Формування структури поверхневого композитного шару з підвищеними фізико-механічними властивостями у литих високолегованих залізних сплавах при комплексній хіміко-термічній обробці : Формирование структуры поверхностного композитного слоя с повышенными физико-механическими свойствами в литых высоколегированных железных сплавах при комплексной химико-термической обработке

ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ

Бесплатное скачивание авторефератов
СКИДКА НА ДОСТАВКУ РАБОТ!
ВНИМАНИЕ АКЦИЯ! ДОСТАВКА ОТДЕЛЬНЫХ РАЗДЕЛОВ ДИССЕРТАЦИЙ!
Авторские отчисления 70%
Снижение цен на доставку работ 2002-2008 годов

 

ПОСЛЕДНИЕ ОТЗЫВЫ

Порядочные люди. Приятно работать. Хороший сайт.
Спасибо Сергей! Файлы получил. Отличная работа!!! Все быстро как всегда. Мне нравиться с Вами работать!!! Скоро снова буду обращаться.
Отличный сервис mydisser.com. Тут работают честные люди, быстро отвечают, и в случае ошибки, как это случилось со мной, возвращают деньги. В общем все четко и предельно просто. Если еще буду заказывать работы, то только на mydisser.com.
Мне рекомендовали этот сайт, теперь я также советую этот ресурс! Заказывала работу из каталога сайта, доставка осуществилась действительно оперативно, кроме того, ночью, менее чем через час после оплаты! Благодарю за честный профессионализм!
Здравствуйте! Благодарю за качественную и оперативную работу! Особенно поразило, что доставка работ из каталога сайта осуществляется даже в выходные дни. Рекомендую этот ресурс!



  • Название:
  • Формування структури поверхневого композитного шару з підвищеними фізико-механічними властивостями у литих високолегованих залізних сплавах при комплексній хіміко-термічній обробці
  • Альтернативное название:
  • Формирование структуры поверхностного композитного слоя с повышенными физико-механическими свойствами в литых высоколегированных железных сплавах при комплексной химико-термической обработке
  • Кол-во страниц:
  • 179
  • ВУЗ:
  • НАЦІОНАЛЬНА МЕТАЛУРГІЙНА АКАДЕМІЯ УКРАЇНИ
  • Год защиты:
  • 2012
  • Краткое описание:
  • МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ
    НАЦІОНАЛЬНА МЕТАЛУРГІЙНА АКАДЕМІЯ УКРАЇНИ


    На правах рукопису

    Чорноіваненко Катерина Олександрівна

    УДК 669.017.15:620.18


    Формування структури поверхневого композитного шару з підвищеними фізико-механічними властивостями у литих високолегованих залізних сплавах при комплексній хіміко-термічній обробці



    05.16.01 металознавство та термічна обробка металів

    Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук



    Науковий керівник
    Губенко Світлана Іванівна
    доктор технічних наук, професор



    Дніпропетровськ 2012
    ЗМІСТ
    СТОР.




    ВСТУП


    5

    РОЗДІЛ 1. СУЧАСНІ УЯВЛЕННЯ ПРО ЗАКОНОМІРНОСТІ ФОРМУВАННЯ СТРУКТУРИ ТА ВЛАСТИВОСТЕЙ ВИСОКОЛЕГОВАНИХ ЗАЛІЗНИХ СПЛАВІВ ПРИ ХІМІКО-ТЕРМІЧНІЙ ОБРОБЦІ..........
    13

    1.1. Основні тенденції легування та термічної обробки швидкорізальних сталей...

    1.1.1. Основні показники якості литого різального інструменту.........

    17

    1.1.2. Перспективи розвитку швидкорізальних сталей..........


    19

    1.2. Фізико-хімічне обґрунтування процесів зневуглецювання та навуглецювання.........

    23

    1.3. Закономірності трансформації фронту фазового перетворення........
    26

    1.4. Вплив дефектів кристалічної будови на дифузійну рухливість елементів.....
    30

    1.5. Особливості структури сучасних композитних матеріалів, що отримані різними методами..

    34

    1.6. Формування композиційних структур при навуглецюванні легованих феритних сплавів заліза..

    39
    1.7. Мета та задачі дослідження...
    43

    РОЗДІЛ 2. МАТЕРІАЛ І МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ.....
    45

    2.1. Матеріали досліджень
    45

    2.2. Методики досліджень
    45

    2.3. Висновки до розділу 2
    51
    РОЗДІЛ 3. Структурні та фазові перетворення при зневуглецюванні литих ВИСОКОЛЕГОВАНИХ ЗАЛІЗНИХ СПЛАВІВ ..
    52

    3.1. Структура та фазовий склад вихідних литих сплавів 20Р18 і 20Р6М5
    52

    3.2. Вплив режимів зневуглецювання на закономірності структуроутворення в литих високолегованих залізних сплавах
    57

    3.3. Термодинамічне і кінетичне обґрунтування фазових перетворень при зневуглецюванні.....
    64

    3.4. Закономірності фазових і структурних перетворень при зневуглецюванні литих високолегованих залізних сплавів в температурному інтервалі існування інтерметалідної Fe2W фази

    69

    3.5. Механізми перитектоїдного α + М6С → Fe2W перетворення
    74
    3.6. Висновки до розділу 3
    88

    РОЗДІЛ 4. ВПЛИВ ПЛАСТИЧНОЇ ДЕФОРМАЦІЇ НА ФОРМУВАННЯ СТРУКТУРИ В ЗНЕВУГЛЕЦЬОВАНИХ ЛИТИХ ВИСОКОЛЕГОВАНИХ ЗАЛІЗНИХ СПЛАВАХ ..

    90
    4.1. Обґрунтування застосування пластичної деформації при виготовленні різального інструменту методом лиття

    90

    4.2. Закономірності формування структури дослідних сплавів в процесі навуглецювання в залежності від ступеня деформації...

    91

    4.3. Вплив ступеня деформації на властивості сплавів при наступному навуглецюванні та заключній термічній обробці...........................

