Поверхностное упрочнение низкоуглеродистой стали с использованием технологии вневакуумной электронно-лучевой наплавки боросодержащих порошков

• Автор: Теплых, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 183 с. : ил.

1. ПОВЕРХНОСТНОЕ УПРОЧНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ МАШИН И ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ, РАБОТАЮЩИХ В ТЯЖЕЛЫХ УСЛОВИЯХ ВНЕШНЕГО НАГРУЖЕНИЯ ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Особенности эксплуатации тяжелонагруженных деталей

машин и элементов конструкций.

1.1.1. Буровое оборудование и инструмент

1.1.2. Машины для дробления минерального сырья

1.1.3. Пневмоударники и гидроударники.

1.1.4. Сельскохозяйственные, строительные и дорожные машины

1.2. Классификация методов поверхностного упрочнения анализ методов поверхностного упрочнения.
1.3. Применение технологических процессов борирования для поверхностного упрочнения деталей машин и

элементов конструкций

1.3.1. Классификация процессов борирования

1.3.2. Бор и его растворимость в железе.
1.3.3. Бориды железа и их свойства
1.3.4. Диаграмма состояния системы Ее В
1.3.5. Пластичность боридных слоев
1.3.6. Хрупкость боридных покрытий
1.3.7. Оценка степени хрупкости боридных слоев
1.3.8. Пути снижения хрупкости борированных слоев.
1.3.9. Напряженное состояние борированных слоев.
1.3 Износостойкость борированных слоев
1.3 Формирование борированных слоев
1.3 Равномерность толщины борированных слоев.
1.3 Переходная зона и е формирование
1.4. Лазерная и электроннолучевая обработка с
оплавлением поверхностного слоя
1.5. Выводы
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Материалы исследования
2.2. Оборудование и режимы вневакумного электроннолучевого борирования
2.3. Оборудование и режимы печного борирования в твердой насыщающей среде.
2.4. Структурные исследования материалов.
2.4.1. Оптическая металлография
2.4.2. Просвечивающая электронная микроскопия
2.4.3. Растровая электронная микроскопия и микрорентгеноспектральный анализ.
2.4.4. Рентгеноструктурный анализ
2.5. Анализ топографии поверхности
2.6. Исследование механических свойств боридных покрытий5
2.6.1. Изнашивание материалов нежестко закрепленными абразивными частицами
2.6.2. Изнашивание материалов закреплнными абразивными частицами
2.6.3. Испытание на газоабразивное изнашивание.
2.6.4. Изнашивание в условиях трения скольжения по схеме
диск плоскость.
2.6.5. Определение микротвердости материалов.
2.6.6. Испытания на ударную вязкость.
2.6.7. Испытания материалов на контактноусталостную
выносливость
3. СТРУКТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ БОРИДНЫХ СЛОЕВ
3.1. Структурные исследования поверхностных слоев, сформированных по технологии печного
борирования стали
3.2. Микротвердость боридных слоев после печного борирования и вневакуумной электроннолучевой наплавки боросодержащих порошков.
3.3. Структурные исследования наплавленных электронным лучом поверхностных слоев с использованием методов оптической и растровой электронной микроскопии.
3.3.1. Наплавка аморфного бора на сталь
3.3.2. Наплавка карбида бора на сталь
3.4. Рентгеноструктурные исследования боридных слоев
3.5. Исследование структуры боридных слоев
методом трансмиссионной электронной микроскопии.
3.6. Выводы
4. МЕХАНИЧЕСКИЕ И ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ СТАЛИ
С БОРИДНЫМПОКРЫТИЯМИ
4.1. Износостойкость боридных слоев в условиях трения скольжения.
4.2. Износостойкость борированных слоев при трении о
нежестко закрепленные абразивные частиц
4.3. Износостойкость материалов при трении о закрепленные
абразивные частицы.
4.4. Износостойкость боридных покрытий при
газоабразивном изнашивании.
4.5. Контактноусталостная выносливость боридных покрытий
4.6. Ударные испытания стали с наплавленными боридными покрытиями.
4.7. Выводы.
5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ И ОБЛАСТЬ
ПРИМЕНЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЛЕДОВАНИЙ
5.1. Область применения результатов исследования
5.2. Технологические рекомендации по формированию боридных покрытий, наплавленных электронным
лучом, выведенным в воздушную атмосферу
