Регулирование процессов структурообразования при наплавке с целью повышения сопротивляемости механическому изнашиванию

• Автор: Елагина, Оксана Юрьевна
• Шифр специальности: 05.03.06, 05.02.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 355 с. : ил.

содержанием углерода, охлажденных со скоростью больше критической.

4.3. Влияние легирующих элементов на характер структурнофазовых превращений в матрице наплавленного металла.
4.4. Разработка диаграммы структурнофазового состояния матрицы сложнолегированных наплавленных слоев.

Выводы по IV главе

Глава 5. Влияние условий охлаждения на формирование

структурнофазового состава наплавленного металла.

5.1 Разработка методики для оценки влияния условий охлаждения при наплавке на выделение карбидных фаз в наплавленном слое.
5.2. Анализ влияния легирующих элементов на термодинамическую активность углерода в карбидах.

5.3. Определение критических скоростей выделения карбидных фаз в наплавленных слоях.

5.4 Определение критических скоростей охлаждения при формировании различных фаз в матрице наплавленного слоя. Выводы по V главе
Г лава 6. Оптимизация структурнофазового состояния наплавленного металла за счет регулирования основных технологических параметров наплавки.
6.1. Рекомендации по регулированию структурнофазового строения наплавленного металла путем выбора технологических параметров наплавки с целью повешения сопротивляемости механическому изнашиванию
6.2. Исследование влияния состава и количества карбидной фазы на износостойкость наплавленных слоев.
6.3. Оптимизация состава и количества карбидной фазы в сложнолегированных наплавленных слоях.
6.4. Исследование влияния структурнофазового строения матрицы наплавленного металла на износостойкость поверхности детали.
6.5. Разработка диаграмм структурнофазового строения износостойких наплавленных слоев.
6.6. Сравнительная оценка износостойкости наплавленных слоев
в условиях абразивного изнашивания.
Выводы по работе
Литература


Повышение износостойкости детали, работающей в контакте с монолитным или сыпучим абразивом, возможно за счет присутствия в поверхностном слое значительного количества карбидной фазы. Высокая твердость и прочность карбидов таких сильных карбидообразующих элементов, как Т9 N6, , 7г, V , обеспечивает резкий рост износостойкости по сравнению с цементитом. Количество специальных карбидов в слоях испытывающих абразивное изнашивание может доходить до -%. Наряду с наличием твердой фазы большое значение для обеспечения требуемого уровня износостойкости при этом виде изнашивания имеет матрица сплава. Высокая пластичность и малая прочность ферритной составляющей матрицы сплава оказывает низкое сопротивление действию абразива. Более предпочтительным является формирование в поверхностном слое матрицы, состоящей из мартенсита. Высокая твердость мартенсита, возрастающая с ростом в нем содержания углерода, обеспечивает хорошую стойкость при воздействии на нее абразивной частицы. Формирование в поверхностном слое мартенситной матрицы в сочетании с большим количеством твердой фазы требует высокой концентрации углерода (1,5-2,0%) и наличия сильных карбидообразователей. Это определяет выбор наплавочных материалов для восстановления деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания. Ударно-абразивному изнашиванию со значительными ударами подвергаются такие детали землеройного оборудования как зубья ковшей роторных и одноковшовых экскаваторов, наконечники рыхлителей бульдозеров, детали дробильного оборудования, породоразрушающий инструмент, железнодорожные крестовины. Особо сильные ударные нагрузки испытывают кулаки мощных камнедробилок, режущие пластины ножниц, молотки ударных мельниц. Величина характерного износа деталей, подвергаемых восстановлению, находится в пределах 2,0 - 5,0 мм. Перечень сталей для работы в условиях сильных и особо сильных ударов включает такие марки как ХНЗМ, ХНЗМ, 9ХС, ХМ, 0ГЛ. Большое значение при выборе стали, для этого вида изнашивания, имеет энергия удара. При увеличении энергии соударения начинает сказываться склонность к хрупкому разрушению тех структурных составляющих, которые обладают низким уровнем ударной вязкости. В связи с этим, стали, работающие при значительных ударах в присутствии абразива, не содержат большого количества карбидной фазы. Ее содержание в сплаве, как правило, ограничивается - % при относительно небольших ударах и наличии проскальзывания по абразиву и постепенно снижается до 0% при переходе к сильным и особо сильным ударным нагрузкам. Для увеличения стойкости поверхности при соударении с абразивом сплавы легируют марганцем или никелем, что приводит к образованию нестабильного аустенита. Воздействию газоабразивного или струйно-абразивного потока подвергаются штуцера, насадки, элементы запорной арматуры [, ]. Для таких условий изнашивания используют такие марки стали как ст , Х, ХН, , ХН, ХН2МА, ХНМ. Величина характерного износа находится в пределах 0,5 - 1,5 мм. Большое значение при этом виде изнашивания имеет угол взаимодействия абразивного потока с поверхностью детали. При малых углах атаки поверхность детали должна обладать высокой твердостью и прочностными свойствами, что обеспечивается присутствием в сплаве до % карбидной фазы и преимущественно мартенситной матрицей. По мере увеличения угла атаки до возрастают требования по уровню ударной вязкости, что приводит к снижению количества карбидной фазы до - % и аустенитной составляющей в матрице сплава до %. Переход к ударному воздействию абразивного потока наблюдается при углах атаки близких к °. Требования к высокому уровню вязкости определяют исчезновение, из структурно-фазового состава стали, таких хрупких составляющих как карбиды и мартенсит. При формировании на поверхности детали слоя, состоящего из нестабильного аустенита, в его составе может присутствовать небольшое количество (до 5 %) мелкодисперсных карбидов. В условиях трения контактирующих металлических пар большое значение имеет наличие или отсутствие абразива. При трении сопряженных пар, где исключено попадание частиц абразива с прочностными свойствами и твердостью выше, чем материал деталей, взаимодействуют стальные поверхности с близкими свойствами.