    100
    4.4. Висновки до розділу 4
    106

    РОЗДІЛ 5. ВПЛИВ ФАЗОВИХ ПЕРЕТВОРЕНЬ ПРИ ЗНЕВУГЛЕЦЬОВАННІ ТА НАВУГЛЕЦЮВАННІ НА СТРУКТУРУ ТА ВЛАСТИВОСТІ ПОВЕРХНЕВОГО ШАРУ ЛИТИХ СПЛАВІВ 20Р18 І 20Р6М5 .................................................
    107

    5.1. Закономірності структуроутворення при навуглецюванні попередньо зневуглецьованих литих високолегованих залізних сплавів.....

    107

    5.2. Особливості формування аустенітно-карбідних колоній при навуглецюванні попередньо зневуглецьованих литих сплавів 20Р18 та 20Р6М5

    118
    5.3. Морфологія карбідної складової аустенітно-карбідних колоній...
    125

    5.4. Вибір раціонального режиму остаточної термічної обробки для високолегованих залізних сплавів 20Р18 і 20Р6М5 після комплексної хіміко-термічної обробки..

    128

    5.5. Дослідження тонкої структури композиційного поверхневого шару високолегованих залізних сплавів.....
    133
    5.6. Теплостійкість литих сплавів 20Р18 і 20Р6М5 після комплексної хіміко-термічної обробки та остаточної термічної обробки.....

    139

    5.7. Зносостійкість композиційної структури поверхневого шару високолегованих залізних сплавів 20Р18 і 20Р6М5...
    143
    5.8. Технологічний процес одержання композиційної структури поверхневого шару литого металорізального інструменту при комплексній хіміко-термічній обробці
    146

    5.9. Висновки до розділу 5
    149
    ВИСНОВКИ...
    151

    СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ..
    154
    ДОДАТКИ...
    177







