Формирование композиционной структуры наплавленного металла для работы в условиях термосилового воздействия и разработка технологии ЭШН прессовых штампов и инструмента

• Автор: Соколов, Геннадий Николаевич
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 359 с. : ил.

1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ И МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ НАПЛАВКИ ШТАМПОВ И МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО

ИНСТРУМЕНТА

1Л Способы упрочнения штампов и инструмента для горячего деформирования металлов

1.2 Классификация способов наплавки штампов для деформирования горячего металла

1.3 Особенности структуры и фазового состава износостойкого наплавленного металла

1.3.1 Общая характеристика упрочняющих фаз в износостойких сплавах

1.3.2 Структурное состояние основы наплавленного металла

1.3.3 Влияние легирующих элементов на структуру и сварочнотехнологические свойства наплавленного металла

1.3.4 Прогнозирование структурно-фазового состава наплавленного металла

1.4 Классификация наплавочных сплавов, применяемых в инструментах для горячего деформирования металлов

1.4.1 Теплостойкие и жаропрочные наплавочные сплавы

на основе железа
1.4.2 Жаропрочные наплавочные сплавы на основе никеля
1.4.3 Наплавочные сплавы на основе кобальта
1.5 Современные материалы для наплавки штампового и металлургического инструмента
1.6 Методы экспериментальных исследований, оборудование
и материалы
1.6.1 Метод исследования сварочно-технологических свойств наплавочных проволок
1.6.2 Методы и оборудование для металлографических исследований наплавленного металла
1.6.3 Методы оценки износостойкости наплавленного металла, предназначенного для работы в условиях высокотемпературного нагружения
1.6.4 Методики моделирования и исследования процесса ЭШН в секционном кристаллизаторе
1.7 Методика расчета теплового баланса шлаковой ванны и исследования температуры шлака
1.8 Материалы для изготовления порошковых проволок
Выводы к главе

Докторская диссертация Соколов Г.Н.
2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ИЗНОСА И ТРЕБОВАНИЯ К МЕТАЛЛУ, НАПЛАВЛЕННОМУ НА ПРЕССОВЫЕ ШТАМПЫ
2.1 Условия работы и физико-химические особенности износа штампов
2.2 Расчетная оценка действующих напряжений и температур
в процессе прессования горячего металла
2.3 Структурно-фазовые превращения в металле инструментов при циклическом температурно-силовом воздействии
2.4 Формулирование требований к свойствам термостойких
сплавов и выбор систем их легирования
2.4.1 Требования к металлу, наплавленному на прессовый инструмент
2.4.2 Выбор систем легирования наплавленного металла
Выводы к главе
3. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА НОВЫХ
КОМПОЗИЦИОННЫХ НАПЛАВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
3.1 Исследование сварочно-технологических свойств
наплавленного металла системы Ре-Сг-Мо-С
3.2 Исследование сварочно-технологических свойств
наплавленного металла системы №-Сг-Мо-С
3.3 Исследование структуры и высокотемпературных свойств наплавленного металла с матрицей на основе алюминида
никеля у'-№зА1
3.4 Исследование структуры и износостойкости наплавленного металла на основе алюминида никеля у'-№зА1, оплавленного
лазерным излучением
3.5 Разработка порошковой проволоки для дуговой и
электрошлаковой наплавки сплава системы Ре-Сг-Мо-С
3.6 Разработка новых композиционных наплавочных материалов
3.6.1 Конструкция и технологические особенности процесса изготовления композиционных проволок и электродов
3.6.2 Особенности расчета состава композиционной проволоки для наплавки сплава на основе алюминида никеля >ЛзА1
Выводы к главе
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЭШН В СЕКЦИОННОМ КРИСТАЛЛИЗАТОРЕ С ПОЛЫМ ЭЛЕКТРОДОМ
4.1 Исследование теплофизических условий ЭШН композиционной проволокой в секционном кристаллизаторе с полым электродом
4.1.1 Разработка способа формирования высокотемпературной
области в шлаковой ванне секционного кристаллизатора
4.1.2 Определение основных гидродинамических параметров циркуляционного течения эмульсии в кристаллизаторе в
процессе ЭШН

