Поверхностное упрочнение инструментальных сталей

• Автор: Белашова, Ирина Станиславовна
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 384 с. : ил.

ЧАСТЬ 1. ПОВЕРХНОСТНОЕ УПРОЧНЕНИЕ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СТАЛЕЙ МЕТОДОМ ЛЕГИРОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛАЗЕРНОГО НАГРЕВА ДО ОПЛАВЛЕНИЯ

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ ИНСТРУМЕНТОВ

1.1. Диффузионное насыщение

1.2. Ионно-плазменное реактивное напыление в вакууме

* 1.3. Другие методы поверхностного упрочнения

ГЛАВА 2. ЛАЗЕРНОЕ ПОВЕРХНОСТНОЕ УПРОЧНЕНИЕ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СТАЛЕЙ. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ЛАЗЕРНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ ТРЕХКОМПОНЕНТНЫМИ СИСТЕМАМИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАКСИМАЛЬНО ВЫСОКИХ РЕЖУЩИХ СВОЙСТВ
2.1. Действие лазерного излучения на материал. Методика расчета количества лазерной энергии, влияющей на формирование зоны легирования

2.2. Структурные превращения при лазерном термическом упрочнении

2.3. Лазерное поверхностное легирование

2.4. Методика лазерного легирования

2.4.1. Способы нанесения легирующих элементов на поверхность

2.4.2. Выбор связующего вещества при лазерном легировании
2.5. Математическая модель лазерного легирования
2.5.1. Выбор легирующей композиции
2.5.2. Проведение опытов, заданных факторным пространством
2.5.3. Определение промежуточного параметра оптимизации у'
^ 2.5.4. Матрица Шеффе. Диаграмма «состав-свойства»
2.5.5. Расчет коэффициентов регрессии
2.5.6. Проверка адекватности полученной модели
2.5.7. Определение основного параметра оптимизации у
2.5.8. Статистическая обработка результатов эксперимента

2.5.9. Функциональная связь между основным и промежуточным параметрами оптимизации. Коэффициент корреляции между параметрами у ну'
2.5.10. Обработка экспериментальных данных
* ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ЛАЗЕРНОГО
ЛЕГИРОВАНИЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СТАЛЕЙ
3.1. Влияние режимов лазерного поверхностного легирования на размеры
зон упрочнения
3.2. Кинетика формирования структуры в зоне лазерного легирования
3.3. Фазовый состав и тонкая структура слоев после лазерного легирования
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ « ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СТАЛЕЙ ПОСЛЕ ЛАЗЕРНОГО
ПОВЕРХНОСТНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ
4.1. Микротвердость зон лазерного легирования
4.2. Влияние режимов лазерного легирования на изменение профиля поверхности
4.3. Теплостойкость легированных слоев
4.4. Исследование микропластичности легированных слоев. Связь структурночувствительных характеристик легированных слоев с интенсивностью изнашивания
4.5. Ударная вязкость образцов после лазерного поверхностного легирования
(* ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ И РЕЖУЩИХ
СВОЙСТВ ИНСТРУМЕНТА ПОСЛЕ ЛАЗЕРНОГО ПОВЕРХНОСТНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ
5.1. Исследование износостойкости на установке СМТ
5.2. Исследование износостойкости на установке, моделирующей процесс резания
5.3. Режущие свойства инструментальных сталей после лазерного поверхностного легирования

ГЛАВА 6. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛЕЙ ИНСТРУМЕНТА ПОСЛЕ ЛАЗЕРНОГО ПОВЕРХНОСТНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ
6.1. Определение температурного поля инструмента методами
V инфракрасной техники
6.1.1. Методика измерения температуры
6.1.2. Принцип работы тепловизора
6.1.3. Получение тепловых полей с экрана тепловизора
6.2. Аналитическое исследование полученных температурных полей. Температурное поле резца для области, в которую не входят источники тепла. Количество тепла, идущего в резец
6.3. Аналитическое определение температур в любой точке резца
^ 6.4. Аналитический расчет температур на режущей кромке
ГЛАВА 7. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ЛАЗЕРНОГО ПОВЕРХНОСТНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СТАЛЕЙ
7.1. Обработка промышленных деталей
ЧАСТЬ 2. ПОВЕРХНОСТНОЕ УПРОЧНЕНИЕ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СТАЛЕЙ МЕТОДОМ ЛЕГИРОВАНИЯ ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ
ГЛАВА 8. ГАЗОЦИКЛИЧЕСКОЕ И ТЕРМОГАЗОЦИКЛИЧЕСКОЕ АЗОТИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗА
8.1. Система железо-азот и основные механизмы процесса азотирования
8.2. Выбор температурного интервала при термоциклическом азотировании железа
8.3. Кинетика формирования диффузионного слоя при газо - и термогазоциклическом азотировании на техническом железе
8.4. Строение и фазовый состав диффузионного слоя при газоциклическом
и термогазоциклическом азотировании
* 8.5. Изменение фазового состава нитридной зоны при деазотировании
8.6. Распределение азота по толщине азотированного слоя

Влияние различных вариантов комбинированного ионно-лазерного упрочнения на работоспособность фрез из сталей Р6М5 и Р9 исследовано авторами [93,214]. Изучением особенностей лазерного упрочнения в струе '> азота занимались авторы [94]. В работе представлены опытные данные по
лазерному синтезу нитрида титана, а также по упрочнению сталей Р18, 95X18, 20X13 в атмосфере азота. При поверхностном упрочнении пористого титана лучом ОКГ получен азотированный слой, состоящий из нитрида титана, в-фазы и твердого раствора азота в титане. Отмечается, что свойства упрочненной зоны зависят от режимов лазерного азотирования. Авторы рекомендуют применение этого процесса для деталей в узлах сухого трения.
Многие авторы занимаются лазерным легированием из обмазок тугоплавких соединений. Карбидом титана 7/С легировали конструкционные и инструментальные стали в работе [95]. Отмечается, что при легировании хромистой стали карбидом титана за счет модифицирующего эффекта образуется чрезвычайно мелкое зерно аустенита затвердевшей структуры. Эта структура стабилизируется частично карбидом титана, частично выделениями карбидов хрома С^зСц. Так, даже после отжига в течение трех часов при температуре 600°С увеличения зерна аустенита не наблюдалось. Однако за счет повторного растворения карбидов хрома твердость в поверхностных слоях достигает 2500НУ. Здесь же отмечается повышение стойкости инструмента на 180-300%.
Авторы [97] легировали сталь У10А из обмазки на основе дисульфида молибдена Мо8]. При этом формируется мелкодисперсная структура с содержанием молибдена в слое до 20%. Испытания «диск по диску» показали увеличение износостойкости до 40%. Причем, не наблюдалось случаев отслаивания или отшелушивания слоя, что свидетельствует о его прочности и •' хорошем сцеплении с матрицей.
Авторы [98] предложили насыщать поверхность армко-железа ванадием. При облучении импульсом лазера в подложке возникает твердый раствор