    ВСТУП

    Актуальність теми. В сучасних умовах розвитку ринкової економіки України найважливішими факторами успішної діяльності підприємств є підвищення якості та зниження собівартості продукції, що випускається, а також здатність конкурувати на національному та міжнародному ринках. В машинобудівних галузях промисловості ці фактори нерозривно пов'язані з інтенсифікацією механічної обробки, яка, в свою чергу, багато в чому визначається працездатністю різального інструменту. Вказані умови успішної діяльності підприємств особливо очевидні при виготовленні інструменту зі швидкорізальної сталі, яка містить дефіцитні та дорогі легуючі елементи. У зв'язку з тим, що при традиційному способі виробництва не менш, ніж 50% виплавленої швидкорізальної сталі йде у різні відходи, важливе значення набуває використання матеріалозберігаючих технологій, впровадження у виробництво маловідходних і безвідходних технологій.
    Виготовлення різального інструменту сучасними та прогресивними методами лиття найбільш повно відповідає перерахованим вимогам. Це дозволяє значно зменшити відходи у стружку при виробництві, тим самим забезпечити зниження собівартості литого інструменту на 5070% у порівнянні з кованим інструментом. Крім того, виробництво інструменту способом лиття, дозволяє організувати замкнутий цикл виробництва та використання інструменту на машинобудівних підприємствах. Основним дефектом литого різального інструменту є карбідна неоднорідність, що обмежує його широке використання. Традиційні способи усунення цього дефекту є тривалими, енергоємними та недостатньо ефективними.
    Оскільки працездатність інструменту переважно визначається властивостями поверхневого шару, застосування хіміко-термічної обробки має практичний інтерес для вдосконалення структур швидкорізальних сталей. Використання цієї обробки дозволяє цілеспрямовано впливати на структуру поверхневого шару і формування карбідної фази з такими параметрами, що забезпечують високий рівень фізико-механічних та експлуатаційних властивостей. Відомі роботи по навуглецюванню низьковуглецевих матричних сплавів заліза з вмістом легуючих елементів, що відповідає їх вмісту в швидкорізальних сталях. Сформований при цьому поверхневий шар не відрізнявся стабільністю структури та властивостей. Основним недоліком вказаної технології є неможливість використання брухту інструменту в якості шихтового матеріалу, який не забезпечує низьку концентрацію вуглецю в переплавленому матеріалі. Розробка нових технологій потребує визначення впливу комплексної хіміко-термічної обробки і деформації на стадії остаточного формоутворення виробу на закономірності фазових і структурних перетворень в поверхневому шарі литого інструменту з високолегованих залізних сплавів легованих за типом швидкорізальних сталей.
    Тому робота, яка спрямована на вивчення закономірностей структурних і фазових перетворень при комплексній хіміко-термічній обробці у литих високолегованих залізних сплавах та розробку, на підставі отриманих результатів, технології виробництва литого металообробного інструменту зі структурою природного композиту в поверхневому шарі, є актуальною.
    Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Виконання дисертаційної роботи пов’язано з тематичними планами наукових досліджень Національної металургійної академії України (НМетАУ). Дослідження виконані згідно пріоритетного напрямку розвитку «Нові речовини і матеріали» відповідно до Закону України №2519-17 від 12.10.2010 р., а також тематики держбюджетних науково-дослідних робіт НМетАУ (ДР №№ 0109U004013, 0111U002914). Автор була виконавцем вказаних робіт.
    Мета й задачі дослідження. Метою роботи є визначення закономірностей формування структури та властивостей інструменту з литих високолегованих залізних сплавів, отриманого комплексною хіміко-термічною обробкою, та на підставі сформованої теоретичної бази створення матеріалів зі структурою природного композиту в поверхневому шарі, а також технологій їх отримання для забезпечення суттєво більш високого комплексу властивостей литого металорізального інструменту.
    Для досягнення поставленої мети були сформульовані наступні задачі:
    - провести аналіз науково-технічної інформації щодо технологій виробництва та методів вдосконалення структур інструменту з високолегованих залізних сплавів;
    - визначити раціональний склад сплаву литого металорізального інструменту для можливості подальшої обробки в рідко-твердому стані;
    - встановити закономірності фазових і структурних перетворень у поверхневому шарі та серцевині виробу при зневуглецюванні та навуглецюванні литих високолегованих залізних сплавів легованих за типом швидкорізальних сталей в залежності від параметрів обробки;
    - визначити раціональні режими попереднього зневуглецювання та наступного навуглецювання литих високолегованих залізних сплавів та розробити схему технологічного процесу виробництва інструменту з композиційною структурою поверхневого шару шляхом комплексної хіміко-термічної обробки;
    - визначити вплив пластичної деформації в рідко-твердому стані на структуроутворення в попередньо зневуглецьованих литих високолегованих залізних сплавах та на закономірності подальшого навуглецювання;
    - провести порівняльні випробування експлуатаційних та механічних властивостей литого інструменту після комплексної хіміко-термічної обробки та кінцевої термічної обробки зі стандартним інструментом;
    - використати отримані дані в промисловості та у навчальному процесі НМетАУ при підготовці фахівців з прикладного матеріалознавства й металознавства.
    Об’єкт дослідження. Процес комплексної хіміко-термічної обробки литих високолегованих залізних сплавів легованих за типом швидкорізальних сталей.
    Предмет дослідження. Закономірності фазових і структурних перетворень в поверхневому шарі литих високолегованих залізних сплавів легованих за типом швидкорізальних сталей та їх вплив на експлуатаційні та механічні властивості інструменту в залежності від технологічних параметрів хіміко-термічних обробок.
    Методи дослідження. Теоретичні дослідження базуються на фундаментальних положеннях металознавства, термічної обробки металів та фізики металів. При проведенні досліджень були використані сучасні методи: мікроструктурний, рентгеноструктурний, локальний рентгеноспектральний, а також растрова та просвічувальна електронна мікроскопія. При обробці результатів досліджень застосовувались методи математичного моделювання зі застосуванням комп’ютерної техніки. Для проведення лабораторних експериментів були сконструйовані установки для здійснення хіміко-термічних обробок литого металорізального інструменту. Механічні та експлуатаційні властивості виробів визначалися при стандартних випробовуваннях на сучасному устаткуванні, що пройшло державну повірку.
    Наукова новизна. Наукову новизну мають перераховані нижче результати теоретичних та експериментальних досліджень.