4.1.3 Тепловой баланс электрошлаковой наплавки в СК с полым
электродом
4.2 Влияние режимов электрошлаковой наплавки на
термокинетические процессы получения легированного
сплава на основе алюминида никеля
4.2.1 Исследование влияния теплового поля шлаковой ванны
на удельные характеристики процесса
4.2.2 Исследование термокинетических процессов плавления композиционной проволоки в высокотемпературной
области шлаковой ванны
Выводы к главе
5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИНЦИПОВ УПРАВЛЕНИЯ ФОРМИРОВАНИЕМ КОМПОЗИЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ НАПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА
5.1 Формирование композиционной структуры наплавленного
металла при дуговой наплавке
5.1.1 Технологические особенности дуговой наплавки плоских поверхностей штампов
5.1.2 Технологические особенности наплавки под флюсом цилиндрических деталей штампов колеблющимся электродом
5.2 Формирование композиционной структуры наплавленного
металла при электрошлаковой наплавке
5.3 Разработка технологии электрошлаковой наплавки в секционном кристаллизаторе
5.3.1 ЭШН оправок трубопрокатного агрегата в секционном кристаллизаторе
5.3.2 Разработка технологии ЭШН торцевых поверхностей цилиндрических изделий с использованием двухконтурной
схемы питания шлаковой ванны
5.4 Структура и свойства переходной зоны между наплавленным инструментальным металлом и конструкционной сталью
5.5 Реализация результатов работы в промышленности
5.5.1 Внедрение технологических процессов наплавки и новых наплавочных материалов в производство ОАО "ВПЗ-15"
5.5.2 Внедрение разработанных материалов и технологических процессов дуговой и электрошлаковой наплавки в трубопрокатное производство ОАО «Волжский трубный завод»
5.5.3 Промышленное освоение разработанных материалов и технологических процессов наплавки в металлургическом производстве ОАО ВМЗ "Красный октябрь"
Выводы к главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Глава
в меньшей мере и за редким исключением влияет на износостойкость, но позволяет управлять формированием структуры с минимальным количеством сварочных дефектов [49, 50].
Характер структуры сплава (от доэвтектической до заэвтектической) и его химсостав влияют не только на износостойкость, но и определяют сварочно-технологические свойства наплавленного металла. Важнейшее из таких свойств - стойкость металла к образованию горячих трещин. Другие же свойства (стойкость к образованию холодных трещин, устойчивость к порообразованию, массоперенос в дуге и отделимость шлака) достаточно легко регулируются металлургическими и технологическими приемами.
Система легирования С-Сг-Бе - одна из простых и широко применяющихся для формирования структуры износостойкого наплавленного металла. На ее примере легко проследить влияние углерода и хрома на структуру, износостойкость и склонность сплавов к образованию горячих трещин.
Углерод, образуя карбиды, определяет не только количество твердой фазы, микростроение и расположение карбидов, но и строение матрицы сплавов. Повышенное содержание углерода в твердом растворе способствует увеличению объема металла при его охлаждении с образованием неравновесных структур. С увеличением содержания углерода от
1,4 до 2,8 масс, долей %, износостойкость в случае абразивного воздействия возрастает в 1,5...2,5 раза, прежде всего по причине роста количества твердой фазы, а в некоторых сплавах еще и в результате перехода к заэвтектическим структурам (рис. 1.11) [57].
Рис. 1.11. Зависимость износостойкости е С-Сг-Ге - ставов от соотношения Сг/С [57] при содержании (масс, долей %) хрома 5...32; углерода 2,8 (кривая - 1) и 1,4 (кривая - 2): 1 -доэвтектическая структура II - заэв-тектическая.