5.3. Применение результатов работы в учебном процессе.
5.4. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Обусловлено это особой ролью поверхности деталей в выполнении ими функций, определенных конструкторами при разработке изделий. Огромное количество деталей машин и элементов конструкций в процессе эксплуатации подвергаются изнашиванию. Г1о этой причине свойства поверхностных слоев такого рода элементов должны существенно отличаться от свойств основного металла. Анализ особенностей производства и эксплуатации реальных изделий свидетельствует о том, что во многих случаях экономически выгодно упрочнять не всю деталь, а лишь ее поверхностные слои, в наибольшей степени подверженные износу. Исходя из этих рассуждений, специалистами было предложено множество технологических процессов поверхностного упрочнения металлических материалов, обеспечивающих различную толщину, механические и триботехнические свойства модифицируемых слоев, а также характеризующихся различной длительностью и техникоэкономическими показателями. Выбор способа поверхностного упрочнения определяется рядом факторов, важнейшим из которых является характер внешнего воздействия, определяемый условиями эксплуатации изделия. Такие условия эксплуатации характерны для деталей горных и строительных машин диски турбобуров, детали буровых и грязевых насосов, втулки конвейеров, детали земснарядов, элементы втулочнороликовых буровых цепей, элементы транспортных конвейеров. Интенсивному изнашиванию подвержены также детали сельскохозяйственных машин детали молотильных аппаратов зерновых комбайнов, цепи, направляющие, втулки, шестерни, ножи, детали конвейеров и оборудования, используемого в металлургическом производстве направляющие ролики, траки и ролики трубосварочных станов, ролики конвейеров. Специфические условиях изнашивания характерны для деталей химического оборудования шестерни насосов, прессформы, фильеры и текстильных машин приводные ролики, прижимные лапки, нитеводы 1,2. В особо тяжелых условиях эксплуатируются пальцы траков гусениц бульдозеров, втулки быстроходных судовых дизелей, различного рода кондукторные втулки, цанги, штампы, прессформы. Специалисты могут многократно увеличить список быстроизнашиваемых деталей, нашедших широкое применение в различных секторах производства. Ниже приводятся условия работы, характерные для распространенных тяжелонагруженных деталей машин и элементов конструкций, используемых в различных отраслях промышленности. Условия работы бурового оборудования и инструмента являются особо тяжелыми. Обусловлено это присутствием в зоне контакта высоких статических и динамических нагрузок, повышенной температурой, присутствием абразивных частиц 3. Изнашивание деталей машин и инструмента в данных условиях носит сложный характер, но главную роль в большинстве случаев играет абразивный износ. В современном заготовительном производстве для крупного, среднего и мелкого дробления различных пород находят применение щековые, конусные, валковые, роторные, молотковые, центробежные, стержневые и шнековые дробилки 3. В щековых дробилках наиболее сильному износу подвержены броневые футеровочные и дробящие плиты, испытывающие ударноабразивное воздействие, а так же интенсивное изнашивание по механизму трения скольжения. В конусных и валковых дробилках, применяемых для дробления минеральных материалов, сырьевых продуктов и зерна, наиболее интенсивному изнашиванию подвержены рабочие конусы и футеровочные плиты. Валки и колосниковые решетки роторных дробилок изнашиваются в основном по механизму истирания в условиях качения валков по слою абразива 3. Ударники молотковых дробилок воспринимают воздействие абразивных частиц в широком диапазоне углов. Лунки и риски, образующиеся при воздействии частиц под углом от 5 до градусов, имеют ярко выраженную направленность. Рельеф, формируемый частицами, направленными под прямым углом, характеризуется однотипным бугристым видом с многочисленными следами внедрения абразивных частиц 3. В центробежных дробилках интенсивному износу подвержены отбойные плиты. Поверхности и лопасти разгонного ротора изнашиваются в условиях скольжения абразива по металлу.