Структура и свойства покрытий, получаемых в условиях низкотемпературного плазменного синтеза на быстрорежущих сталях и твердых сплавах

• Автор: Каменева, Анна Львовна
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 189 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. Методы локальной упрочняющей обработки

1.1. Поверхностная термическая обработка

1.2. Термомеханическая обработка

1.3. Технологические методы нанесения покрытий на режущие инструменты

1.3.1. Химико-термические методы образования покрытий (ХТМ)

1.3.2. Методы химического осаждения покрытий из парогазовой фазы (метод ХОП)

1.3.3. Методы физического осаждения покрытий (методы ФОП)

1.3.4. Механические методы упрочнения

2. Постановка задачи, характеристика исходных материалов, методики исследований
2.1. Постановка задачи
2.2. Вакуумная, ионно-плазменная установка для нанесения композиционнных покрытий и тонких пленок
2.3. Технологический модуль финишного упрочнения для нанесения тонкопленочного аморфного покрытия
2.4. Характеристики упрочняемых материалов
2.5. Материалы для исследований и методика получения образцов
2.6. Методика нанесения покрытий
2.6.1. Методика нанесения покрытия (Ті-Хг)1Ч методом КИБ
2.6.2. Методика нанесения оксидно-карбидной керамики
2.7. Методики исследований структуры покрытий
2.7.1. Методика приготовления шлифов
2.7.2. Методика количественной оценки наносимых покрытий
2.7.3 Методика определения дефектов нанесенного покрытия и поверхности покрытия
2.8. Методики исследований свойств покрытий
2.8.1. Методика определения микротвердости покрытия
2.8.2. Методика определения шероховатости поверхности покрытия
2.8.3. Методика определения скорости осаждения покрытий
2.8.4. Методика определения адгезии покрытия
2.8.5. Методика исследования износа режущего инструмента. Стойкостные испытания
2.9. Методика статистической обработки экспериментальных результатов
3. Исследование микроструктуры и свойств покрытия, нанесенного ионно-плазменным напылением (КИБ)
3.1. Разработка режима нанесения качественного композиционного покрытия
3.1.1. Получение адгезионных связей между покрытием и подложкой
3.1.2. Повышение адгезионной прочности слоев многослойного покрытия
3.1.3. Повышение адгезионной прочности поверхностных слоев покрытия
3.2. Определение скорости осаждения и оптимальной толщины покрытия
3.3. Исследование влияния композиционного покрытия на качество упрочняемой поверхности
3.4. Исследование дефектности покрытия и его поверхности
3.5. Исследование влияния композиционного покрытия на микротвердость упрочняемой поверхности
3.6. Исследование влияния композиционного покрытия на адгезию покрытия к упрочняемой поверхности
4. Исследование структуры и свойств плазменного покрытия, нанесенного методом ФПУ, с использованием элементоорганических соединений
4.1. Нанесение тонкой кремнийуглеродсодержащей пленки методом ФПУ
4.2. Исследование структуры оксидно-карбидной керамики, нанесенной на быстрорежущую матрицу
4.2.1. Изучение влияния времени нанесения и числа циклов-проходов на характеристики оксидно-карбидной керамики
4.2.2. Исследование пограничного слоя пленки, нанесенной на быстрорежущую сталь Р6М
4.2.3. Исследование влияния кемнийуглеродсодержащей пленки на качество поверхности быстрорежущей матрицы
4.3. Изучение структуры оксидно-карбидной керамики, нанесенной на твердосплавную матрицу
4.3.1. Изучение влияния времени нанесения и числа циклов-проходов на характеристики оксидно-карбидной керамики
4.3.2. Исследование пограничного слоя пленки, нанесенной на твердый сплав ВК
4.3.3. Исследование влияния кемнийуглеродсодержащей пленки на качество поверхности твердосплавной матрицы
4.3.4. Исследование влияния керамического покрытия на адгезию покрытия к упрочняемой поверхности
5. Исследование механизма износа режущего инструмента
5.1. Внедрение методов ионно-плазменного напыления и финишноплазменного упрочнения в производство

ты [43] предлагают трехслойное покрытие на фрезах из быстрорежущей стали. Методом физического осаждения наносится первый слой из нитридов металлов IV группы (титан, гафний, цирконий), второй слой состоит из карбо-нитридов, а третий также из нитридов указанных металлов. Толщина первого слоя составляет 1,5-2 мкм, второго - 1,2-3 мкм, третьего - 2-0,7 мкм. Общая толщина покрытия не превышает 5 мкм. Этим обеспечивается высокий уровень внутренних сжимающих напряжений в покрытии, препятствующий тре-щинообразованию в условиях приложения ударной нагрузки.
Широкое распространение за рубежом получили плазмохимические методы осаждения покрытий. Так, в работе [44] на инструмент из стали Р6М5(М2) в среде азота, метана и тетрахлорида титана, а также аргона в тлеющем разряде при температуре 425-600°С осаждали карбид и нитрид титана. Микротвердость покрытия составляла 2000 НУ для ПИ и 3000 НУ для ПС. С увеличением содержания хлора в осадках (более 5 %) твердость понижается. Авторами установлено, что адгезия плазмохимического нитридотитанового покрытия к основе выше, чем аналогичного покрытия, полученного ионным плакированием. Кроме того, адгезия и износостойкость карбидотитанового покрытия ниже, чем из нитрида титана.
На Украине распространен в основном ионно-плазменный метод упрочнения режущего инструмента из быстрорежущей стали. Так, на установке Булат-ЗТ на быстрорежущие стали, наносятся однослойные покрытия на основе ПС. Температура подложки составляет 480°С, толщина покрытия 5-7 мкм, микротвердость 22,6-23,8 Гпа, тогда как микротвердость основы Р6М5 после закалки и отпуска достигает 8,4 ГПа. Такое покрытие обеспечивает снижение интенсивности износа и повышение стойкости во всем диапазоне экспериментальных режимов резания при обработке легированных сталей 37ХНЗМА, причем эффективность влияния покрытия повышается с увеличением скорости резания.
В последнее время разрабатываются комбинированные методы упрочнения стального режущего инструмента. Они включают два или несколько