Упрочнение стальных деталей рациональным сочетанием процессов горячего пластического формообразования и скоростной термообработки

• Автор: Ососков, Михаил Александрович
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Набережные Челны
• Количество страниц: 127 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. НАДЕЖНОСТЬ ДЕТАЛЕЙ В ЭКСПЛУАТАЦИИ И ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ ВЫХОДА ИЗ СТРОЯ ИЗНОС, КАЧЕСТВО МЕТАЛЛА,

ТОЧНОСТЬ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И Т.Д..

Выводы по главе 1 и задачи исследования.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Методика анализа химического состава исследуемого материала.

2.2. Методика исследования восстановления деталей в режиме горячей пластической деформации с последеформационной закалкой.
2.3. Методы и материалы металлографического анализа и механических испытаний вновь изготавливаемых и восстанавливаемых деталей после процесса горячей пластической деформации. и . скоростной термообработки.
2.4. Методы и материалы закалки с нагрева токами высокой частоты ТВЧ и последующего спрейерного охлаждения в водном растворе полимера

Выводы по главе 2

ГЛАВА 3. ФОРМИРОВАНИЕ СВОЙСТВ СТАЛИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
ЭФФЕКТА ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ
3.1. Анализ формоизменения, степени деформации, температуры, длительности последеформационной выдержки на механические свойства конструкционных
сталей.
Выводы по главе 3
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ
ДЕТАЛЕЙ СОЧЕТАНИЕМ ПРОЦЕССОВ ГОРЯЧЕГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ФОРМООБРАЗОВАНИЯ И ФИНИШНОЙ СКОРОСТНОЙ
ТЕРМООБРАБОТКИ.
4.1. Исследование свойств закалочной жидкости и выбор ее рационального состава
4.2. Выбор индукционного оборудования и расчет параметров нагрева для поверхностной индукционной закалки.
4.3. Исследование механических свойств стали Х и ХН2Р после горячей
пластической деформации и скоростной термообработки
Выводы по главе 4
ГЛАВА 5. РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ УПРОЧНЕНИЯ ВНОВЬ
ИЗГОТАВЛИВАЕМЫХ И ВОССТАНОВЛЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ.
5.1. Реализация технологии горячей пластической деформации и последующей термообработки оснастка и оборудование
5.2. Реализация технологии высокочастотной закалки оснастка и
оборудование.
Вывод по главе 5
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Одним из крайне эффективных, но дорогостоящих методов упрочнения деталей машин является применение высоколегированных конструкционных сталей. Введение легирующих элементов (марганец, хром, никель, молибден, бор и так далее) значительно повышает предел прочности и текучести, а также пластические характеристики металла (рис. Рисунок 1. С- упрочнения углеродом, Мп - упрочнение марганцем. Термическая обработка таких сталей отличается от обычных углеродистых. Нагрев необходимо вести до более высоких температур, помимо этого при закалке они охлаждаются медленнее, чем углеродистые стали. Основными видами окончательной термической обработки высоколегированных сталей являются - сквозной нагрев в печах и немедленная^ объемная закалка в маслах с последующим высоким отпуском («термоулучшснис») для получения структуры и свойств, сочетающих в себе высокие пластические показатели наряду с удовлетворительными, прочностными свойствами, предварительное термоулучшение по всему объему детали и дальнейшая поверхностная закалка с нагревом токами высокой частоты (ТВЧ) в индукторах с немедленным спрейерным охлаждением в воде или водных растворах полимеров при последующем низком отпуске - для получения поверхностного слоя* высокой твердости и износоустойчивости, способного противостоять высоким нагрузкам, наряду с вязкой сердцевиной изделия* сопротивляющийся знакопеременным нагрузкам в процессе его эксплуатации. Применение таких сталей* в серийном производстве' оправдано только для сложных и ответственных деталей (поковки валов и цельнокованных роторов турбин, валы высоконапряженных трубовоздуходувных машин, детали редукторов и тому подобное), которым необходима высокая прочность при эксплуатации в тяжелых условиях с высокими рабочими нагрузками. Недостатками высоколегированных сталей являются трудность их обработки резанием и большая склонность к образованию флокенов и прочих дефектов металлургического производства при. Помимо вышеуказанных причин, применение высоколегированных сталей затруднительно при восстановлении геометрической формы и размеров изношенных деталей, так как изделие уже изготовлено из определенной марки стали и невозможно повлиять на химический состав материала. В массовом и крупносерийном производстве деталей машиностроения основное влияние на процесс^структурообразования оказывают технологии пластической деформации, предварительная и окончательная термическая обработка, а также упрочняющая обработка деталей. Термическая обработка на сегодняшний момент является основным способом упрочнения деталей из легированных и углеродистых сталей, таким образом ей отводится особое и важное значение. Рационально выбранные режимы нагрева и охлаждения позволяют получать требуемое строение и микроструктуру материала новых и восстановленных деталей. Повышение надежности и качества изделий, снижение расходов на энергоресурсы и металл являются основными целями термообработки. Среди основных способов термической обработки - объемная закалка является важнейшей операцией упрочнения металлических изделий. Регулирование условия охлаждения позволяет управлять структурообразованием и фазовыми превращениями в сталях и достигать необходимое сочетание прочностных и пластических свойств вновь изготавливаемых и восстановленных деталей. Факторы, влияющие на результаты закалки, должны быть- строго регламентированы и колебаться в очень узких пределах. Это определяет необходимые свойства металла,, гарантирует постоянство и однородность результатов и высокое качество деталей после термообработки. В результате закалки изменяются структура стали и ее механические свойства - твердость, прочность, износостойкость и другие показатели, повышающие эксплуатационные свойства, надежность и долговечность деталей. Качество закалки зависит от правильного выбора и соблюдения параметров двух главных технологического процесса — аустенитизации и охлаждения. Аустенитизация обычно проводится в заранее заданных температурно-временных условиях, подлежащих тщательному контролю и проверке.