Структура и свойства порошковых углеродистых сталей общемашиностроительного назначения, упрочненных наноразмерными добавками

• Автор: Скориков, Роман Александрович
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 155 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Порошковые углеродистые стали общемашиностроительного назначения

1.2. Процессы, протекающие при спекании порошковых сталей

1.3. Упрочнение порошковых сталей

1.4. Наноразмерные упрочняющие добавки

1.5. Выводы

2. МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Характеристики исходных материалов

2.1.1. Характеристики железного порошка

2.1.2. Характеристики углеродсодержащих компонентов
2.1.3. Характеристики наноразмерных добавок
2.2. Оборудование, оснастка и технология изготовления образцов
2.2.1. Описание технологических процессов изготовления образцов.
2.2.2. Оборудование и оснастка для изготовления образцов.
2.3. Оборудование и методики изучения структуры.
2.3.1. Микроструктурный анализ
2.3.2. Электронная микроскопия и микрорентгеноспек-тральный анализ
2.3.3. Рентгенофазовый анализ
2.4. Оборудование и методики изучения свойств порошковых материалов
2.4.1. Определение текучести порошковой смеси
2.4.2. Определение насыпной плотности порошковой смеси
2.4.3. Определение относительной плотности и пористости
2.4.4. Определение твердости
2.4.5. Определение предела прочности при поперечном 63 изгибе
2.4.6. Испытания на ударную вязкость
2.4.7. Исследования износостойкости и трибологические 66 испытания
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СМЕШИВАНИЯШИХТЫ, 69 ПРЕССОВАНИЯ И СПЕКАНИЯ ПОРОШКОВЫХ СТАЛЕЙ, УПРОЧНЕННЫХ НАНО РАЗМЕРНЫМИ ЧАСТИЦАМИ
3.1. Исследование процесса смешивания порошковых смесей
3.2. Исследование процесса прессования
3.3. Исследование процесса спекания
3.4. Исследование структуры полученных образцов
3.4.1. Микроструктурный анализ
3.4.2. Электронная микроскопия
3.4.3. Микрорентгеноспектральный анализ
3.4.4. Рентгенофазовый анализ
3.5. Выводы
4. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПОРОШКОВЫХ СТАЛЕЙ, 102 УПРОЧНЕННЫХ НАНОРАЗМЕРНЫМИ ЧАСТИЦАМИ
4.1. Определение твердости
4.2. Определение предела прочности при поперечном изгибе
4.3. Определение ударной вязкости
4.4. Трибологические исследования
4.5. Выводы
5. ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ 129 ИССЛЕДОВАНИЯ
5.1. Апробация на предприятии ОАО «Теплообменник»
5.2. Апробация на предприятии ООО «Уралметаллграфит»
5.3. Апробация на предприятии ООО «ПК «НЭВЗ»
5.4. Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 13
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 13
ПРИЛОЖЕНИЯ

Исследования проведенные авторами работы [21] показали, что при остывании расплава наночастицы являются центрами кристаллизации и препятствуют образованию игольчатой структуры из кристаллов Си68п5 и СтрЭп, делают процесс кристаллизации более равномерным и способствуют формированию мелкозернистой структуры, а следовательно улучшают механические свойства. Исследование механических свойств показали, что добавки модификатора приводят к существенному повышению твердости сплава. Наиболее резкое повышение твердости происходить при концентрации модификатора в диапазоне 0,25-0,43% по массе. Дальнейшее увеличение концентрации приводит лишь к незначительному увеличению твердости.
Добавки 0,5 % № и Рб при спекании порошков ¥ и Бе ускоряют рек-ристализационные процессы, способствующие межчастичному сращиванию и упрочнению материалов. Кроме того, при исследовании диффузионного взаимодействия в двойных порошковых смесях и Мо, № и Си, в которых одним из компонентов был порошок с размером частиц менее 100 нм [22].
Предварительные исследования структур формирующихся в металлах показали, что введение наноразмерного углерода приводит к формированию структур существенно отличающихся от структуры литых и порошковых железоуглеродистых сплавов в отсутствии модифицирующей добавки. Например, в структуре перлита пластины цементита унаследуют волокнистую морфологию углеродных нановолокон, что очевидно, должно отразиться на свойствах полученных объемных материалов. Другой пример влияния наноразмерного углерода связан с формированием в структуре дисперсных фаз морфологически принципиально отличающихся от характерных для данных сплавов. Исследования в данном направлении находятся на начальном этапе. Еще менее изученным является вопрос о возможности применения в качестве модифицирующих добавок наноразмерного углерода в литые сплавы. Вместе с тем теоретически можно предположить, что при определенных условиях введения наноуглерода в расплав может привести к существенным изменениям процессов кристаллизации за счет формирования объемных кластеров в