Управление структурой, составом и свойствами покрытий при плазменной наплавке за счет технологических воздействий

• Автор: Шевченко, Олег Игоревич
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 355 с. : ил.

1. ПРОБЛЕМЫ И ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ФОРМИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ МАТЕРИАЛА ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ПРИ ПЛАЗМЕННОЙ НАПЛАВКЕ. (Аналитический обзор)

1.1 Плазменная наплавка и ее применение

1.2 Фазовый состав и структура покрытий системы М-Ст-С-В-Б! при различных способах нанесения.

1.3 Связь состава, структуры и износостойкости покрытий Ре-Сг-С(-В)

1.4 Сплавы для наплавки на базе быстрорежущих сталей

1.5 Образование трещин в наплавленных покрытиях

1.6 Кристаллизация металла сварочной ванны, металлургические и технологические приемы регулирования структуры
1.7 Выводы
2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СОСТАВА СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ МЕТАЛЛА НАПЛАВЛЕННЫХ ПОКРЫТИЙ, СФОРМИРОВАННОГО ПРИ РАЗЛИЧНОМ ТЕРМИЧЕСКОМ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИЯХ

2.1 Материалы исследования

2.2 Схемы и разработка режимов термического и технологических воздействий на покрытия
22.1 Термическое воздействие на металл при наплавке одиночными валиками
2.2.2 Двух- и многослойное нанесение покрытий
2.2.3 Особенности термического воздействия при широкослойной наплавке
2.2.4 Управление формированием структуры за счет электромагнитного воздействия
2.2.5 Управление формированием структуры за счет ультразвуковой обработки покрытия при наплавке
2.2.5 Модифицирование структуры наплавленного металла из
технологического подслоя, наносимого методом электроискрового легирования
2.3 Методы исследований структуры и состава
2.3.1 Металлографические исследования и твердость
2.3.2 Рентгеноструктурные исследования
2.3.3 Локальный рентгеноспектральный микроанализ
2.4 Разработка установок для испытания покрытий на трещино-, износостойкость и моделирования термического воздействия на основной металл
2.5 Испытания резцов на стойкость
2.6 Выводы
3. ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПЕРВИЧНОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ПРИ НАПЛАВКЕ И МАКРОСТРОЕНИЕ МЕТАЛЛА ШВА
4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ФАЗОВОГО СОСТАВА И СТРУКТУРЫ ПОКРЫТИЙ ПРИ ПЛАЗМЕННОЙ НАПЛАВКЕ И ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ
4.1 Влияние режима наплавки на фазовый состав и структуру покрытий Н73Х16СЗРЗ
4.1.1 Фазовый состав и структура покрытий, полученных при широкослойной плазменной наплавке.
4.1.2 Фазовый состав и структура покрытий наплавленных одиночными валиками
4.1.3 Распределение легирующих элементов в наплавленной композиции
4.2 Влияние повторного высокотемпературного нагрева на структуру наплавленного слоя
4.3 Формирование структуры однослойных покрытий системы №-Сг-С-В-БІ под воздействием термического цикла наплавки
4.3.1 Структура покрытия Н77Х15СЗР2

4.3.2 Структура покрытия Н70Х17С4Р4
0 4.3.3 Структура покрытия Н67Х18С5Р4-5
4.3.4 Влияние химического состава порошка на структуру покрытий системы Ni-Cr-C-B-Si
4.4 Влияние термического воздействия плазменной дуги на фазовый состав и структуру покрытия 10Р6М5
4.5 Выводы
5. СТРУКТУРА, СОСТАВ И ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ ДВУХСЛОЙНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ЖЕЛЕЗНОЙ И НИКЕЛЕВОЙ

ОСНОВЕ, НАНЕСЕННЫХ ПЛАЗМЕННО- ПОРОШКОВОЙ НАПЛАВКОЙ
5.1 Особенности фазового состава двухслойных покрытий
5.2 Зоны кристаллизации наплавленных покрытий, формирование структуры первого слоя "
5.3 Структура покрытия при двухслойной наплавке
Ф 5.4 Распределение элементов в двухслойном наплавленном покрытии
5.5 Выводы
6. НАПРАВЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СЛУЖЕБНЫХ СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ
6.1 Влияние режимов наплавки на твёрдость рабочего слоя H73X16C3P3
6.2 Исследование твердости подслоя и двухслойных покрытий
6.3 Образование трещин в наплавленных покрытиях
ф 6.4 Износостойкость покрытий в условиях циклических теплосмен
6.5 Выводы
7. ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ ПРИ НАПЛАВКЕ НА ФАЗОВЫЙ СОСТАВ, СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ПОКРЫТИЙ
7.1 Влияние ультразвукового поля на параметры наплавленного валика
7.1.1 Формирование границы расплав-подложка в ультразвуковом поле
^ 7.1.2 Влияние параметров наплавки и ультразвукового поля на
среднего атомного номера элементов входящих в различные фазы. При сканировании по трассе изучалось распределение элементов вдоль секущих, проходящих через различные фазы. Сравнивались интенсивности характеристического рентгеновского излучения в фазе и эталоне, на основании этого оценивалось содержание элемента в фазе.
2.4 Разработка установок для испытания покрытий трещино-, износостойкость и моделирования термического воздействия на основной металл
Износ прокатных валков является процессом, зависящим от многих факторов, основными являются условия эксплуатации и структура рабочего слоя, которая изменяется в зависимости от режимов наплавки. Учет всех факторов влияющих на износостойкость покрытия, для отыскания его оптимальной структуры, представляет сложную задачу, поэтому предпочтительнее использовать методику предложенную [157] для оценки износостойкости и разгаростойкости наплавленных слоев в условиях циклических теплосмен.
Инструмент горячего деформирования испытывает в процессе эксплуатации температурно-силовые воздействия нагретого металла в условиях окислительного потенциала среды. Расчеты и измерения температурного поля в момент прокатки [192...196] показывают, что температурные колебания, продолжительностью менее секунды, имеют место лишь в поверхностном слое глубиной менее 0.1 мм., а температура на поверхности не превышает
500...800°С, при температуре прокатываемого металла 800...1250 °С.
Охлаждение водой, с одной стороны, снижает температуру на поверхности валка, с другой, приводит к возникновению и росту трещин и развитию коррозионно-окислительных процессов в поверхностном слое [193,194] Существенное влияние на изнашивание поверхности валка оказывает наличие окалины на поверхности прокатываемого металла [192,193]
Для проверки служебных характеристик рабочего слоя разработана установка, позволяющая испытывать наплавленный слой валка в условиях приближенных к реальным (рис.2.8). Испытываемый образец прижимается к