    1. Вперше визначені закономірності фазових перетворень, що лягли в основу отримання композитного матеріалу при комплексній хіміко-термічній обробці литих високолегованих залізних сплавів, яка включає попереднє зневуглецювання та наступне навуглецювання поверхневого шару.
    До даної роботи вказані закономірності, за умов цілеспрямованого послідовного зневуглецювання та наступного навуглецювання, для інструментальних сталей не застосовувались. Це дозволяє отримати структуру природного композиту в поверхневому шарі виробу, який представляє собою мартенситну матрицю армовану карбідними волокнами, що забезпечує підвищення рівня експлуатаційних та механічних властивостей литого ріжучого інструменту.
    2. Вперше у високолегованих залізних сплавах виявлені явище та закономірності послідовних перитектоїдних перетворень, рушійною силою яких є концентраційні зміни, що виникають в ізотермічних умовах, при зневуглецюванні сплаву.
    Раніше такі дані відомі не були. Це дає можливість керувати процесами структуроутворення в поверхневому шарі при комплексній хіміко-термічній обробці високолегованих залізних сплавів.
    3. Вперше визначені закономірності формування дифузійного шару з композитною структурою у високолегованих залізних сплавах після деформації в рідко-твердому стані в процесі комплексної хіміко-термічної обробки.
    Раніше такі дані відомі не були. Це дозволило обрати раціональний ступінь деформації попередньо зневуглецьованих литих високолегованих залізних сплавів, при якій спостерігається максимальна товщина та ступінь дисперсності композитної структури поверхневого шару інструменту після наступного навуглецювання.
    4. Вперше визначено вплив дефектів кристалічної решітки на дифузійну рухливість атомів впровадження і заміщення в процесі заключної термічної обробки у високолегованих залізних сплавах після комплексної хіміко-термічної обробки.
    Раніше такі дані не були відомі. Це дозволило встановити режим кінцевої термічної обробки, який забезпечує максимальні значення показників вторинного твердіння комплексно обробленого литого інструменту.
    5. Вперше визначено причини підвищеної теплостійкості інструменту з композитною структурою поверхневого шару з високолегованих залізних сплавів після комплексної хіміко-термічної обробки та заключної термічної обробки, що пов’язано з формуванням в процесі росту евтектоїдних колоній більш легованої матриці порівняно з литим станом.
    Раніше такі дані відомі не були. Це дає можливість цілеспрямовано впливати на структуру та властивості композитного поверхневого шару при комплексній хіміко-термічній обробці литого інструменту з високолегованих залізних сплавів.
    Практичне значення отриманих результатів. Практичне значення отриманих результатів полягає в тому, що шляхом теоретичних узагальнень результатів комплексних досліджень, на підставі встановлених закономірностей фазових перетворень, структуроутворення та впливу режимів хіміко-термічної обробки виявлені технологічні параметри, що визначають необхідний комплекс експлуатаційних та механічних властивостей досліджуваних сплавів.
    Розроблено спосіб комплексної хіміко-термічної обробки литого металорізального інструменту, який забезпечує підвищення коефіцієнту використання металу та зносостійкості (патент України №71705 від 25.07.2012 р.).
    Розроблено зносостійкий композиційний матеріал, який представляє собою трифазний аустенітно-карбідний природний композит на базі систем Fe-W-Cr і Fe-Mo-Cr, рівномірно зміцнений карбідними волокнами (заявка на патент України, держ. реєстрація №а201108689 від 11.07.2011 р.).
    На підставі одержаних даних був розроблений технологічний процес, який спрямовано на отримання матеріалів зі структурою природного композиту поверхневого шару, зміцненого карбідними волокнами. ПАТ «Дніпропетровський агрегатний завод» проявив наміри створити ділянку хіміко-термічної обробки для здійснення цієї технології (протокол від 27.07.2011 р.).
    Результати, що були одержані в дисертації, використовуються на кафедрі матеріалознавства Національної металургійної академії України в навчальному процесі при читанні курсу «Металознавство», «Нові матеріали», а також при виконанні студентами випускних дипломних робіт (довідка від 02.10.2012 р.).
    Особистий внесок здобувача. Всі результати, представлені у дисертаційній роботі, базуються на теоретичних та експериментальних дослідженнях, виконаних особисто автором. У дисертації не використано ідей співавторів публікацій.
    Особистий внесок здобувача відображено в публікаціях згідно переліку, наведеному в авторефераті, та полягає в наступному: [1, 2, 14] дослідження фазових перетворень при зневуглецюванні сплаву Р18; [3, 11] визначення впливу параметрів зневуглецювання на формування структури поверхневого шару в литих високолегованих залізних сплавах; [4, 17] аналіз експериментальних даних, їх узагальнення та теоретичне вивчення фазових перетворень в високомолібденістому чавуні при дифузійній зміні складу; [5] теоретичне дослідження закономірностей формування трифазних композиційних матеріалів в сплавах для ріжучого інструменту на базі систем Fe-W-Cr і Fe-Mo-Cr; [6, 15, 19] експериментальне визначення умов формування структур природного композиту при комплексній обробці литої швидкорізальної сталі; [7] теоретичне вивчення змін структури і фрактальної розмірності структурних складових швидкорізальної сталі в процесі формування композитної структури; [8] визначення впливу ступеня деформації на структурні зміни в попередньо зневуглецьованому сплаві легованого за типом швидкорізальної сталі та на наступне навуглецювання; [9] розробка технологічного процесу виготовлення литого металорізального інструменту за допомогою комплексної хіміко-термічної обробки; [10, 16, 22] визначення закономірностей формування морфології карбідної фази при хіміко-термічній обробці; [12, 20, 21] експериментальне дослідження закономірностей формування структур в поверхневому шарі інструменту при комплексній хіміко-термічній обробці; [13, 18] визначення закономірностей перитектоїдних перетворень, які відбуваються в поверхневому шарі швидкорізальної сталі Р18 при зневуглецюванні в температурному інтервалі існування інтерметалідної фази Fe2W.
    Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертаційної роботи були представлені й схвалені на Міжнародній науково-практичній конференції «Строительство, материаловедение, машиностроение» (Дніпропетровськ, 2009, 2011, 2012 рр.); Міжнародній науково-технічній уральській школі-семінарі металознавців-молодих вчених (Росія, 2009, 2010, 2011 рр.); Міжнародній науково-практичній конференції «Людина і космос» (Дніпропетровськ, 2010, 2011 рр.); Міжнародній науково-практичній конференції «Фундаментальні та прикладні проблеми сучасних технологій» (Тернопіль, 2010 р.); Міжнародній конференції «Стратегия качества в промышленности и образовании» (Болгарія, 2010, 2011 рр.); 13-th International Symposium of Croatian Metallurgical Society «Materials and Metallurgy» (Хорватія, 2012 р.), ХІІI Міжнародній науково-практичній конференції «Неметалеві включення і гази в ливарних сплавах» (Запоріжжя, 2012 р.).

