Разработка научных и технологических основ создания новых поверхностноупрочненных инструментальных сталей и порошковых материалов

• Автор: Ахмедпашаев, Магомедпаша Узайруевич
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 313 с. : ил.

Содержание
Введение.

1 Анализ причин потери работоспособности инструмента различного назначения

1.1 Условия работы металлообрабатывающих инструментов

при вырубке материала штампом

1.2 Основные критерии выбора сталей для изготовления рабочих частей металлообрабатывающих инструментов.
1.3 Анализ современного состояния получения спеченных порошковых материалов на основе железа и карбидосталей

1.4 Влияние легирующих элементов на структуру и свойства сталей

1.4.1 Отличительные особенности составов порошковых

материалов на основе железа для режущего инструмента.

1.5 Пути и технологии повышения стойкости

металлообрабатывающего инструмента.
Выводе, по главе 1.
2 Материалы и методика исследований.
2.1 Выбор системы легирования сталей для холодноштампового инструмента
2.2 Технология выплавки исследуемых сталей.
2.3 Оборудование для исследования и проведения науглероживания рациональнолегироваанных материалов на основе железа.
2.4 Методика испытаний на изнашивание
2.5 Выбор системы легирования порошковых карбидосталей для фасонного режущего инструмента.
2.5.1 Технологические особенности приготовления порошковых
смесей на основе железа .
2.5.2 Прессование материалов на основе железа
2.5.3 Проведение спекания порошковых материалов в эндогазе и в вакууме
2.5.4 Горячее прессование порошковых материалов на основе железа
Выводы по главе
3 Исследование влияния легирующих элементов на структуру и основные свойства материалов на основе железа до и после химикотермической обработки
3.1 Теоретическое обоснование механизма и особенностей науглероживания комплекснолегированных сталей и порошковых материалов на основе железа.
3.1.1 Исследование влияния легирующих элементов на диффузию углерода в аустените
3.1.2 Исследование влияния механизма карбидообразования при науглероживании сложнолегированных материалов на основе железа
3.1.3 Изучение особенностей строения диффузионного слоя, свойства и термообработка карбидизированных сложиолегированньтх сталей
3.1.4 Особенности насыщения рациональнолегированных порошковых материалов на основе железа
3.2 Влияние легирующих элементов на свойства сталей
до науглероживания.
3.3 Исследование влияния параметров насыщения и легирующих элементов на процесс науглероживания.
3.3.1 Влияние состава стали и условий науглероживания на толщину диффузионного слоя.
3.3.2 Оптимизация режима насыщения и состава сталей по
структуре диффузионных слоев, отвечающей принципу Шарпи
3.3.3 Размеры покрываемых изделий и шероховатость поверхностей инструмента
Выводы по главе
4 Исследование и оценка влияния ХТО и последующей термической обработки на структуру, свойства материала инструмента и на их работоспособность в целом
4.1 Влияние температуры закалки на размер и количество карбидов
комплекснолегированных сталей
4.2 Исследование условий насыщения и оптимизация механических свойств сталей после науглероживания и термической обработки
4.3 Исследование и оптимизация состава поверхностноупрочненных порошковых материалов по твердости
4.4 Исследование и оптимизация состава сталей и порошковых материалов.по износостойкости.
4.4.1 Сравнительная оценка износостойкости сталей.
4.4.2 Оптимизация состава сталей по износостойкости.
4.4.3 Оптимизация состава поверхностноупрочненных порошковых материалов по износостойкости
4.5 Оптимизация состава стали для холодноштампового инструмента по эксплуатационной стойкости в промышленных условиях
4.6 Анализ корреляционных связей между стойкостью штампов и исследуемыми параметрами сталей
Выводы по главе
5 Исследование составов, особенности науглероживания, термической обработки и свойства сталей и порошковых материалов, рекомендуемых для металлообрабатывающих инструментов и обеспечивающих
повышение их работоспособности.
5.1 Особенности науглероживания, термической обработки и свойства сталей, рекомендуемых для холодноштампового инструмента.
5.1.1 Влияние условий науглероживания и термической обработки на свойства сталей Х8М2ВФТ, ХМ2ВФТ, ХМ2ВФТ.
5.1.2 Зависимость твердости сталей от режимов науглероживания и термической обработки.
5.1.3 Исследование механических свойств и износостойкости рекомендуемых сталей
5.2 Исследование свойств порошковых материалов, рекомендованных для
изготовления износостойких деталей
Выводы по главе 5.
6 Разработка промышленных технологии изготовления металлообрабатывающих инструментов.
6.1 Технология производства поверхностноупрочпенного холодноштампового инструмента
6.1.1 Процесс получения рабочих частей холодиоштампового инструмента литьем, штамповкой и обработкой резанием
6.1.2 Подготовка насыщающей среды и оборудования для науглероживания изделий.
6.1.3 Проведение процесса науглероживания
6.1.4 Термическая обработка и контроль рабочих частей холодноштампового инструмента.
6.2 Технология изготовления фасонных фрез из рациональнолегированной порошковой карбидостали
6.2.1 Расчет и конструирование прессформ для засыпки порошков
6.2.2 Расчет формовки холодного прессования
6.2.3 Расчет формовки горячего прессования.
6.2.4 Подготовка порошков, формование, спекание
6.2.5 Горячее прессование, отжиг и окончательная обработка
резанием фасонных фрез.
6.2.6 Описание участка порошковой металлургии.
6.3 Экономическая эффективность от внедрения поверхностноупрочненных фасонных фрез из порошкового материала
6.4 Примеры промышленного испытания и внедрения.
Выводы по главе 6.
Заключение и основные выводы по диссертации.
Литература


