Повышение износостойкости деталей машин и инструмента поверхностным легированием при производстве литых изделий

• Автор: Гурьев, Михаил Алексеевич
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 191 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК

С УЛУЧШЕННЫМИ СВОЙСТВАМИ ПОВЕРХНОСТИ

1.1 Методы упрочнения поверхности отливок

1.1.1 Поверхностная закалка стали

1.1.2 Поверхностное упрочнение деталей машин и инструмента химикотермической обработкой

1.1.2.1 Перспективные способы ХТО

1.1.2.2 Борирование сталей и чугунов

1.1.2.2.1 Влияние состава с тали на процесс

диффузионного насыщения бором

1.1.2.2.2 Сведения о строении боридных слоев
1.1.2.3 Насыщение бором совместно с другими элементами
1.1.2.3.1 Борохромирование
1.1.2.3.2 Боротитанирование
1.1.3 Поверхностное упрочнение в процессе получения отливки
1.1.3.1 Поверхностное модифицирование Глава 2. ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ И
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Материалы и оборудование
2.2 Методика нанесения упрочняющего покрытия
2.3 Метод литья по газифицируемым моделям
2.4 Методы исследования структуры и состава диффузионных слоев
2.5 Определение механических и эксплуатационных свойств
2.6 Оптимизация состава насыщающей смеси для упрочнения поверхности сталей
2.7 Методика испытаний на коррозионную стойкость
Глава 3. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК С УПРОЧНЕННОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ
3.1 Технология изготовления газифицируемой модели
3.2 Насыщающие обмазки
3.3 Нанесение насыщающей обмазки и противопригарного
покрытия на модель
3.4 Изготовление, заливка, выбивка форм
3.5. Структура и свойства отливок с упрочненной поверхностью
3.5.1. Свойства многокомпонентных диффузионных слоев
3.5.1.1 Упрочнение стальных деталей методами
комплексного бороникелирования и боровольфрамирования
3.5.1.2 Повышение износостойкости высоколегированных сталей методом комплексного диффузионного насыщения поверхности
бором и хромом
3.5.2. Поверхностное упрочнение в процессе получения отливки
3.5.2.1 Отливоки из стали Гадфильда с упрочненной поверхностью
3.5.2.2 Отливки из стали Л с упрочненной поверхностью
3.5.3. Исследование тонкой структуры борохромированного слоя
Выводы
Глава 4 ОПТИМИЗАЦИЯ СОСТАВА НАСЫЩАЮЩЕЙ СМЕСИ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ СТАЛЕЙ
4.1 Компоненты насыщающей смеси для
поверхностного упрочнения сталей
4.2 Ограничения
4.3 Определение оптимального состава насыщающей
смеси для поверхностного легирования
4.3.1 Определение аналитической зависимости свойств борохромированных слоев, полученных при поверхностном упрочнении, от состава насыщающей смеси
4.3.2 Анализ влияния отдельных компонентов насыщающей смеси на свойства диффузионного покрытия стали методом ЛГМ и определение
пределов его оптимального содержания в смеси
4.3.3 Определение оптимального состава насыщающей смеси
для поверхностного легирования
Выводы
Глава 5. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Преимущества высокочастотного нагрева: 1) высокая производительность; 2) отсутствие выгорания углерода и других элементов, а также отсутствие заметного окисления и образования окалины; 3) минимальное коробление; 4) глубина закаленного слоя может довольно точно регулироваться. Наглядным примером служит макроструктура (рисунок 1. Рисунок 1. Эти положительные качества и быстрота процесса, большая производительность и возможность автоматизации позволяют считать метод индукционной высокочастотной закалки одним из наиболее рациональных. Для поверхностной закалки применяют обычные углеродистые стали с содержанием углерода 0. Легированные стали применять, как правило, не следует, так как глубокая прокаливаемоегь, которая достигается легированием, здесь совершенно не нужна. Болес того, в ряде случаев требуются стали пониженной прокаливасмости. Например, известно, что весьма трудно равномерно нагреть шестерню на одинаковую глубину по всему контуру. При нагреве в машинном генераторе будут сильнее нагреваться впадины, а в ламповом генераторе - вершины зубьев. Шепеля-ковский К. Па рисунке 1. Выше критической точки был нагрет весь зуб и часть основания, но так как сталь была пониженной прокаливаемости, то закалилась она только в поверхностном (светлом) слое. Видно, что глубина закаленного слоя везде одинаковая. Сталями пониженной прокаливаемости являются углеродистые стали с минимальным содержанием постоянных (марганца, кремния) и случайных (хрома, никеля и т. П, Г1Г1 и т. Недостаток метода индукционного нагрева состоит в том, что для отдельных единичных деталей его применят! Второй недостаток - значительная стоимость всей установки. Однако в условиях массового и серийного производства, когда установка загружена полностью, а стоимость индуктора на одну деталь ничтожна, эти недостатки практически отсутствуют. В отличие от объёмной термообработки, где упрочнение происходит по всему объёму металла, химико-термическая обработка упрочняет только поверхность (нас интересуют только рабочие поверхности детали). Следовательно, в данном случае интерес вызывает твердость и износостойкость рабочих поверхностей. Сердцевине (или поверхности, не подвергшейся насыщению и упрочнению) достаточно обладать необходимым пределом прочности. На рисунке 1. А1, Ті, V и др. Насыщение бором совместно с металлами (Сг, Ті, У и др. Насыщение кремнием совместно с металлами (Сг, Ті, У и др. Рисунок 1. К перспективным способам ХТО можно отнести следующие процессы: хромирование, борирование, титанирование, алитирование, си-лицирование и т. Данные способы химико-термической обработки в различной степени значительно превосходят приведенные выше традиционные методы (цементацию, азотирование, цианирование), однако их применение зачастую ограничивается различными факторами: это и недостаточная изученность процессов, более высокие требования к оборудованию и условиям процесса, в некоторых случаях более высокие затраты и т. И как правило, главным ограничивающим фактором является требование высокой культуры производства |4, , , , ]. Так, например, с помощью борирования возможно повышение износостойкости в 3- раз по сравнению с термообработкой и в 1,5 - раз но сравнению с традиционными способами ХТО [4, -, ]. Си-лицирование - наиболее предпочтительный процесс для защиты сталей, работающих в средах, содержащих У5 (до %) при температурах до 0° С, так как другие диффузионные покрытия довольно быстро разрушаются в этих условиях. Силицирование значительно увеличивает кислотостойкость в %-ных водных растворах кислот. Силицирование значительно повышает стойкость углеродистых сталей в растворах кислородсодержащих минеральных кислот, и несколько хуже - в растворах галогеноводородных кислот. Титапированная сталь СтЗ по кисло-тостойкости уступает титану марки ВТ1, но значительно превосходит сталь ХНТ 5, , ]. Хромирование придает сталям высокие жаро- и коррозионную стойкость, хромированные материалы (стали и силумины) хорошо работают в условиях кавитационного износа. Хромирование углеродистых и легированных тепло- и жаростойких сталей значительно повышает их сопротивление ползучести.