    Публікації. Матеріали дисертації опубліковані в 22 друкованих працях, включаючи 9 статей у спеціалізованих фахових виданнях, 1 з яких у зарубіжному виданні, 1 патент України на корисну модель та 12 інших публікацій.
  • Список литературы:
  • ВИСНОВКИ

    У дисертації приведено теоретичне узагальнення і нове рішення науково-технічної задачі, що полягає у встановленні закономірностей формування структури та властивостей інструменту з литих високолегованих залізних сплавів, отриманого комплексною хіміко-термічною обробкою, та на підставі сформованої теоретичної бази створення матеріалів зі структурою природного композиту в поверхневому шарі, а також технології їх отримання для забезпечення суттєво більш високого комплексу властивостей литого металорізального інструменту.
    1. На підставі аналізу науково-технічної інформації про сучасні способи та технології щодо вдосконалення структури литих сплавів для металорізального інструменту показано, що робота, яка спрямована вивчення закономірностей структурних і фазових перетворень при комплексній хіміко-термічній обробці у литих високолегованих залізних сплавах та розробку, на підставі отриманих результатів, технологій виробництва литого металообробного інструменту зі структурою природного композиту в поверхневому шарі, є актуальною
    2. Обґрунтовано принцип вибору хімічного складу досліджуваних литих високолегованих залізних сплавів легованих за типом швидкорізальних сталей (підвищення вмісту вуглецю до 2%), який дозволяє отримати визначене співвідношення фазових і структурних складових, що дає можливість проводити технологічні операції у високолегованих залізних сплавах в рідко-твердому стані.
    3. Встановлені закономірності фазових і структурних перетворень при дифузійному зневуглецюванні литих високолегованих залізних сплавів в залежності від температури обробки, що супроводжуються розчиненням евтектичних карбідів і γ → α перекристалізацією в поверхневому шарі. Показано, що зневуглецювання дослідних сплавів доцільно проводити у дві стадії. Перша стадія полягає в нагріві нижче температури плавлення евтектики (10301060 ºС) з метою усунення в приповерхневому шарі евтектичних карбідів та отримання тугоплавкої феритної оболонки на поверхні. На другій стадії необхідне підвищення температури до плавлення евтектики (11901220 ºС) з метою інтенсифікації процесу зневуглецювання, що дозволяє отримати чисто феритну структуру в поверхневому шарі виробу.
    4. Комплексними дослідженнями встановлено, що при зневуглецюванні сплаву 20Р18 в ізотермічних умовах в температурному інтервалі існування інтерметалідної фази Fe2W (≤ 1040 °C) можливий перебіг ряду перитектоїдних перетворень (γ + M6C → α і α + M6C → Fe2W) з перерозподілом легуючого елементу вольфраму між фазами. Перетворення можуть відбуватися за двома механізмами, які відрізняються характером контакту фаз, а, отже, напрямками дифузійних потоків компонентів, що беруть участь у перетвореннях, викликаних дифузійним зневуглецюванням.
    5. Запропоновано математичну модель перитектоїдного α + М6С → Fe2W перетворення, яка описує багатофазні дифузійні процеси при зневуглецюванні, що представляє собою задачу Стефана. Використовуючи метод кінцево-різницевої апроксимації, отримано вирази для швидкості руху міжфазних границь при перитектоїдному перетворенні в процесі зневуглецювання. Отримана модель може бути застосовна до фазових перетворень в багатокомпонентних системах, для яких неможливо застосувати метод геометричної термодинаміки.
    6. Встановлено закономірності структурних змін, що відбуваються при деформації в рідко-твердому стані в поверхневому шарі та серцевинних ділянках попередньо зневуглецьованих високолегованих залізних сплавів, а також вплив цих процесів на особливості формування структури та властивостей при подальшому навуглецюванні дослідних сплавів в залежності від ступеня деформації. Показано, що ступінь деформації 4050 % забезпечує необхідні характеристики дифузійного шару.
    7. Визначено закономірності структуроутворення та фазових перетворень в поверхневому шарі при навуглецюванні в залежності від параметрів обробки. Встановлено температурний інтервал (для сплавів 20Р18 і 20Р6М5 становить відповідно 1220...1230 °C і 1170...1180 °C) формування аустенітно-карбідних колоніальних структур, подібних евтектоїдним, що являють собою природний композиційний матеріал, при навуглецюванні попередньо зневуглецьованих литих високолегованих залізних сплавів внаслідок спільного й одночасного карбідоутворення та перекристалізації.
    8. Комплексними методами дослідження встановлено закономірності трансформації фронту α → γ перетворення. Показано, що формування коміркового фронту перекристалізації здійснюється під дією концентраційних градієнтів, викликаних перерозподілом основного легуючого елементу (вольфраму) попереду фронту перетворення.
    9. Дослідження вторинної твердості в результаті остаточної термічної обробки комплексно оброблених високолегованих залізних сплавів 20Р18 і 20Р6М5 показали, що максимальні показники мікротвердості, як і для швидкорізальних сталей Р18 і Р6М5, відповідають відпуску при температурі 550560 °.
    10. Розроблено схему технологічного процесу одержання композиційної структури поверхневого шару литого металорізального інструменту шляхом комплексної хіміко-термічної обробки, яка захищена патентом України (№71705). Застосування комплексної хіміко-термічної обробки на ПАТ «Дніпропетровський агрегатний завод» дозволить отримувати структуру природного композиту в поверхневому шарі литих високолегованих залізних сплавів, що має підвищений комплекс механічних і експлуатаційних характеристик (твердість поверхневого шару 1300015000 МПа, зносостійкість і теплостійкість в 1,2...1,5 разів вище, ніж у стандартного швидкорізального інструменту) (протокол від 27.07.2011 р.). Результати роботи впроваджені у навчальний процес на кафедрі матеріалознавства НМетАУ (довідка від 02.10.2012 р.).






    СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

    1. Геллер Ю.А. Инструментальные стали / Ю.А. Геллер; [4-ое изд.]. М.: Металлургия, 1975. 584 с.
    2. Кремнев Л.С. Теория легирования и создание на ее основе теплостойких инструментальных сталей и сплавов / Л.С. Кремнев // МиТОМ. 2008. №11. С. 18-27.
    3. Кремнев Л.С. От вольфрамовых быстрорежущих к молибденовым сталям высокой теплостойкости / Л.С. Кремнев // Сталь. 2009. №12. С. 60-68.
    4. Кремнев Л.С. Низколегированные безвольфрамовые быстрорежущие стали 11М5Ф, 11М5ФЮ и их термическая обработка / Л.С. Кремнев // МиТОМ. 1987. №11. С. 56-57.
    5. Гуляев А.П. Теория быстрорежущей стали / А.П. Гуляев // МиТОМ. 1998. №11. С. 27-32.
    6. Артингер И.В. Инструментальные стали и их термическая обработка / И.В. Артингер; [Пер. с венгер.]. М.: Машиностроение, 1972. 236 с.
    7. Полевой С.Н. Обработка инструментальных материалов / С.Н. Полевой, В.Д. Евдокимов. К.: Техника, 1980. 150 с.
    8. Сергийчев С.А. Термическая обработка режущего и мерительного инструмента / С.А. Сергийчев, В.В. Печковский. М.: Металлургия, 1979. 254с.
    9. Штейнберг С.С. Превращение аустенита в высокохромистой стали / С.С. Штейнберг, В.И. Зюзин // Уральская металлургия. 1934. №10. С.41-46.
    10. Кремнев Л.С. Теплостойкость инструментальных сталей и сплавов / Л.С. Кремнев, В.А. Брострем // МиТОМ. 1973. №3. С. 46-51.
    11. Гуляев А.П. Обработка быстрорежущей стали холодом / А.П. Гуляев // МиТОМ. 1980. № 10. С. 2-3.
    12. Смольников А.Е. Об обработке режущего инструмента холодом / А.Е. Смольников, Г.А. Коссович // МиТОМ. 1980. №10. - С. 5-7.
    13. Позняк Л.А. Перспективы развития инструментальных сталей / Л.А. Позняк // Сб. Сучасне матеріалознавство ХХІ сторіччя. К.: Наукова думка, 1998. С. 502-518.
    14. The electroslag remelting of high-speed steel using a magnetic field / M. Muras, A.S. Chaus, A. Pokusa, M. Pokusova // ISIJ International. 2000. V.40. №10. Р. 980-986.
    15. Александров А.Ю. Методика совершенствования структуры и свойств материала литых заготовок из отходов быстрорежущей стали Р6М5 / А.Ю. Александров, М.А. Комаров // МиТОМ. 2009. №3. С. 23-25.
    16. Новое в изготовлении и упрочнении инструментальной оснастки. / [Е.И. Бельский, С.С. Гурин, Е.И. Понкратин и др.]. Минск: Беларусь, 1986. 112 с.
    17. Чаус А.С. Структура и свойства литой быстроохдажденной быстрорежущей стали Р6М5 / А.С. Чаус, Ф.И. Рудницкий // МиТОМ. 2003. №5. С. 3-7.
    18. Таран Ю.Н. Эвтектика в вольфраммолибденовой быстрорежущей стали / Ю.Н. Таран, П.Ф. Нижниковская, Л.М. Снаговский // МиТОМ. 1979. №10. С. 46-49.
    19. Изготовление и эксплуатация литого металлорежущего инструмента / [В.Ф. Соболев, А.С. Чаус, А.П. Дубко и др.] // Материаловедение в машиностроении. Минск, 1983. С. 43-45.
    20. Литые быстрорежущие стали в производстве металлорежущего инструмента и штампов / Е.И. Бельский, В.Ф. Соболев, А.С. Чаус [и др.] // II Всесоюзный научно технический съезд литейщиков. М.: 1983. С. 93-94.
    21. Чаус А.С. Особенности изнашивания инструмента из литой и катанной быстрорежущих сталей при точении / А.С. Чаус // Трение и износ. 1999. Т.20. №4. С. 388-392.
    22. Chaus A.S. Improvement of durability of as-cast high-speed steel tool by carburizing / A.S. Chaus, I.V. Latyshev // Proceeding of the International Conference TOOLS 2000. Bratislava: STU, 2000. P. 112-115.
    23. Гурьев А.М. Теория и практика получения литого инструмента / А.М. Гурьев, Ю.П. Хараев. Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2005. 220 с.
    24. Ревис И.А. Структура и свойства литого режущего инструмента. / И.А. Ревис, Т.А. Лебедев. Л.: Машиностроение, 1972. 128 с.
    25. Гудремон Э. Специальные стали: В 2-х т. / Э. Гудремон; [Пер с англ.]. М.: Ме­таллургия, 1966. 1274 с.
    26. Нижниковская П.Ф. Влияние скорости охлаждения на механизм и кинетику фазовых превращений при затвердевании W-Mo быстрорежущих сталей / П.Ф. Нижниковская, Е.П. Калинушкин, Е.В. Аршава, О.С. Якушев // МиТОМ. 1987. №9. С. 7-11.
    27. Fredriksson H. The mechanism of the peritectic reaction in iron-base alloys / H. Fredriksson // Metal Science. 1976. Vol. 10. №3. P. 77-86.
    28. Геллер Ю.А. Структура и свойства быстрорежущих сталей в зависимости от скорости охлаждения в температурном интервале первичной кристаллизации / Ю.А. Геллер, Л.С. Кремнев, Н.С. Салманов // МиТОМ. 1979. №6. С. 44-46.
    29. Новое в изготовлении и упрочнении инструментальной оснастки / [Е.И. Бельский, С.С. Гурин, Е.И. Понкратин и др.]. Минск: Беларусь, 1986. 112 с.
    30. Чаус А.С. Структура и свойства литой быстроохдажденной быстрорежущей стали Р6М5 / А.С. Чаус, Ф.И. Рудницкий // МиТОМ. 2003. №5. С. 3-7.
    31. Таран Ю.Н. Эвтектика в вольфраммолибденовой быстрорежущей стали / Ю.Н. Таран, П.Ф. Нижниковская, Л.М. Снаговский // МиТОМ. 1979. №10. С. 46-49.
    32. Чаус А.С. Модифицирование литых вольфрамомолибденовых быстрорежущих сталей ниобием, цирконием и титаном / А.С. Чаус // МиТОМ. 2005. №2. С. 16-21.
    33. Еднерал А.Ф. Влияние титана и ниобия на свойства безвольфрамовой быстрорежущей стали / А.Ф. Еднерал, В.И. Кириенко, В.И. Филимонов, В.Н. Филимонов // Известия АН СССР. Металлургия. 1987. №4. С. 92-96.
    34. Чаус А.С. Влияние модифицирования на структуру и свойства литых вольфрамомолибденовых быстрорежущих сталей / А.С. Чаус, Ф.И. Рудницкий // МиТОМ. 1989. №2. С. 27-32.
    35. Никулин Г.В. Модифицирование литой быстрорежущей стали Р6М5 модификаторами с РЗМ / Г.В. Никулин // Литейное производство. 1980. №7. С. 10-11.
    36. Чаус А.С. Использование модификаторов на базе РЗМ для улучшения структуры и свойств литых вольфрамомолибденовых быстрорежущих сталей / А.С. Чаус // МиТОМ. 2004. №10. С. 12-17.
