Разработка теоретических и технологических основ повышения стойкости режущего и штампового инструмента за счет диффузионной металлизации из среды легкоплавких жидкометаллических растворов

• Автор: Соколов, Александр Григорьевич
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 384 с. : ил.

Введение

Глава 1. Анализ путей и технологий повышения работоспособности инструмента.

1.1 Стойкость инструмента. Причины потери работоспособности инструмента. Критерии работоспособности инструмента

1.1.1 Режущий инструмент

1.1.2, Инструмент; для обработки давлением

1.2 Свойства инструментальных материалов, влияющие на работоспособность инструмента
1.3 Анализ применимости сталей для режущего и штампового инструмента. Состав и свойства инструментальных сталей
1.4 Повышение работоспособности стального инструмента за счет химико-термической обработки (ХТО) и нанесения покрытий.

1.5 Диффузионная металлизация из среды легкоплавких растворов.

1.5.1 Анализ технологии и технологического оборудования

1.6 Заключение по главе 1.
1.7 Цель и задачи исследований
Глава 2 Технологии и оборудование диффузионной металлизации из среды легкоплавких жидкометаллических растворов. Материалы и методики исследований
2.1 Технологии и оборудование для диффузионной металлизации из
среды легкоплавких растворов.
2.2 Технологии и оборудование для формирования окончательных
свойств покрытых изделий
2.3 Материалы, образцы и методика нанесения покрытий из среды
легкоплавких растворов.
2.4 Методики исследования свойств покрытий и покрываемого материала.

2.5 Методики определения работоспособности инструментальных сталей.
Глава 3 Анализ условий и механизм формирования диффузионных покрытий из среды жидкометаллических легкоплавких растворов. Особенности формирования покрытий на
инструментальных сталях.
3.1 Анализ физико-химических процессов, протекающие при диффузионной металлизации из среды легкоплавких растворов, и факторы, влияющие на механизм формирования покрытий.
3.1.1 Условия и параметры процесса диффузионной металлизации, определяющие возможность и качество диффузионной
металлизации.
3.1.2 Влияние транспортного расплава па процесс формирования и свойства покрытий. Выбор транспортного расплава.
3.1.3 Влияние природы диффундирующего элемента, его
взаимодействия с транспортным расплавом и основным элементом покрываемого материала на процесс получения покрытий.
3.1.4 Влияние состава покрываемого материала на процесс формирования и свойства покрытий.
3.2 Анализ механизма и закономерностей процесса формирования покрытий на сталях. Особенности формирования покрытий на инструментальных сталях.
3.2.1 Особенности и механизм формирования покрытий на сталях на базе некарбидообразующих элементов.
3.2.2 Особенности и механизм формировании покрытий на базе карбидообразующих элементов
3.2.3 Особенности формирования комбинированных
многокомпонентных покрытий.
Выводы к третьей главе.

Глава 4. Исследование влияния диффузионной металлизации из среды легкоплавких жидкометаллических растворов на свойства и работоспособность покрытых изделий. Выбор материала покрытий для повышения работоспособности инструментальных сталей.
4.1 Влияние диффузионной металлизации на состав, структуру и свойства металлизируемого материала.
4.2. Влияние металлизации на геометрические размеры изделий и чистоту покрываемой поверхности.
4.2.1 Влияние металлизации на геометрические размеры.
4.2.2 Влияние металлизации на шероховатость и дефектность покрываемой поверхности.
4.3Выбор материала покрытия для повышения работоспособности инструментальных сталей.
Выводы к четвертой главе.
Глава 5. Диффузионная металлизация стального инструмента титаном из среды легкоплавких жидкометаллических растворов.
5.1 Формирование титановых покрытий на сталях, факторы, влияющие на этот процесс. Оптимизация и выбор параметров процесса титанирования инструментальных сталей.
5.1.1 Влияние природы и состава насыщающей среды на процесс формирования покрытий.
5.1.2 Влияние состава покрываемой стали и режимов процесса металлизации на свойства покрытий и покрываемую сталь
5.2 Влияние предварительной цементации на процесс титанирования инструментальных сталей.
5.3 Оптимизация режимов диффузионного титанирования.

Наиболее часто потеря работоспособности инструмента, применяемого для горячей обработки давлением, происходит вследствие образования на рабочих поверхностях инструмента трещин разгара. Способность материала сопротивляться образованию и развитию трещин разгара характеризуется! разгаростойкостью. Разгаростойкость (сопротивление термической5 усталости) характеризует устойчивость стали против образования ,поверхностных трещин при многократном нагреве и охлаждении. Это - важное свойство штамповых сталей.
Рабочие слои штампов при каждом нагреве и охлаждении испытывают объемные изменения, вызывающие напряжения в поверхностном слое и в зоне перехода к нижележащим слоям. Иод действием этих напряжений образуются сначала микроскопические трещины, которые впоследствии перерастают в макротрещины. У более пластичных, материалов! образуется так называемая сетка трещин- разгара, у более хрупких возникают продольные глубокие трещины, которые могут вызвать разрушение штампа.
Разгаростойкость зависит от схемы деформирования и от формы инструмента и чистоты его: поверхности, от интенсивности и способа охлаждения инструмента, от свойств инструментального материала, в частности, от его вязкости. Увеличение вязкости инструментального материала — его: способности сопротивляться хрупкому и усталостному разрушениям, ведет к повышению разгаростойкости инструмента. Помимо: этого, на разгаростойкость влияют: характер взаимодействия поверхностного слоя инструмента с обрабатываемым материалом, величина, коэффициента теплового расширения материала инструмента, его теплопроводность.
Разгаростойкость характеризуется числом циклов нагрева и охлаждения; до образования первой трещины. и определяется экспериментально на цилиндрических образцах с имитацией теплового режима, который испытывают поверхностные слои инструмента при его работе [1]. В некоторых случаях разгаростойкость оценивается протяженностью трещин разгара.