Особенности структуры и свойства поверхностных слоев углеродистых сталей с плазменным упрочнением и наплавкой комплексно-легированным белым чугуном

• Автор: Нефедьев, Сергей Павлович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Содержание
Содержание
Введение
Глава 1. Состояние вопроса
1.1. Износ деталей подшипниковых узлов и способы их упрочнения
1.2. Условия эксплуатации штоков гидроцилиндров
1.3. Механизмы изнашивания металлических материалов
1.3.1. Механизм абразивного изнашивания металлов
1.3.2.Усталостное изнашивание металлов при трении скольжении
1.4. Способы поверхностного упрочнения деталей
1.4.1. Плазменная закалка конструкционных сталей
1.4.2. Плазменно-порошковая наплавка износостойких покрытий
1.5. Выбор материалов, для работы в условиях абразивного изнашивания и изнашивания трением
1.5.1. Классификация наплавочных материалов
1.5.2. Белые хромованадиевые чугуны
1.5.3. Требования к свойствам и структуре сплавов, эксплуатирующихся в условиях абразивного изнашивания
1.5.4. Материалы для работы в условиях трения скольжения
1.6. Оборудование для нанесения плазменных покрытий и модифицирования поверхностей
1.7. Выводы
1.8. Постановка задачи исследования
Глава 2. Материалы и методика исследования
2.1. Характеристика применяемых материалов
2.2. Применяемое оборудование и технология
2.3. Методика проведения исследований
2.3.1. Испытания на абразивную и ударно-абразивную износостойкость
2.3.2. Рентгеноструктурный анализ. Определение количества углерода в мартенсите, степени тетрагональности мартенсита и количества углерода в аустените
2.3.3. Металлографические и дюрометрические исследования
2.4. Моделирование температурных полей при плазменной закалке и наплавке47 Глава 3. Фазовый состав и структура поверхностных слоев стали 45 после
плазменно-порошковой наплавки и закалки

3.1. Разработка технологии плазменной закалки стали 45 двудуговым плазмотроном
3.1.1. Фазовый состав и структура стали 45 после плазменной закалки на различных режимах
3.2. Плазменно-порошковая наплавка порошком типа 315Х19ФЗ
на подложку из стали
3.2.1. Фазовый состав наплавленных покрытий
3.2.2. Формирование структуры при плазменно-порошковой наплавке
3.2.3. Влияние дополнительных технологических воздействий на формирование структуры покрытий
3.3. Выводы
Глава 4. Исследование износостойкости и свойств упрочненных слоев
4.1. Влияние режимов плазменной закалки двудуговым плазмотроном на износостойкость стали
4.2. Влияние технологических параметров на твёрдость и износостойкость наплавленного покрытия
4.3. Исследование свойств зоны сплавления покрытия с подложкой
4.4. Выводы
Глава 5. Опытно-промышленное опробование и внедрение технологии плазменной закалки и плазменно-порошковой наплавки
5.1. Промышленные испытания и внедрение технологии плазменной закалки
5.2. Внедрение технологии плазменно-порошковой наплавки штоков гидроцилиндров
5.3. Выводы
Основные выводы
Список используемой литературы
Приложение №
Приложение №
Приложение №
Приложение №

Введение
Актуальность проблемы. ГОСТ 27674-88 классифицирует изнашивание металлических материалов на: механическое изнашивание
абразивными частицами, коррозионно-механическое и изнашивание при воздействии электрического тока. Однако чаще всего детали выходят из строя по причине абразивного изнашивания.
Большая часть деталей металлургического оборудования выбраковывается вследствие незначительного износа рабочей поверхности, составляющего не более 1...3 мм. В связи с этим, актуальным является упрочнение и восстановление изнашиваемых поверхностей деталей машин и оборудования с одновременным приданием им свойств, значительно превосходящих свойства новых деталей, прежде всего способности сопротивляться изнашиванию. Этого возможно достичь применением современных и экономически оправданных методов реновации и упрочнения деталей. Использование для восстановления и упрочнения деталей машин плазменно-порошковой наплавки и плазменной закалки двудуговым плазмотроном наиболее полно отвечает требованиям промышленности как по уровню достижимых свойств, так и по экономической эффективности.
Плазменно-порошковая наплавка с использованием двух независимо горящих дуг имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами наплавки: отсутствие деформации деталей; возможность получения физикомеханических свойств покрытий близких к свойствам наплавочного порошкового материала уже в первом слое; возможность нанесения на изношенную поверхность порошков различных составов и получения покрытий с заданными физико-механическими свойствами. Всё это обеспечивает получение первичной структуры покрытия обладающей максимально достижимым уровнем твёрдости, износостойкости и механических свойств.
Многие детали, например штоки гидроцилиндров, ножи гильотин, и др. выходят из строя при износе менее 1 мм на сторону. А в некоторых случаях,

накопления пластической деформации в поверхностном слое стали 45, связанном с периодическим упрочнением и разрушением поверхностного слоя.
Повысить усталостную прочность стали 45, эксплуатирующейся в условиях трения скольжения, при недостаточном количестве смазки или её загрязнённости возможно только повысив её твёрдость до максимально возможного уровня [15, 16, 85].
1.6. Оборудование для нанесения плазменных покрытий и модифицирования поверхностей
Среди различных видов газоразрядной плазмы, электродуговая имеет наибольшее практическое применение [1...5, 26...33]. Это связано с тем, что электродуговой разряд является пока единственным средством для длительного нагрева газа до температур 5000...25000 °К без каких-либо ограничений по роду газа, давлению, электрической мощности [77..79].
По типу генерируемой плазмы, электродуговые генераторы делятся на:
- плазмотроны косвенного действия, генерирующие плазменную струю;
- плазмотроны прямого действия, генерирующие плазменную дугу;
- двудуговые плазмотроны, генерирующие плазменную дугу и струю одновременно.
Кроме того, в промышленной практике широкое применение нашли электродуговые горелки (не плазмотроны), генерирующие не обжатую, но стабилизированную дугу, имеющую значительно более низкую температуру (не выше 5000 °К), и как следствие худшие показатели закалённого слоя, но, как правило, более высокую производительность закалки [37].
В литературе последних лет приводится много примеров применения двудуговых плазмотронов для поверхностной обработки металлических материалов. Так в работах [2, 26, 29 и др.] указывается на неоспоримые преимущества плазменно-порошковой наплавки двудуговым плазмотроном. В иностранной литературе [1, 111] этот способ наплавки получил наибольшее