Науглероживание в технологическом отношении проста, не требует специального оборудования и может быть осуществлена на любом предприя тии, имеющем термическое отделение. Необходима разработка специальной науглероживаемой карбидизируемой стали, свойства которой после химикотермической обработки удовлетворяли бы требованиям, предъявляемым к рабочим частям металлообрабатывающего инструмента. В этом свете необходимо рассмотреть вопрос о допустимом количестве остаточного аустенита в структуре. Для создания экономнолегированных по сравнению с быстрорежущими сталями высокохромистых пизкоуглеродистых цементируемых сталей для металлообрабатывающего инструмента следует выбрать систему легирования перечень легирующих элементов и интервалы их варьирования, исходя из следующих принципов и рекомендаций, предложенных в 2, 7, 8, 0, 1,5. При легировании карбидообразующими элементами их процентное содержание должно быть минимально необходимым. Усложнение схемы и повышение общего уровня легирования сталей являются оправданными, если действительно приводят к увеличению срока службы и надежности холоднонггамнового инструмента. По данным патентного поискабыл проведен анализ материалов, применяемых в порошковой металлургии в Российской Федерации и за рубежом в течение последних сорока лет . Разработано множество новых порошковых сплавов , , 3, 4, 6, 9, 0 и др Например, порошок железного сплава для спеченных износостойких изделий, имеющий повышенная уплотняем ость и спекаемость. Такой порошок получают распылением водой сплава Ре, содержащего в по массе С 0, ,4 Сг 3 0,. Спеченный твердый сплав и способ его получения предложили японские ученные . Для создания этого сплава используют порошки УС . Сг , С и Ре ост. С 0,,5 Сг 0, Си 0, Мо 2,, 5Те остальное. Быстрорежущую сталь с высокой износостойкоегыо и сопротивлением схватыванию получают, смешивая следующего состава порошка сплава в по массе С 0,,2 Б1 ,5 Мп 1 Сг Мо 1,5. В порошковой металлургии титановых сплавов различают способы получения и прессования порошка, а также механические свойства сплавов на основе титана. Добавление Ре, У, Си позволяет формировать материал высокой прочности. На свойства спеченных порошков большое влияние оказывает состав легирующих. Так, например, исследования характеристик спеченных сплавов показали, что содержание меди придает антифрикционные свойства. Введение Си в, шихту оказывает большое влияние на стабильность свойств ТеСи сплавов. Содержание Мп вызывает объмные изменения при спекании прессовок Т1 Бе Мп. Порошки хромомарганцовых сталей, с содержанием 0, С2 обладают высокой формуемостью и уплотняемостью. Введение бора обеспечивает порошковому сплаву высокую стойкость к термоударам, относительно низкую теплопроводность. Титан в составе Т1В2 придает материалу окали ностойкость. Порошковые безвольфрамовые быстрорежущие стали, содержащие 3 по массе Мо, имеют круглую карбидную фазу и склонны к росту зерна аустенита при нагревр под закалку. Увеличение содержания ванадия до 4,6 масс. Методами порошковой металлургии в настоящее время изготовляют фильтры из порошков меди, бронзы, латуни, никеля и нержавеющих сталей, используемые в машиностроении и в других отраслях промышленности. В настоящее время пористые изделия в виде листов и лент успешно производят холодной прокаткой металлических порошков. Если же листы катать при повышенном давлении или повторно прокатать после спекания, то получается плотный конструкционный или электротехнический металл. Весьма перспективно изготовление изделий из порошка медного проката, порошка трансформаторной стали и биметалла. Конструкционные изделия, изготовляемые в настоящее время, можно разделитЬ. Только методами порошковой металлургии можно изготавливать псевдосплавы ферриты, твердые сплавы, фильтры, детали из тугоплавких металлов и их соединений, т. Металлические порошки с чрезвычайно развитой и активной поверхностью используются в качестве катализаторов химических реакций, и. Оксидированные металлические порошки применяются в виде переносчиков сухой краски на невидимое электростатическое изображение в конструкциях современных высокопроизводительных копировальномножительных машин.