    37. Сущих В.А. Влияние ультразвука на свойства закаленной быстрорежущей стали Р6М5 / В.А. Сущих, K.M. Погодина-Алексеева, B.C. Биронт // МиТОМ. 1982. №11. С. 32-35.
    38. Халлач И.С. Влияние частоты следования импульсов при лучевой обработке на стойкость инструмента из быстрорежущей стали / И.С. Халлач, В.М. Гончаров // Новые материалы и технологии термической обработки металлов. Киев: 1985. С. 31-32.
    39. Гегузин Я.Е. Диффузионная зона / Я.Е. Гегузин. М.: Наука, 1979. 344 с.
    40. Мошкевич Л.Д. Изменение состава и строения эвтектических карбидов при нагреве быстрорежущих сталей / Л.Д. Мошкевич, А.Н. Курасов, Н.Е. Евлампиева // МиТОМ. 1979. №6. С. 41-44.
    41. Таран Ю.Н. Карбидное превращение в литой стали Р6М5 при высокотемпературной обработке / Ю.Н. Таран, П.Ф. Нижниковская, О.Н. Гришина, Г.Ф. Демченко // МиТОМ. 1976. №11. С. 37-40.
    42. Зинченко С.А. Управление морфологией и распределением эвтектических карбидов в быстрорежущей стали термоциклической обработкой / С.А. Зинченко, М.И. Махнев, П.А. Шамшурин // Сталь. 2010. №7. С. 108-115.
    43. Жолдошов Б.М. Термоциклическая обработка быстрорежущей стали Р18 / Б.М. Жолдошов, В.С. Муратов, М.С. Кенис // Заготовительные производства в машиностроении. 2010. №4. С. 45-47.
    44. Абрамов А.А. Порошковые инструментальные стали с дисперсной структурой / А.А. Абрамов, Л.С. Самойленко, В.Л. Гиршов // Металлообработка. 2008. №4. С. 31-35.
    45. Петров А.К. Исследование распыленных порошков быстрорежущей стали и заготовок из них / А.К. Петров, В.В. Левитин, И.С. Мирошниченко // Порошковая металлургия. 1971. №3. С. 9-11.
    46. Ernst I. C. ESP4 and TSP4, a comparison of spray formed with powdermetallurgically produced cobalt free high-speed steel of type 6W-5Mo-4V-4Cr / I. C. Ernst, D. Duh // Journal of materials science. 2004. №39. Р. 6831-6834.
    47. Новые разработки и тенденции развития в области производства быстрорежущих сталей: материалы симпозиума группы предприятий фирмы «Фест альпине шталь аг» (Москва, 19 сентября 1989г.) / М-во промышленной политики. М.: 1989. 18 с.
    48. Позняк Л.А. Перспективы применения порошковых быстрорежущих сталей / Л.А. Позняк // Порошковые быстрорежущие стали (структура, свойства, технология производства инструмента) К.: «Наукова думка». 1990. С. 5-12.
    49. Производство порошковой быстрорежущей стали на заводе «Днепроспецсталь» / А.Н. Осадчий, С.В. Ревякин, Г.В. Кийко [и др.] // Сталь. 1981. №11. С. 83-84.
    50. Гиршов В.Л. Технико-экономические преимущества порошковых быстрорежущих сталей / В.Л. Гиршов // Металлообработка. 2001. №4. С. 40-42.
    51. Коган Я.Д. Перспективы развития технологий поверхностного упрочнения деталей машин и инструмента / Я.Д. Коган // МиТОМ. 1993. №8. С. 5-9.
    52. Прошкин Д.А. Химико-термическая обработка металлов карбонитрация / Д.А. Прошкин. М.: Металлургия, 1984. 240 с.
    53. Теория и технология азотирования / [Ю.М. Лахтин, Д.Я. Коган, Г.И. Шпис и др.]. М.: Металлургия, 1991 320 с.
    54. Азотирование и карбонитрирование / [Под ред. А.В. Супова]. М.: Металлургия, 1990. 275 с.
    55. Износостойкость азотированного инструмента из быстрорежущих сталей / Г.С. Фуке-Рабинович, В.Ф. Моисеев, В.А. Брострем [и др.] // Трение и износ. 1995. №4 (16). С. 780-786.
    56. Горовой А.П. Особенности ионного азотирования быстрорежущих сталей в условиях двухступенчатого вакуумно-дугового разряда / А.П. Горовой, П.М. Черкасов // Производство. Технология. Экология: Сборник трудов конференции. М.: МГТУ «СТАНКИН», 2003. С. 471-472.
    57. Leveque R. Colloque international sur les aciers a coupe rapide / R. Leveque, R. Berthet, H. Hoequaux // Saint-Etienne, France, 1975. P. 547-574.
    58. Мовчан В.И. Структура низкоуглеродистых быстрорежущих сталей после цементации / В.И. Мовчан, Л.А. Воронкина, Л.Г. Педан // МиТОМ. 1987. №1. С. 36-38.
    59. Мовчан В.И. Формирование направленных аустенито-карбидных структур при науглероживании сложнолегированных сталей / В.И. Мовчан, Л.Г. Педан, В.И. Иваница // МиТОМ. 1990. №8. С. 12-14.
    60. Structural analysis of group V, VI, VII metal compounds / T. Shishido [et. al.] // Proceeding of the 14th International Conference of X-ray absorption fine structure. Camesino, Italy, July 2009. Vol. 1. P. 453-456.
    61. Панин В.Е. Наноструктурирование поверхностных слоев и нанесение наноструктрурных покрытий эффективный способ упрочнения современных конструкционных и инструментальных материалов / В.Е. Панин, В.П. Сергеев, А.В. Панин, Ю.И. Почивалов // ФММ. 2007. Т. 104. №6. С. 650-660.
    62. Шемегон В.И. Поверхностное упрочнение спиральных сверл / В.И. Шемегон // МиТОМ. 1998. №6. С. 23-29.
    63. Крашенинников В.В. Исследование технологической возможности изготовления режущего инструмента методом лазерной наплавки / В.В. Крашенинников, А.М. Оришич, А.О. Токарев, В.С. Демин // МиТОМ. 1998. №6. С. 5-8.
    64. Grum J. Comparison of different techniques of laser surface hardening / J. Grum // Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering. 2007. Vol. 24. Issue 1. Р. 17-25.
    65. Цементация высокохромистых сталей / [Ляхович Л. С, Ворошнин Л.П. и др.] // Тезисы докладов II Всесоюзной конференции "Химико-термическая обработка металлов и сплавов". Минск: Белорусский поли­технический институт, 1974. С. 168-169.
    66. Лахтин Ю.М. Химико-термическая обработка металлов / Ю.М. Лахтин, Б.Н. Арзамасов. М.: Металлургия, 1985. 256 с.
    67. Grabke H.J. Carburization, carbide formation, metal dusting, coking / H.J. Grabke // Materiali in tehnologije. 2002. №6 (36). Р. 297-305.
    68. Szekely J. Decarburization of stainless steel: Part II. A mathematical model and a process optimization for industrial scale systems / J.Szekely, S. Asai // Metallurgical and Materials Transactions B. 1974. Vol. 5. №7. Р. 1573-1580.
