Введение к работе
з
Актуальность темы. Прецизионные стальные'изделия, такие как высокоточные детали машин, измерительные инструменты и др. производятся в настоящее время и расходуются в массовых количествах . Например, ежегодный расход прецизионных пар дизельной топливной аппаратуры в качестве запасных частей тракторов исчисляется миллионами штук.
Наиболее важными критериями оценки качества прецизионных стальных изделий являются стабильность их объема и стойкость рабочих поверхностей против изнашивания. Однако, каждый из этих двух критериев качества традиционными методами упрочнения может быть повышен только в ущерб другому. С повышением температуры отпуска закаленного стального изделия стабильность структуры, а следовательно и объема, повышается, а твердость и стойкость против износа понижается.
В К\рском АО "Агромаш" разработана и внедрена в производство технология высокотемпературной нитроиементаиии" прецизионных пар дизельной топливной аппаратуры, изготовляемых из низколегированных сталей (ХВГ, ИГХ15),обеспечиваюшая увеличение их долговечности в 1,5...2 раза за счет повышения износостойкости и стабильности структуры (стабилизации размеров и формы) цементитом. Однако, несмотря на высокую эффективность, эта технология использовалась недолго, т.к. она не является экологически чистой.
Входящий в состав карбюризатора, применявшегося по этой технологии, триэтаноламин Ы(С,Н^,ОН)5при диссоциации в цементационной печи выделяет чрезвычайно ядовитое соединение - цианистый водород HCN, который частично сохраняется при дожигании газов. При массовом производстве, требующем большого расхода трнэтаноламина, в атмосферу цеха может попадать значительное количество ядовитых веществ, делающих это производство опасным с экологической точки зрения. Другим недостатком ннтро-цементации является возможность формирования в поверхностной зоне диффузионного слоя дефектной структуры, называемой "темной составляющей". Этот дефект может распространяться* .от поверхности на глубину 10...20 % от обшей толшины миттящементованного слоя и отрицательно сказывается на прочностных и пластических свойствах ннтроцементованных де-
4 талей.
В этой связи тема настоящей диссертации, посвященной разработке технологии цементации низколегированных сталей для прецизионных изделий является весьма актуальной.
Целью работы является обеспечение значительного повышения долговечности прецизионных стальных изделий на основе безопасной технологии диффузионной карбидизаиии низколегированных сталей. Достижение поставленной цели потребовало при разработке технологии диффузионной карбидизаиии решения следующих задач:
1.Анализ науглероживающей способности газовых, твердых и комбинированных карбюризаторов на основе термодинамических расчетов.
2.Экспериментальное исследование влияния состава карбюризатора на углеродный потенциал и кинетику науглероживания низколегированных сталей при цементации и оптимизация состава карбюризатора на основе результатов исследования.
З.Исследование влияния температуры и длительности цементации на структуру и глубину диффузионных слоев.
4.Изучение влияния режимов цементации и последующей термообработке на износостойкость и стабильность размеров прецизионных изделий.
Научная новизна. 1.В диссертации разработана и рекомендуется к внедрению в производство более эффективная технология цементации прецизионных изделий из низко легированных инструментальных сталей.
2.Раскрыт механизм активизирующего влияния карбонатно-сажевой смеси, входящей в состав сложных карбюризаторов, на кинетику образования карбидосодержащих диффузионных слоев в сталях при цементации.
З.Вперые изучено методом внутреннего трения влияние карбидцтзации на закрепленность дислокационной сетки в структуре диффузионных слоев. Было установлено, что цементация способствует стабилизации дислокационной структуры металлической матрицы в межкарбидных промежутках цементованных слоев.
Практическая ценность работы заключается в том, что в ней даны режимы экологически чистой технологии цементации прецизионных пар дизельной топливной аппаратуры, обеспечивающей увеличение их долговечности со значительным экономическим эффектом (более 1 млн.рублей в ценах 1991 г.) в акционерном обществе "Курскагромаш".
Апробация работы. Основные положения диссертации и ее отдельные результаты были доложены и получили положительные оценки на Республиканской научно-технической конференции "Материалы и упрочняющие ТЄХНОЛОГИИ-9Г, г.Курск-1991 г, на 1 Собрании металловедов России, г.Пенза-1993 г, на Российской научно-технической конференции "Материалы и упрочняющие технологии - 94", г.Курск-1994;на научной конференции "Совершенствование технических средств,их эксплуатации и ремонта для механизации сельскохозяйственного производства", г.Курск-1997.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 6 печатных работ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа выполнена на 149 страницах, из них текста 96 страниц, содержит 52 рисунка, 19 таблиц. Список использованной литературы включает 115 источников.
