Разработка теоретических и технологических основ повышения стойкости режущего и штампового инструмента за счет диффузионной металлизации из среды легкоплавких жидкометаллических растворов - Автореферат

Диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Разработка теоретических и технологических основ повышения стойкости режущего и штампового инструмента за счет диффузионной металлизации из среды легкоплавких жидкометаллических растворов Специальность 05.02.01 - материаловедение (в машиностроении) Работа выполнена в Кубанском государственном технологическом университете на кафедре материаловедения и автосервиса Научный консультант: доктор технических наук, профессор Артемьев Владимир Петрович Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Крапошин Валентин Сидорович доктор технических наук, профессор Скотникова Маргарита Александровна доктор технических наук, профессор Гасанов Бадрундин ГасановичОднако более широкое и эффективное повышение работоспособности инструмента может обеспечить практически не применяемая в настоящее время (за исключением хромирования) диффузионная металлизация, позволяющая создавать на поверхности инструмента и регламентировано твердые износостойкие слои, и слои, обладающие высокой вязкостью, теплопроводностью, слои, защищающие инструмент от агрессивного воздействия рабочей среды и т.д. Данная технология, заключающаяся в выдержке изделия в ванне с легкоплавким металлическим расплавом, в котором растворен элемент или элементы покрытия, позволяет получать покрытия одновременно на партии изделий, на инструментах самой сложной конфигурации, при наличии на нем острых кромок, малых отверстий, глубоких полостей, а также совмещать процесс металлизации с термической обработкой. Изучить и дать теоретическое обоснование механизма и особенностей формирования покрытий из среды легкоплавких жидкометаллических растворов, а также выявить факторы, влияющие на состав, структуру, параметры и свойства диффузионных покрытий, получаемых после диффузионной металлизации инструментальных сталей. Разработана металловедческая концепция диффузионной металлизации сталей в открытых легкоплавких жидкометаллических ваннах, устанавливающая влияние состава насыщающей среды, режимов металлизации, природы элементов покрытия, а также состава покрываемой стали и природы ее легирующих элементов на кинетику формирования покрытий, а также на их состав, структуру и свойства. определено влияние природы легирующих элементов покрываемой стали, в частности, их сродства с углеродом, и характера их взаимодействия с элементами покрытия и жидкометаллической ванной на кинетику формирования покрытий, на их параметры, состав, структуру и свойства, установлена селективность во взаимодействии элементов покрытия и легирующих элементов покрываемой стали.Исследования включали: металлографические исследования - определение толщины покрытий, их микротвердости (ГОСТ 9450 - 76) и характера ее изменения по покрытию, изучение структуры покрытия и покрываемого материала, микрорентгеноспектральный анализ, рентгенофазный структурный анализ. Исследования механических свойств сталей с покрытиями и без покрытий осуществлялись по стандартным методикам в соответствии с требованиями ГОСТ9013, ГОСТ1497, ГОСТ9454, ГОСТ2860. При нанесении покрытий на стали на базе карбидообразующих элементов наблюдается явление блокирования углеродом стали диффузии элементов покрытия вглубь изделия, связывание их в карбиды, что на порядок снижает скорость роста покрытий и делает длительные выдержки при металлизации неэффективными. Fe - поток железа в покрытии; jж. лег - поток легирующих элементов в транспортном расплаве; j лег.2 - поток легирующих элементов в покрытии; JC.0 - поток углерода в транспортном расплаве; JC.2 - поток углерода в покрытии. 2. j1.2 > JC.2 - диффузионное взаимодействие в покрытии характеризуется частичным блокированием углеродом покрываемой стали диффузии элемента покрытия вглубь изделия, в результате чего формирующееся при данных условиях покрытие является двухфазным;Установлено, что диффузионная металлизация из среды легкоплавких жидкометаллических растворов может эффективно использоваться для повышения стойкости стального режущего, штампового инструментов и инструмент, и инструментов, испытывающих агрессивное воздействие рабочей среды.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