 1970. 366 с.
- Борисенок Г. В., Побережный C.B., Витязь H.A. Износостойкие многокомпонентные карбидные покрытия на твёрдых сплавах // МиТОМ. 1987. № 3. С. 45−49.
- Великих B.C., Гончаренко В. П., Зверев А. Ф., Картавцев B.C. Остаточные напряжения в углеродистых сталях после поверхностного упрочнения излучением С02-лазера//МиТОМ. 1985. № 4. С. 9−12.
- Барвинок В.А. Управление напряжённым состоянием и свойства плазменных покрытий. М.: Машиностроение, 1990. 384 с.
- Самотугин С.С., Мазур В. А. Остаточные напряжения в инструментальных сталях после плазменного упрочнения с оплавлением поверхности // Сварочное производство. 2006. № 8. С. 20−26.
- Пузряков А.Ф., Тарасов В. А., Ликин Н. Ю., Балдаев Л. Х. Теплофизическая модель и расчёт остаточных напряжений в газотермических покрытиях// Технология машиностроения. 2006. № 3. С. 39−44.
- Белозёров В.В., Тананко И. А., Махатилова А. И. Определение содержания углерода в мартенсите закалённой и отпущенной стали // Заводская лаборатория. 1980. № 10. С. 909−911.
- Брусиловский Б.А., Заблоцкий В. К., Иванов Ф. И. Определение напряжений в закалённых сталях // Заводская лаборатория. 1976. № 1. С. 27−32.
- Фрумин И.И. Автоматическая электродуговая наплавка. Харьков: ГНТИ по черной и цветной металлургии, 1961. 421 с.129
- Несовершенства кристаллического строения и мартенситные превращения: сб. Под ред. А. Н. Чернова. М.: Наука, 1972. 234 с.
- Гордиенко JI.K. Субструктурное упрочнение металлов и сплавов. М.: Наука, 1973. 223 с.
- Конструкционные материалы: справочник. Б. Н. Арзамасов, В. А. Брострем, H.A. Буше и др. М.: Машиностроение, 1990. 688 с.
- Металловедение и термическая обработка стали: справ, изд. в 3-х т. / Под общ. ред. M.JI. Бернштейна и А. Г. Рахтштадта. М.: Металлургия, 1983. 452 с.
- Шадров Н.Ш., Коршунов Л. Г., Черемных В. П. Влияние Mo, V, Nb на абразивную износостойкость высокопрочного чугуна // МиТОМ. 1983. № 4. С. 33−37.
- Иванько A.A. Твёрдость: справочник. К.: Книжная фабрика «Октябрь». 1969. 125 с.
- Петроченко Е.В. Влияние фазового состава на износостойкость отливок из белого чугуна // Литейщик России. 2002. № 9. С. 12−16.
- Журавлёв Л.Г., Демеке Нигусе Тадеге, Корягин Ю.Д. Износоустойчивость литых высокоуглеродистых сталей при абразивном изнашивании // Вестник ЮУрГУ. 2005. № 10. серия Металлургия. № 6.С. 89−91.
- Корягин Ю.Д., Демеке Нигусе Тадеге. Структура и свойства литых высокоуглеродистых хромованадиевых сплавов, обработанных на вторичную твёрдость // Вестник ЮУрГУ. 2005. № 10. серия Металлургия, вып. 6. С. 85−88.
- Мирзаева Н.М., Емелюшин А. Н., Мирзаев Д. А. Влияние ориентировки и дисперсности карбидов на износостойкость литого инструмента из хромистого чугуна // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1983. № 4. С. 72−75.
- Рожкова Е.В., Гарбер М. Е., Цыпин И. И. Влияние Мп на превращение аустенита белых хромистых чугунов // МиТОМ. 1981. № 1. С. 48−51.
- Рожкова Е.В., Михайловская С. С., Цыпин И. И. Особенности фазовыхпревращений в высокохромистых чугунах // МиТОМ. 1983. № 4. С. 29−32.130
- Толстов И.А., Коротков В. А. Справочник по наплавке: справ, изд. Челябинск: Металлургия, Челябинское отделение, 1990. 384 с.
- Ткачёв В.Н. и др. Индукционная наплавка твёрдых сплавов. М.: Машиностроение, 1970. 183 с.
- Ефимов О.Ю., Иванов Ю. Ф., Юрьев А. Б., и др. Формирование и эволюция наноструктуры при плазменном упрочнении чугунных валков и эксплуатации // Проблемы чёрной металлургии и материаловедения. 2009. № 1. С. 101−107.
- Kozyrev А. V.,. Korolev Yu. D, Mesyats G. A. Field emission processes and the glow-to-arc transition Zh. Tekh. Fiz., 1987. vol. 57, no. 1. P. 58−64.
- ГОСТ 23.208−79. Метод испытания материалов на износостойкость при трении о нежёстко закреплённые абразивные частицы.
- Григорьянц А.Г., и др. Получение мелкокристаллических и аморфных структур на поверхности массивных образцов с помощью непрерывного лазера //МиТОМ. 1985. № п. С. 17−20.
- Нефедьев С.П. Применение плазменной закалки для упрочнения бандажей валков коксовых дробилок / Инновации молодых учёных: сб. докл. на 66-ой научн.-техн. конф. Магнитогорск: ГОУ ВПО МГТУ. 2008. С. 14−19.
- Нефедьев С.П., Емелюшин А. Н., Петроченко Е. В. и др. Формирование структуры и свойств зоны сплавления при плазменно-порошковой наплавке покрытия типа 250X15Г20С // Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2011.№ 3. С. 70−73.
- Выявлены закономерности изнашивания упрочнённых деталей подшипниковых узловизнашивания и незначительной ударной
- Исследована структура и износостойкость сталей упрочненных по различным режимам винструкции -==:^й^^й^овлдадаЙШЕ---уплотнительных узлов подшипников валков прокатных с танов. ^^ЙШЙЙ'
- Изготовлена опытная партия деталей: крышка задняя клети 7-*-10, втулка дистанционная о, а кдетй11^|Згуйрй1нШйЩ