Розробка економнолегованого зносостійкого наплавленого металу і ресурсозберігаючої технології його нанесення для відновлення деталей. Вплив складу, структури сталей на опірність зношуванню. Дослідження кінетики і механізму вторинної структури тертя.
Аннотация к работе
Дослідження, які спрямовані на зниження енерго-і ресурсозатрат при відновленні деталей, що інтенсивно зношуються, при одночасному підвищенні їх надійності і довговічності, останнім часом стали особливого актуальні. Проблеми підвищення опору абразивному і ударно-абразивному зношуванню деталей і робочих органів машин розвязується шляхом розробки нових і вдосконалення наявних зносостійких матеріалів, підвищенням якості і продуктивності робіт при відновленні зношених і виготовленні нових деталей. Найбільш істотне значення для вирішення проблеми має розробка нових високотехнологічних матеріалів, які одночасно з високими показниками зносостійкості, мають високу технологічну міцність, не вимагають термічної обробки, добре обробляються. Робота виконувалася в рамках державної бюджетної теми №6118 Української інженерно-педагогічної академії “Дослідження і розробка нових ресурсозберігаючих технологій, матеріалів і устаткування для зварювання, наплавлення і паяння” №4/3 „Дослідження та розробка конкурентноздатних матеріалів, технологій та обладнання, що забезпечують економію енергетичних та матеріальних ресурсів” - в 2003-2006 р., і госпдоговірної теми: “Дослідження і опрацьовування питання заміни порошків для газотермічного напилення фірми Кастолін на Українські” Для оцінки зносостійкості, стійкості до утворення тріщин і відшаровувань проводили лабораторні і виробничі випробування, досліджували механізм і кінетику формування зносостійкого шару в процесі його нанесення і абразивного зношування.Основними легуючими елементами, які використовуються є вуглець, хром, марганець, кремній, бор, також часто використовують нікель, ванадій, молібден, титан та інші. При нанесенні зносостійких шарів з аустенітно-мартенситною структурою на деталі з вуглецевих і легованих сталей, схильних до утворення гартівних структур в зоні термічного впливу, регулюванням положення точки мартенситного перетворення (<200ОС), досягається зміна рівня напружень у шарі, що дозволяє проводити відновлення деталей без операцій попереднього, супутнього підігріву і виключати подальшу термічну обробку. Досліджено склади хромомарганцевого наплавленого металу з переважно метастабільно-аустенітною структурою основи і зміцнюючою фазою у вигляді карбідів титану (TIC) та хрому ((Cr,Fe)23С6). У третьому розділі розроблено методологію теоретичних досліджень, що включає: вивчення основних факторів і оцінюючих критеріїв, що визначають експлуатаційну стійкість деталей зі зносостійкими шарами хромомарганцевого аустенітно-мартенситного металу, і спрямована на підвищення їхньої експлуатаційної довговічності та якості шляхом удосконалювання умов кристалізації робочого шару, формування складу, структури зносостійкого шару та перехідної зони, визначення залежності, що дозволяє прогнозувати зносостійкість металу даного діапазону легування, оптимізації хімічного складу матеріалу, а також побудови компютерної моделі визначення хімічного складу, виходячи з бажаних значень експлуатаційних властивостей та структури, тобто, вирішуючи обернену задачу за схемою „властивість-склад”. Наведені методики теоретичних оцінок формування структури робочих шарів, протікання дифузійних процесів між наплавленим шаром і основою, що визначають структури і напружений стан у зоні сплавлення і, у свою чергу, схильність до утворення тріщин та відшаровувань.Таке підвищення експлуатаційної стійкості досягається використанням ефекту зміцнення сплавів з метастабільним аустенітом (для робочих поверхонь ковша піскомета - 6210...8740 МПА ), формуванням високотвердої дисперсної зміцнюючої фази з карбіду титану, забезпеченням однорідної структури по перетину робочого шару, її здрібненням за рахунок модифікування, а також за рахунок високої стійкості до утворення тріщин та відшаровувань зносостійких слоїв, що у свою чергу забезпечило високу надійність та рівномірність зношування відновлених деталей та можливість виключення технологічних операцій попереднього і супутнього підігріву. Високі показники стійкості до відшаровування при нанесенні на деталі з матеріалів схильних до утворення гартівних структур у поєднанні з досить високими механічними характеристиками пластичності дозволили використати хромомарганцевий сплав з пониженим вмістом вуглецю (<0,25), додатково легований молібденом для забезпечення дисперсійного твердіння при старінні (450ОС) для відновлення ковальських бойків із інструментальних сталей 50ХНМ і 50ХНВ на ВАТ „Турбоатом” з підвищенням їх стійкості у 1,5...1,7 рази.У дисертації приведено теоретичне узагальнення і нове рішення наукового завдання, що полягає у вдосконаленні зносостійкого наплавленого металу, який призначається для відновлення деталей, шляхом використання різних методів підвищення зносостійкості і стійкості до відшаровування. Це досягається при використанні хромомарганцевого маловуглецевого аустеніту у якості основи металу з високою здатністю до зміцнення в процесі зношування, і зміцнюючої фази, що складається переважно з карбіду титану. Відшаровування зносостійкого шару розв