Разработка технологии электрошлаковой наплавки порошковой проволокой с упрочняющими частицами TiB2

• Автор: Артемьев, Александр Алексеевич
• Шифр специальности: 05.02.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 167 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ПРОЦЕССЫ ЭШН И МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ НАПЛАВКИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН И ИНСТРУМЕНТА, РАБОТАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ АБРАЗИВНОГО ИЗНАШИВАНИЯ

1.1. Современные способы ЭШН плоских поверхностей изделий

1.2. Анализ абразивностойких сплавов и наплавочных материалов для восстановления и упрочнения деталей машин и инструмента
1.2.1. Наплавочные абразивностойкие сплавы с карбидным, боридным и карбоборидным упрочнениями

1.2.2. Способы формирования упрочняющих фаз в наплавленном металле

1.2.3. Порошковые проволоки для получения композиционных абразивностойких сплавов

Выводы по 1 главе

2. МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Технологическое оборудование и материалы для изготовления порошковых проволок

2.2. Методика ЭШН в токоподводящем кристаллизаторе
2.3. Методики моделирования и исследования процесса ЭШН в токоподводящем кристаллизаторе
2.4. Методики металлографических и дюрометрических исследований наплавленного металла
2.5. Методика испытаний наплавленного металла на абразивное изнашивание.
2.6. Методика исследования наплавленного металла способом склерометрии
2.7. Методики рентгеноструктурного и рентгеноспектрального анализов
3. РАЗРАБОТКА ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ НАПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА, УПРОЧНЕННОГО ЧАСТИЦАМИ ДИБОРИДА ТИТАНА
3.1. Разработка порошковой проволоки для наплавки абразивностойкого композиционного сплава, упрочненного частицами ТіВ

3.2. Исследование характера формирования композиционной структуры' наплавленного металла и влияния на него гранулометрического состава и

количества порошка TiB
3.3. Исследование структуры и износостойкости наплавленного металла с низко-
j и высокоуглеродистыми матрицами, упрочненными частицами TiB

3.3.1. Исследование влияния количества вводимого в шихту ТгВ2на структуру и свойства наплавленного металла
3.3.2. Исследование влияния количества углерода на структуру и свойства наплавленного металла, упрочненного частицами TiB
3.3.3. Исследование влияния наноразмерного порошка TiCN на структуру и износостойкость композиционного наплавленного металла
3.4. Исследование процессов микропластического деформирования металла методом склерометрирования
Выводы к 3 главе
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ЭШН ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКОЙ ПЛОСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
4.1. Исследование электро- и теплофизических условий при ЭШН в

токоподводящем кристаллизаторе с полыми электродами
4.2. Конструктивно-технологические особенности установки для ЭШН плоских поверхностей изделий
4.3. Разработка способа ЭШН плоских поверхностей в горизонтальном положении с использованием токоподводящего кристаллизатора
4.4. Кинетика перехода частиц Т1В2 в наплавленный металл из шихты порошковой проволоки в процессе ее расплавления в шлаке
4.5. Технология ЭШН тонкого (3 мм) слоя металла шириной 54 мм на плоскую поверхность
4.5.1. Основные технологические параметры режима ЭШН
4.5.2. Технология наплавки поверхности стальных пластин толщиной 9 мм.
Выводы к главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Одним из эффективных методов изготовления новых и восстановления изношенных изделий является электрошлаковая наплавка (ЭШН). Технические особенности и преимущества ЭШН позволяют поставить ее в один ряд с самыми распространенными способами наплавки, а разнообразие форм применения дают возможность использовать ЭШН в тех случаях, когда другие способы использовать трудно или невозможно. Современные способы ЭШН позволяют с высокой производительностью обеспечить высококачественный литой наплавленный металл с выраженной ориентацией кристаллитов, обладающий повышенными служебными свойствами. Заложенные известными учеными в области металлургии сварки и наплавки специальных сталей и сплавов И. К. Походней, Б. И. Медоваром, Ю. В. Латашом, Д. А. Дудко, И. И. Сущук-Слюсаренко научные', основы, теории электрошлакового процесса способствовали интенсивному развитию ЭШН.
Выполненные Д. А. Дудко, Г. В- Ксендзыком, В. А. Быстровым, Ю: М. Кусковым, А. Я. Шварцером, Б: Нои1, Н. ОакиоП, А. Б11а'лтиу, Б: Калуэоп и др. глубокие исследования в области разработки материалов и технологий для упрочнения и восстановления с помощью электрошлаковой. наплавки металлургического инструмента и других, изделий поставили ЭШН в ряд технологических процессов, конкурирующих как по производительности, так и по качеству наплавленного металла с дуговой наплавкой. Вместе с тем возможности каждого способа наплавки, особенно с использованием кристаллизаторов, сравнительно ограничены минимально допустимой толщиной слоя наплавленного металла.
Многие детали различного оборудования, машин, а также инструмент эксплуатирующиеся в условиях значительного абразивного изнашивания, имеют небольшой ресурс, что требует применения для их восстановления и упрочнения новых способов наплавки, обеспечивающих получение тонких слоев из более эффективных типов наплавленного металла, чем современные

Повышение их суммарного количества целесообразно только до 45 %, после чего износостойкость наплавленного металла снижается. Содержание карбида бора в шихте должно составлять не менее 40-50 %, при этом наплавленный металл обладает наиболее высокой износостойкостью. Введение в состав шихты 15 % ферромарганца положительно, влияет на износостойкость благодаря повышению пластических свойств матрицы сплава. Введение углерода в количестве 2,5...3 % повышает твердость и износостойкость наплавленного металла, однако суммарное его содержание не должно превышать 3 масс. %, поскольку чрезмерное образование карбидных соединений в этом случае приводит к ухудшению их закрепляемости сплавом-связкой.
Высокой стойкостью в условиях абразивного изнашивания обладает металл, наплавленный порошковой смесью ХВФ-10, содержащий 40 % У/2В5, 50 % БеСг и 10 % БеУ [38]. В структуре наплавленного металла содержится 45-50% матричного сплава аустенитно-мартенситного типа, прочно связывающего твердые кристаллы карбоборидов (Сг, ''У, Бе)2й(С, В)б и боридов 72В5. Наплавленный металл имеет среднее значение относительной износостойкости примерно в 2-2,5 раза превышающее показатели промышленных сплавов КБХ, БХ, Т-590. Однако использование материалов на основе дорогостоящего и дефицитного- вольфрама несколько снижает достоинства данной наплавочной смеси.
Известны исследования [20, 91], подтверждающие перспективность введения частиц тугоплавких соединений в покрытие электродов для дуговой наплавки. Опытные электроды КЖ-12 и ЮК-14 со стержнем из железоникелевого сплава изготавливались с применением порошков диборида титана и диборида хрома с соотношением ТлВ2/СгВ2 = 20/80. Использовались порошки двух фракций - со средним размером частиц 30-35 мкм и 60-70 мкм. Установлено, что от гранулометрических свойств используемых порошков боридов зависит их переход в наплавленный металл. При наплавке электродами, содержащими в покрытии порошки