Повышение износостойкости и долговечности литых деталей и инструмента за счет использования новых легированных Fe - C сплавов

• Автор: Морозов, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Брянск
• Количество страниц: 136 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1.СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)
1.1. Классификация инструментальных и износостойких сплавов
1.2. Быстрорежущие стали
1.3. Штамповые стали
1.4. Твердые сплавы на основе железа
1.5. Сплавы для литого инструмента
1.6. Требования к составу, структуре и свойствам литых инструментальных и износостойких сплавов
1.7. Краткие выводы и задачи исследования
2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РАЦИОНАЛЬНЫХ СОСТАВОВ ЛИТЫХ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ
2.1. Выбор высокотвердых фаз
2.2. Обоснование рационального сочетания фаз в структуре
литых твердых сплавов на основе железа
2.3. Анализ системы Ре-С-Сг-У и оценка состава комплексных сплавов
2.4. Оценка рационального химического состава сплавов для литого металлорежущего инструмента
2.5. Методика корректировки результатов фазового анализа
2.6. Краткие выводы по главе
3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 5
3.1. Объем и характер работ 5
3.2. Методика проведения плавки, применяемые материалы, изготовление образцов
3.3. Термическая обработка и определение теплостойкости сплавов
3.4. Химический и карбидный анализ
3.5. Рентгеноструктурный анализ
3.6. Методика определения остаточного аустенита
3.7. Металлографический и рентгеноспектральный анализ
3.8. Механические испытания
3.9. Виброакустический метод оценки твердости литых
твердых сплавов
3.10. Исследование износостойкости
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И
СВОЙСТВ ЛИТЫХ ТВЕРДЫХ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СПЛАВОВ И ВОЗМОЖНОСТЕЙ ИХ ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
4.1.1. Особенности фазового состава и структуры сплавов для литого инструмента
4.1.2. Влияние термической обработки на твердость инструментальных сплавов
4.1.3. Особенности свойств литых инструментальных сплавов
4.1.4. Свойства литого металлорежущего инструмента
4.2. Исследование литых твердых сплавов, предназначаемых для работы в условиях абразивного изнашивания
4.3. Разработка и исследование литых твердых сплавов для
работы в условиях абразивного износа и термоциклирования
4.3.1. Оценка твердости литого твердого сплава
виброакустическим методом
4.4. Особенности технологии получения литых изделий из новых сплавов и их применение
4.5. Основные выводы по главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
Литература
Приложения
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. В настоящее время одной из проблем машиностроения является высокая стоимость инструментальных материалов, а также большая трудоемкость и организационные сложности в изготовлении инструмента, особенно нестандартного, и износостойких деталей. Обычно каждый завод имеет собственное инструментальное производство, плохо обеспеченное необходимыми материалами. В значительной мере данная проблема может быть решена путем организации специализированного производства литых изделий из легированных белых чугунов, разработанных в последнее время и обеспечивающих высокую технологичность и экономичность процессов изготовления изделий и их высокую работоспособность.
Для организации специализированного производства литых износостойких деталей и инструмента было необходимо проведение дополнительных научных исследований по доработке составов сплавов, разработке наиболее эффективных способов и технологических процессов их получения и использования, проведение лабораторных и производственных испытаний изделий.
Основой для разработки литых твердых сплавов с необходимыми свойствами могут служить новые комплексно-легированные белые чугуны, обладающие высокой твердостью, износостойкостью и повышенными прочностными свойствами [1,2], по существу являющиеся литыми твердыми сплавами. При дополнительном повышении их специальных свойств (термостойкости, теплостойкости, абразивной износостойкости) и технологичности могут быть существенно расширены возможности их использования.
Цель работы. Повышение износостойкости и долговечности изнашиваемых литых деталей и инструмента за счет использования новых
инструмента базировался при этом на обычных быстрорежущих сталях, химический состав которых в течение длительного времени оптимизировался применительно к деформационным методам обработки заготовок. В результате процессы изготовления литого инструмента отличались невысокой технологичностью, характерной для сталей (пониженная жидкотекучесть, высокая температура заливки, большая усадка, малый выход годного). Качество литого металла при этом также оказывалось невысоким из-за значительного количества литейных дефектов и большой неоднородности литой структуры. Всеми исследователями отмечается высокая нестабильность режущих свойств литых быстрорежущих сталей. Делаются попытки улучшения структуры и технологических свойств литой быстрорежущей стали путем ее микролегирования и модифицирования [68]. Основные отмеченные выше недостатки при этом не устраняются, хотя в работе [69] показано, что применение специальных технологических операций (модифицирование цирконием, бором, ускоренное охлаждение с использованием оболочковых форм, кокилей, снижение температуры заливки и т.д.), а также выбор оптимального соотношения легирующих элементов и углерода позволяют заметно уменьшить превосходство кованых сталей перед литыми.
Основная особенность и недостаток литых инструментов из быстрорежущей стали - сохранение квазиэвтектической сетки по границам зерен, значительно охрупчивающей сплав, что существенно ограничивало возможности использования литого инструмента. Ее толщина и степень сплошности зависят от состава стали, условия литья и сечения отливки. Для стали данной марки и при одинаковых условиях литья эвтектическая сетка, естественно, более развита в крупных инструментах при переходе от поверхностных слоев к сердцевине. В следствии этого сталь в литых инструментах имеет: пониженные прочность и вязкость, неоднородные структуру и свойства.
В настоящее время литой инструмент изготавливается на нескольких заводах, причем, технологический процесс его изготовления базируется в основном на переплаве отходов инструмента из быстрорежущих сталей. Литые инструменты эффективно использовать при правильном выборе области применения, состава стали и технологии изготовления. Литая сталь не может