Комплексное упрочнение инструментальных сталей за счет совмещения лазерной обработки с процессами химико-термического насыщения элементами внедрения

• Автор: Сафонова, Елена Анатольевна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 176 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА

Обзор литературы но проблеме

1.1. Основные свойства и условия работы инструментальных сталей.

1.2. Основные причины выхода из строя

и нструментов при эксплуатаци и.

1.3. Повышение работоспособности инструментов методами упрочняющих технологий.

1.4. Особенности процессов насыщения поверхности инструментальных сталей элементами внедрения С, и В

1.4.1. Борирование инсгрументальных сталей. Механизм формирования боридных слоев

1.4.2. Карбоиитрация инструментальных сталей. Механизм формирования

карбонитридных слоев
1.5. Взаимодействие лазерного излучения с поверхностью сталей.
1.6. Особенности фазовых и структурных превращений при лазерном
нагреве.
Выводы по главе 1
ГЛАВА 2 ЦЕЛЬ РАБОТЫ. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1. Цель и задачи работы..
2.2. Исследуемые материалы и методы обработки
2.3. Исследуемые методы предварительной
обработки.
2.4. Исследуемые методы лазерной обработки
2.5.Методы анализа упрочненных слоев
2.6. Методы исследования свойств упрочненных слоев и поверхностей
2.7. Математическая оценка результатов исследований
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ
СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ШТАМПОВОЙ СТАЛИ ПОСЛЕ КОМПЛЕКСНОГО
УПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ
3.1 Формирование структуры и свойств поверхностных слоев штамповой стали при лазерном термоупрочнении
3.2 Формирование структуры и свойств поверхностных слоев штамповой стали при комплексном упрочнении
3.3 Влияние комплексной обработки поверхности
на эксплуатационные свойства штамповой стали.
Выводы по главе 3
ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ
СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ ПОСЛЕ КОМПЛЕКСНОЙ
ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ.
4.1. Формирование структуры и свойств поверхностных слоев быстрорежущей стали при лазерном термоупрочнении
4.2. Формирование структуры и свойств поверхностных слоев быстрорежущей стали при
комплексном упрочнении.
4.3 Влияние комплексной обработки поверхности на эксплуатационные свойства быстрорежущей
стали и режущего инструмента.
Выводы по главе 4.
ГЛАВА 5 ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНЫХ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ УПРОЧНЕНИЯ РЕЖУЩЕГО И ШТАМПОВОГО
ИНСТРУМЕНТА
5.1. Выбор режимов лазерного нагрева для получения заданного значения глубины упрочнения и уровня эксплуатационных свойств.
5.2. Разработка рекомендаций по технологии комплексного упрочнения поверхности инструментальных сталей и инструментов
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Сталь с большим количеством карбидов, особенно мелких и равномерно распределенных, сохраняет немного более высокую твердость (на - НУ при 0 °С) и имеет несколько лучшие режущие свойства при таком нагреве, т. В таких условиях сохранение твердости рабочих элементов инструмента является важным требованием, предъявляемым к инструментальным материалам. Наряду с твердостью важнейшим технологическим свойством является теплостойкость. Последняя определяет способность стали сохранять твердость при нагреве, возникающем, в частности, при шлифовании (заточке). Если рабочая кромка нагревается до очень высоких температур (выше 0 - 0 °С), то необходимо учитывать, кроме того, протекание адгезии, вызывающей сваривание обрабатываемого материала с рабочей поверхностью инструмента и, следовательно, ускоренное выкрашивание рабочей кромки и окисление рабочей поверхности, в результате чего снижается ее твердость и износостойкость. К свариванию отдельных участков контактирующих поверхностей инструмента и обрабатываемого металла приводит схватывание (адгезия), вызываемое образованием металлических связей в результате диффузии атомов одного металла в другой. Схватывание развивается при нагреве выше 0 - 0 °С, давлениях более 0 - МПа и резко усиливается при контакте с пластичными металлами. Схватывние возникает преимущественно у штампов. На их рабочей поверхности сначала образуются наросты, под действием усилий деформирования они вырываются, возникают задиры и усиливается трение. Адгезия может сопровождаться и налипанием обрабатываемого металла на поверхности штампа, а также при резании пластичных металлов -низкоуглеродистых сталей и цветных сплавов. Штампы при горячей деформации находятся также иод воздействием многократного, попеременного нагрева и охлаждения, что создает повышенные напряжения и может приводить к образованию трещин разгара (термическая усталость). При высоких напряжениях в рабочем слое может развиваться пластическая деформация с искажением формы и размеров слоя и усиливаться износ с потерей массы. При нагреве эти процессы протекают интенсивнее. Инструментальным сталям предъявляются поэтому повышенные требования в отношении износостойкости и сопротивления пластической деформации при обычных и повышенных температурах. Износостойкость - очень сложное свойство. Оно зависит не только от структуры и свойств инструментальной стали, но и от свойств обрабатываемого материала (его твердости, коррозионного воздействия), а также от коэффициента трения и внешних условий, при которых происходит изнашивание; температуры в зоне трения и механических воздействий. Из перечисленных внешних причин надо прежде всего учитывать влияние теплового фактора и условий нагружения: величину динамических нагрузок, давление и роль корродирующего воздействия сопряженной пары. При уменьшении коэффициента трения при скольжении (виде трения, наиболее характерного для работы большинства инструментов) возрастает их стойкость за счет происходящего менее интенсивного выделения тепла в процессе резания и деформирования и снижения интенсивности адгезии и налипания обрабатываемого материала, особенно мягкого, на рабочую поверхность. Величина коэффициента трения зависит при прочих одинаковых условиях от структурного состояния инструментальной стали. Воздействие структурного состояния, как показывают испытания (Ю. А. Геллер), определяется теми процессами, которые влияют на твердость стали, и ролью частиц фаз-упрочнителей. С повышением твердости рабочею слоя инструмента (если твердость обрабатываемого материала сохраняется почти неизменной) коэффициент трения уменьшается. Его снижение протекает непрерывно при возрастании твердости почти до предельных значений. Коэффициент при трении ролика из быстрорежущей стали Р6М5 но достаточно твердой стали ( НЯС) уменьшается значительно: с 0,6 до 0, в случае повышения твердости с до ЬШС и до 0, при повышении твердости до 1ШС. Он продолжает уменьшаться до 0, при дальнейшем повышении твердости, создаваемом цианированием (азотированием), т. Таким образом, роль этих фаз становится преобладающей.