Исследование условий получения прочного соединения в биметаллах и разработка технологии восстановления изношенной штамповой оснастки методом намораживания

• Автор: Антипин, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Хабаровск
• Количество страниц: 167 с. : ил.

* ГЛАВА 1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ В ПЕРЕХОДНЫХ ЗОНАХ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1.1. Перспективы применения биметаллических сплавов в ремонтном производстве

1.2. Физико-химические взаимодействия в контактном слое биметаллов

£ 1.2.1. Явления в контактном слое при взаимодействии расплава с твердым

металлом в условиях равновесия

1.2.2. Взаимодействие разнофазных сплавов в неравновесных, неизотермических и неравновесных неизотермических условиях

1.2.3. Активность углерода в железоуглеродистых сплавах

1.2.4. Термодинамическая вероятность образования химических соединений в биметаллах
1.2.5. О взаимосвязи химического потенциала с диффузией и прочностью соединения биметаллов

1.3. Диффузия углерода при образовании неразъемного соединения МЕТАЛЛОВ

** 1.4. Физико-механические свойства биметаллов

1.5. Выводы по литературному обзору и постановка задач исследования
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Выбор материалов для исследования
2.2': Выбор и обоснование критерия оценки прочности соединения
2.3. Методы исследования и оборудование...:
2.4. Метод мтэдс для определения содержания углерода
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ПЕРЕХОДНЫХ ЗОН И ПРОЧНОСТИ СЦЕПЛЕНИЯ (СОЕДИНЕНИЯ) ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ f БИМЕТАЛЛОВ
3.1. СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ НА ГРАНИЦЕ РАЗД ЕЛА МЕЖДУ ПОДЛОЖКОЙ ИЗ APMKO-ЖЕЛЕЗА И ПОКРЫТИЯМИ ИЗ ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ
3.2. Исследование влияния температуры нагрева подложки на
ПРОЧНОСТЬ БИМЕТАЛЛА
3.3. Исследование структуры переходной зоны между подложкой и ПОКРЫТИЯМИ из железоуглеродистых СПЛАВОВ
3.3.1. Подложка из стали
3.3.2. Подложка из инструментальных углеродистых сталей У8 и У12
3.3.3. Подложка из серого чугуна СЧ
3.4. Выбор температур нагрева, обеспечивающих получение качественного биметалла

3.5. Исследование влияния температурно-временных режимов подготовки
РАСПЛАВА (СЧ 25) И ПОДЛОЖКИ (СТ 45) НА СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ И ПРОЧНОСТЬ
СЦЕПЛЕНИЯ В КОНТАКТНОЙ ЗОНЕ БИМЕТАЛЛА
** 3.5.1. Влияние температуры нагрева детали на прочность соединения
биметаллов
3.5.2. Влияние температуры расплава на прочность сцепления
контактной зоны биметалла
3.5.3. Влияние времени выдержки нагретого изделия на прочность сцепления
3.6. Выводы
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДИФФУЗИИ В БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВАХ МЕТОДОМ МТЭДС
4.1. Современные представления о механизмах процесса диффузии
4.2. Диффузионное перераспределение углерода в биметаллических сплавах
4.3. Анализ дисперсии мтэдс структурнонеоднородных сплавов
4.4. Диффузионное перераспределение углерода в системах с подложкой из армко-железа и покрытиями из серого чугуна и стали У
4.4.1. Статистический подход в изучении распределения концентрации углерода в подложке и покрытии
4.4.2. Расчет коэффициента диффузии по методу А.А.Попова
4.4.3. Физическая модель процесса диффузии углерода при направленной кристаллизации
4.4.4. Методика расчета однородности распределения концентрации углерода и высоты (ширины) биметалла с заданной однородностью
4.5. Выводы
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗНОШЕННЫХ ШТАМПОВ И ВНЕДРЕНИЯ ЕЕ В
ПРОМЫШЛЕННОСТИ
5.1. Анализ причин выхода штампов из строя и перечень подвергаемой восстановлению штамповой оснастки
5.2. Режим термической обработки штампов
5.3. Технология восстановления изношенных штампов
5.4. СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ В БИМЕТАЛЛАХ
5.5. МИКРОРЕНТГЕНОСПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ БИМЕТАЛЛОВ
5.6. Электронное взаимодействие легирующих элементов при получении БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ШТАМПОВ
5.7. Технико-экономическая эффективность результатов работы
5.8. Выводы
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

В машиностроении непрерывно возрастают требования к деталям машин и механизмов по прочностным характеристикам, коррозийной стойкости или по совокупности свойств.
Одним из способов улучшения качества деталей в сочетании с эффективным использованием материалов является создание биметаллических композиций, позволяющих получить оптимальное сочетание требуемых свойств, что не всегда возможно при использовании монометаллических сплавов.
Применение биметаллов позволяет экономить дефицитные материалы, снижать в ряде случаев металлоемкость изделий, реставрировать вышедшие из строя детали путем нанесения слоя расплавленного металла.
Многоплановые эксперименты проводятся в космическом пространстве по сварке металлических конструкций, по диффузии в гетерогенных системах, получению металлических соединений.
Советские ученые Г.Ф.Баландин, А.Д.Верхотуров, С.А.Голованенко, Д.А.Дудко, В.П.Елютин, Н.Ф.Казаков, Ю.Л.Красулин, Л.Н.Лариков, Ю.В.Найдич, М.Г.Окнов, Б.Е.Патон, Н.Н.Смеляков, М.Х.Шоршоров и другие разработали физико-химические основы взаимодействия разных материалов при создании композиционных соединений в условиях равновесия или при некотором отклонении от него.
Созданию качественных биметаллических изделий и обеспечению прочности соединения способствует диффузия углерода в матрице и покрытии, которая наиболее полно проявляется при определенных температурах нагрева подложки, расплавленного металла и концентрации углерода в них.
Все исследования связываются с особенностями формирования биметаллического соединения из жидкой и твердой фаз. Важность данного вопроса вытекает из практики применения биметаллических соединений и сложности физико-химических явлений в контактном слое биметаллов в конструкциях электроподвижного состава. Для чего, в частности, применяется
Рис. 3.4. Микроструктура биметалла (армко - железо + Ст 45), х 100. Шлиб протравлен 4% - ным раствором НЫ03.
а - температура нагрева подложки 900°С б - температура нагрева подложки 850°С
Рис. 3.5. Микроструктура биметалла (армко - железо + Сталь У8), х 100 (а) и х 500 (б). Шлиф протравлен 4%-ным раствором Н>Ю3. Температура нагрева подложки 850°С.
Рис. 3.6. Микроструктура биметалла (армко - железо + сталь У12), х 100. Шли о протравлен 4% - ным раствором НЖ)3. Температура нагрева подложки - 900°С.