Формирование структуры и триботехнические свойства покрытий на основе стали 10Р6М5, полученных многопроходной электронно-лучевой наплавкой

• Автор: Игнатов, Андрей Алексеевич
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 127 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)
1Л Исторический аспект
1.2 Классификация видов износа
1.3 Характеристики износа
1.4 Закономерности изнашивания деталей, образующих пары трения
1.5 Защита от износа
1.6 Изнашивание без смазочного материала
1.7 Граничная смазка
1.8 Микроструктура покрытий
1.9 Вторичные структуры, формирующиеся в процессе трения
1.9.1 Вторичные структуры I типа
1.9.2 Вторичные структуры II типа
1.9.3 Метастабильность вторичных структур
1.9.4 Структурная приспосабливаемость
1.10 Износостойкие материалы
1.10.1 Композитные материалы
1.10.2 Стали различных структурных классов
1.10.3 Быстрорежущие стали
1.11 Источники концентрированных потоков энергии
1.11.1 Электронно-лучевая наплавка
1.12 Постановка задачи
2 ОБОРУДОВАНИЕ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Материал исследования
2.2 Технологическое оборудование для нанесения покрытий
2.3 Методы исследования

2.3.1 Подготовка микрошлифов
2.3.2 Исследование структурно-фазового состояния покрытий
2.3.3 Исследование шероховатости покрытий
2.3.4 Исследование микротвердости
2.3.5 Испытания на абразивный износ
2.3.6 Испытания в паре трения
3 ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ПРИ ВАКУУМНОЙ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ НАПЛАВКЕ НА СТРУКТУРНО-ФАЗОВОЕ СОСТОЯНИЕИ АБРАЗИВНУЮ ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ СТАЛИ 10Р6М
3.1 Изменение температуры основного металла при вакуумной ЭЛН
3.2 Структурно-фазовое состояние покрытий
3.3 Влияние структурно-фазового состава покрытий на абразивную износостойкость
3.4 Выводы по разделу
4 ОСОБЕННОСТИ ИЗНАШИВАНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ СТАЛИ 10Р6М5 В ТРИБОКОНТАКТЕ СО СТАЛЬЮ ШХ15 В ШИРОКОМ ИНТЕРВАЛЕ СКОРОСТЕЙ И НАГРУЗОК
4.1 Особенности изнашивания покрытия на основе стали 10Р6М
4.2 Особенности изнашивания композиционного покрытия «сталь 10Р6М5+20% WC»
4.3 Анализ результатов практического использования композиционных покрытий после годичных производственных испытаний
4.4 Выводы по разделу
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. При длительной эксплуатации машин изнашивание деталей сопровождается снижением эксплуатационных показателей, что нередко требует их полной замены. Это повышает себестоимость производства из-за больших амортизационных отчислений.
В ряде случаев изготовление деталей целиком из износостойкого материала нерационально в связи с трудностью обработки и высокой стоимостью этого материала. Поэтому для повышения эксплуатационных показателей и увеличения срока службы деталей машин используют различные способы поверхностного упрочнения, в частности, износостойкие покрытия, нашедшие широкое применение в производстве разнообразных изделий. Однако для того чтобы покрытие обеспечивало существенное повышение износостойкости, необходим обоснованный выбор материала для каждого конкретного случая (пары трения), а это требует проведения исследований пар трения в широком интервале скоростей, нагрузок и температур.
В настоящее время в промышленности остро стоит проблема создания многофункциональных износостойких покрытий для тяжелонагруженных пар трения, работающих в условиях высоких линейных скоростей и приложенных давлений, при недостаточном количестве смазки или при полном ее отсутствии [1]. В данных условиях степень окисления имеет большое значение в поведении трения и износа: оксидный слой должен быть однородным, тонким и иметь хорошую адгезию, чтобы быть эффективным против износа.
В частности, при эксплуатации деталей высоконагруженных редукторов возникает проблема быстрого выхода из строя вал-шестерен за счет интенсивного изнашивания опорных шеек под игольчатые подшипники в течение одного месяца при непрерывной работе. Данные поверхности должны одновременно удовлетворять требованиям высокой износостойкости, контактной выносливости и малым пластическим деформациям.

Опубликованные данные показывают, что износостойкость этих материалов в условиях трения без смазки велика и зависит от отношения карбиды/связка, размера карбидного зерна, а также сильно зависит от объемной твердости материала [115, 116]. Как правило, скорость износа увеличивается с уменьшением объемной твердости.
Твердые сплавы на основе Т1С и Т1(СИ) также являются высоко износостойкими материалами [117-124]. Обычно они используются для специального оборудования, работающего в коррозийно-эрозивных [124] и высокотемпературных средах [118]. Твердые сплавы на основе ТЮ благодаря своей малой плотности [121] обладают привлекательным сочетанием высоких показателей особых механических свойств, таких как прочность/плотность. Твердые сплавы на основе Т1С употребляются в качестве кольцевых уплотнителей в торцевых и плавающих кольцевых уплотнениях, особенно в коррозийных и эрозивных средах.
Так как твердые сплавы на основе Сг3Сг являются относительно новой разработкой, их трибологические свойства менее изучены, нежели у твердых сплавов системы УС-Со. Износ в условиях трения скольжения твердых сплавов на основе карбида хрома изучался лишь в нескольких работах [125-127]. Однако, износ трением скольжения покрытий системы СгзСг-ТПСг более изучен [128-131]. Благодаря высокой твердости, хорошему качеству полировки поверхности и теплопроводности, как у сталей, а также благодаря высокой коррозионностойкости в агрессивных средах и при высоких температурах, эти материалы могут успешно использоваться для изготовления подшипников скольжения и уплотнений, особенно предназначенных для работы в коррозионной среде. Как правило, твердые сплавы системы Сг3С2-№ обладают меньшей эрозионной стойкостью, чем сплавы системы VC-Co [132, 133], но большей, нежели другие виды машиностроительной керамики [117].
При добавлению к кобальту 25-30% Сг получают состав, имеющий при температуре 800-900°С область структурных а—>у- превращений, крайне малая скорость которых открывает возможность получения сплавов, обладаю-