    69. Sidor Y. Contribution on modeling of decarburization process in electrical steels / Y. Sidor, F. Kovac // Вісник Львів. ун-ту. Серія фізична. 2005. №38. С. 8-17.
    70. Буслович Н.М. Закономерности взаимодействия газовой среды с поверхностью металла в процессе цементации / Н.М. Буслович, Э.Я. Махтингер, Л.А. Михайлов // МиТОМ. 1979. №6. С. 28-31.
    71. Тымчак В.М. Расчёт нагревательных и термических печей: [справ. изд.] / В.М. Тымчак, В.Л. Гусовский М.: Металлургия, 1983. 480с.
    72. Chen Y.C. Carburization of steels in a circulatory cyctem using water-gas atmospheres / Y.C. Chen, G.S. Lu // J. Heat Treating. 1992. Vol. 9. №2. Р. 113-123.
    73. Моисеев Б.А. Кинетика науглероживания в эндотермической атмосфере / Б.А. Моисеев, Ю.М. Брунзель, Л.А. Шварцман // МиТОМ. 1979. №6. С. 24-27.
    74. Моисеев Б.А. Термодинамическая активность углерода при реставрационном науглероживании / Б.А. Моисеев, Ю.М. Брунзель, Л.А. Шварцман // МиТОМ. 1974. №1. С. 21-26
    75. Росляков И. Н. К вопросу о кинетике и термодинамике поверхностных реакций при науглероживании / И. Н. Росляков // Вестник машиностроения. 2011. №7. С. 56-58.
    76. Гюлиханданов Е. Л. Определение константы скорости химической реакции при обработке стали в эндотермической атмосфере / Е. Л. Гюлиханданов, В. В. Кисленков // Изв. АН СССР. Металлы. 1978. № 3. С. 189-191.
    77. Попов А.А. Теоретические основы химико-термической обработки стали / А.А. Попов. Свердловск: 1962. 120 с.
    78. Serna A. Carburization of austenitic and ferritic alloys in hydrocarbon environnnents at high tennperature / A. Serna, R.A. Rapp // Rev. Metal. Madrid. 2003. Vol. Extr. Р. 162-166.
    79. Сошко А.И. Исследование процессов насыщения сталей из полимерсодержащих карбюризаторов / А.И. Сошко, Т.П. Сераштан // МиТОМ. 1998. №10. С. 15-17.
    80. Криштал М.А. Интенсификация процесса цементации методами термоциклической обработки / М. А. Криштал, М.С. Кенис // МиТОМ. 1985. №5. С. 58-61.
    81. Колмыков В.И. Ускорение процессов насыщения сталей азотом и углеродом путем использования термоциклической обработки / В.И. Колмыков, И.Н. Pосляков, Н.С. Гаpайби // Технология металлов. 2010. №6. С. 16-18.
    82. Lapin J. Directional solidification of intermetallic Ti46Al2W0.5Si alloy in alumina moulds / J. Lapin, L. Ondrúš, M. Nazmy // Intermetallics. 2002. №10. Р. 1019-1031.
    83. Langer J.S. Stability effects in dendritic crystal growth / J.S. Langer, J. Müller-Krumbhaar // Journal of Crystal Growth. 1977. №42. Р. 11-14.
    84. Tiller W.A. The Redistribution of Solute Atoms during the Solidification of Metals / W.A. Tiller, K.A. Jackson, J.W. Ruter, B. Chalmers // Acta Met. 1953. Vol. 1. P. 428437.
    85. Mullins W. W. Stability of a planar interface during sofidification of a dilute binary alloy / W. W. Mullins, R. F. Sekerka // J. Appl. Phys. 1964. №35. Р. 444-451.
    86. Sekerka R. F. A stability function for explicit evaluation of the Mullins-Sekerka interface stability criterion / R. F. Sekerka // J. Appl. Phys. 1965. Vol. 36. №1. P. 264-268.
    87. Coriell S.R. Interface stability during rapid solidification / S.R. Coriell, R.F. Sekerka // Rapid Solidification Processing II. Louisiana : Claitor’s, Baton Rouge, 1980. P. 35.
    88. Coriell S.R. Cellular Growth During Directional Solidification / S.R. Coriell, G.B. McFadden, R.F. Sekerka // Ann. Rev. Mater. Sci. 1985. Vol. 15. P. 119-145.
    89. Coriell S.R. Morphological stability / S.R. Coriell, G.B. McFadden // Handbook of CrystalGrowth. Amsterdam: Elsevier. 1993. Vol. 1a. P. 785-857.
    90. Davis S.H. Theory of Solidification / S.H. Davis. Cambridge : Cambridge University Press, 2001. 385 р.
    91. Caroli B. Solutal Convection and Morphological Instability in Directional Solidification of Binary Alloys / B. Caroli, C. Caroli, B. Roulet // J. Physique. 1985. Vol. 46. №3. P.401-413.
    92. Trivedi R. Morphological Stability of a Planar Interface under Rapid Solidification Conditions / R. Trivedi, W. Kurz // Acta Met. 1986. Vol. 34. №8. P. 1663-1670.
    93. Kurz W. Theory of microstructural development during rapid solidification / W. Kurz, B. Giovanola, R. Trivedi // Acta Metall. 1986. Vol. 34. P. 823-830.
    94. Kurz W. Fundamentals of Solidification. 3rd ed. / W. Kurz, D.J. Fisher. Aedermannsdorf: Trans. Tech. Publications, 1992. 305 p.
    95. Langer J.S. Instabilities and pattern formation in crystal growth / J.S. Langer // Reviews of Modern Physics. 1980. Vol. 52. Issue 1. Р. 1-28.
    96. Brown R.A. Convection, Segregation and Interface Morphology in Directional Solidification / R.A. Brown, L.H. Ungar, P.M. Adornato. Modeling of Patterns in Space and Time, Springer Verlag, 1984. Р. 127-157.
    97. Kessler D.A. Pattern selection in fingered growth phenomena / D.A. Kessler, J. Koplik, H. Levin // Adv. Physics. - 1988. - Vol. 37. - № 3. P. 255-339.
    98. Weeks J.D. Stability and shapes of cellular profiles in directional solidification: expansion and matching methods / J.D. Weeks, W.J. Saarlos // Cryst. Growth. 1991. Vol. 112. P. 244-282.
    99. Cheveigné S. de Cellular instabilities in directional solidification / S. de Cheveigné, C.Guthmann, M. Lebrun //J. Phys. (Paris) 1986. Vol. 47. P. 2095-2103.
    100. Billia B. Pattern formation in crystal growth / B. Billia, R. Triverdi // Handbook of crystal growth, D. Hurle, Ed. 1993. Vol. 1b. P. 899-1073.
    101. Борисов А. Г. Особенности дендритной и ячеистой морфологии фронта при выращивании кристалла в различных кристаллографических направлениях / А.Г. Борисов, О.П. Федоров, В.В. Маслов // Кристаллография. 1991. Т. 36. С. 1267-1274.
  • Стоимость доставки:
  • 150.00 грн


ПОИСК ДИССЕРТАЦИИ, АВТОРЕФЕРАТА ИЛИ СТАТЬИ


Доставка любой диссертации из России и Украины