Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
I. ВОПРОСС ПОВЬШЕШЯ СТОЙКОСТИ МЕТАЛЛОЛОМ ДЛЯ ГОРЯЧЕЙ
ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ 7
1.1. Основные факторы, определяющие стойкость металлоформ 7
1.2. Структурный фактор в повышении стойкости металлоформ для горячей обработки материалов 19
1.3. Диффузионное упрочнение и его влияние на структуру и свойства сталей 29
1.4. Постановка задачи исследования 41
П. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 44
2.1. Материалы, их обработка и общие методы исследования 44
2.2. Методы исследования свойств материалов
2.2.1. Методика термоусталостных испытаний 47
2.2.2. Методика износных испытаний 53
2.2.3. Методы определения твердости и хрупкости исследуемых материалов - 58
2.2.4. Оценка характера взаимодействия диффузионных покрытий с высокотемпературными средами 2.3. Методика расчета термических напряжений в диффузионно-упрочненных образцах 62
2.4. Методика определения термодинамических параметров химических реакций 74
ВЫВОДЫ 79
Ш. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ И СВОЙСТВ БОЩЦНЫХ И КАРБИДНЫХ ДИФФУЗИОННЫХ ПОКРЫТИЙ стр.
3.1. Закономерности формирования комплексных боридных и карбидных диффузионных покрытий 80
3.2. Разработка и исследование процессов получения диффузионных покрытий на основе боридных и алюминидных фаз 95
3.3. Свойства различных типов диффузионных покрытий III
ВЫВОДЫ 130
IV. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕРМОЦИКЖЧЕСЖИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ДИФФУЗИОННО-УПРОЧНЕННЫЕ СТАЖ 131
4.1. Исследование термонапряженного состояния в слоях диффузионно-упрочненных образцов 131
4.2. Исследование кинетики развития разгарных трещин на диффузионно-упрочненных кольцевых образцах 158
4.3. Исследование разгаростойкости диффузионно-упрочненных сталей 179
ВЫВОДЫ 192
V. ОЦЕНКА СТОЙКОСШ ИНСТРУМЕНТА 194
5.1. Химическое воздействие металлических расплавов на диффузионно-упрочненные материалы 194
5.2. Оценка стойкости металлоформ на основе данных лабораторных испытаний 204
5.3. Рекомендации по использованию различных видов диффузионного упрочнения из обмазок для повышения стойкости металлоформ 220
ВЫВОДЫ 226
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ 227
ЖТЕРАТУРА 230
ПРИЛОЖЕНИЕ I 247
ПОЛОЖЕНИЕ П 2
Введение к работе
Увеличение объема выпуска и качества промышленных и сельскохозяйственных машин и оборудования является одной из важнейших задач, поставленных директивами ХХУІ съезда КПСС и У съезда КПВ. Эта задача, в частности, связана с повышением стойкости инструмента, в результате чего с одной стороны происходит снижение себестоимости изделий машиностроения, и с другой - рост производительности труда. Работая в этом направлении, в последнее время все больше внимания уделяют химико-термической обработке (ХТО), как эффективному методу изменения структуры, а следовательно, и свойств поверхностного рабочего слоя. Показатели износостойкости, сопротивления физико-химическим воздействиям среды, и во многих случаях, разгаростойкости у диффузи-онно-упрочненных сталей значительно выше, чем у соответствующих сталей без ХТО / 1-9 /. Особенно перспективно осуществление ХТО с помощью диффузионно-активных обмазок, применение которых позволяет проводить термодиффузионное упрочнение в окислительной печной среде с использованием традиционных нагревательных устройств для осуществления термической обработки (Т.О.).
Однако, несмотря на большой научный и практический интерес, разработке и исследованию новых методов ХТО с помощью обмазок все еще уделяется недостаточно внимания.
В настоящей работе с позиции термодинамики были проведены дальнейшие исследования процессов комплексного борирования в обмазках. Исследованы закономерности формирования и свойства различных видов диффузионных покрытий на сталях 45, 5ХНМ и 4Х5ШС. Впервые разработаны составы обмазок для бороалитирования, содержащие карбид бора, алюминиевый порошок, углеродсодержащий компонент и активатор, позволяющие получать в окислительной печной среде различные по структурному строению диффу-зионные слои: от преобладания в них легированных алюминием бо-ридов до слоев на основе алюминиевых фаз. Приоритет на разработанные составы подтвержден положительными решениями по заявкам на изобретение № 3596385/22-02 и № 3650257/22-02. При использовании разработанных составов достигается снижение до 1,5 раза микрохрупкости боридных покрытий, а также существенное повышение их показателей износостойкости, жаростойкости и сопротивления химическому воздействию алюминиевых расплавов.
Предложены методики расчета термических напряжений в диф-фузионно-упрочненных образцах кольцевого типа. Рассчитаны циклы термических напрядений в диффузионно-упрочненных (двухфазные и однофазные борированные слои), а также в неупрочненных образцах с трещинами и без них в процессе термоциклирования. На основе расчетных данных, а также с материаловедческой точки зрения показано благоприятное влияние боридных покрытий в торможении развития термоусталостных (разгарных) трещин. Наиболее заметно снижает скорость развития трещин бороалитирование, а затем, практически в одинаковой степени - борирование, боромеднение, боросилицирование и борохромирование.
Получены данные по износо-, разгаро-, жаро- и коррозионной стойкости, а также стойкости против воздействия жидкого алюминиевого сплава борированных, боромеднеиных, боросилицированных, борохромированных и бороалитированных сталей 45, 5ХНМ, 4Х5ШЮ. В работе также предложен метод оценки стойкости металлоформ, основанный на совмещении результатов лабораторных испытаний.
Полученные результаты исследований позволили сделать обоснованные рекомендации по использованию тех или иных процессов ХТО для повышения стойкости металлоформ, эксплуатирующихся в различных условиях.
В связи с изложенным на защиту выносятся:
1. Результаты изучения механизма и закономерностей формирования в обмазках борированных и комплексно-борированных покрытий.
2. Разработанные процессы комплексного борирования в обмазках, обеспечивающие улучшение многих эксплуатационных свойств диффузионных покрытий.
3. Данные по влиянию различных видов диффузионного упрочнения на износостойкость, жаростойкость, коррозионную стойкость и сопротивление сталей химическому воздействию жидкометалличе-ской среды.
4. Разработанные методики и данные расчетов термических напряжений в диффузионно-упрочненных образцах при термоцикли-ровании, а также результаты исследований разгаростойкости сталей, подвергнутых различным видам ХТО.
5. Предложенный метод оценки стойкости металлоформ основан на данных лабораторных испытаний.
