Особенности структуры и свойства поверхностных слоев углеродистых сталей с плазменным упрочнением и наплавкой комплексно-легированным белым чугуном тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.01, кандидат технических наук Нефедьев, Сергей Павлович

• Нефедьев, Сергей Павлович
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Нефедьев, Сергей Павлович

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

2

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 315X19ФЗ

на подложку из стали 45

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 45

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 № 1

Приложение № 2

Приложение № 3

Приложение № 4

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Особенности структуры и свойства поверхностных слоев углеродистых сталей с плазменным упрочнением и наплавкой комплексно-легированным белым чугуном»

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 физико-механических 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,

(дисковые ножи резки металлопроката и пр.) критическим является износ в 0,4...0,6 мм. Поэтому необходимо обеспечить эксплуатационные свойства таких деталей в тонком поверхностном слое.

Плазменная наплавка обеспечивает минимальную по толщине зону сплавления, что гарантирует получение высоких эксплуатационных свойств наплавленного слоя. Плазменно-порошковая наплавка позволяет в широких пределах регулировать величину термического воздействия на наплавленный металл и дополнительно легировать базовые наплавочные смеси, что приводит к получению широчайшей гаммы покрытий с различными химическим и структурно фазовым составом, а также, физико-химическими и эксплуатационными свойствами.

Плазменно-порошковая наплавка позволяет в широких пределах регулировать параметры кристаллизации и последующего охлаждения наплавленных слоев, использовать дополнительные технологические приёмы для изменения условий кристаллизации металла и в значительной степени изменять тип кристаллизации и образующиеся при этом структуры.

Влияние технологических параметров наплавки и дополнительного легирования изучено не в полной мере, в связи, с чем встаёт необходимость изучения связи режима наплавки и технологических воздействий, легирования и термического цикла плазменно-порошковой наплавки со структурой и свойствами наплавленного металла.

В случаях, когда плазменная наплавка технологически или

экономически не оправдана, а детали изготавливаются из углеродистых или

легированных марок сталей, упрочнение их поверхностей возможно

обработкой плазменной дугой или струёй. Например, детали подшипниковых

узлов клетей прокатных станов (втулки, кольца, крышки и т.д.),

изготавливаемые из среднеуглеродистых сталей, эксплуатируются в условиях

трения скольжения при наличии высоких контактных нагрузок и циклического

нагружения. Изнашивание их рабочих поверхностей происходит как

попадающими в зону трения абразивными частицами, так и за счёт

5

усталостного выкрашивания поверхностных микрообъёмов металла из за многократного их деформирования и передеформирования.

Повысить эксплуатационную стойкость этих деталей возможно при плазменной поверхностной закалке наиболее нагруженных участков их поверхностей. При этом упрочнённый слой создаётся в поверхностных объёмах детали, и для его формирования не требуется дополнительного расхода материалов.

Цель работы: установить влияние режимов плазменно-порошковой наплавки и плазменной закалки на закономерности формирования структуры, химического и фазового составов, износостойкость поверхностных слоев на углеродистых сталях и разработать на этой основе технологию поверхностного упрочнения деталей металлургического оборудования.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- на основе закономерностей влияния легирующих элементов на твёрдость и износостойкость литых высокоуглеродистых сплавов, а также процессов, происходящих в сварочной ванне при плазменной наплавке, выбрать состав присадочного порошкового материала, позволяющего производить наплавку износостойких покрытий на углеродистые стали без образования трещин;

- исследовать взаимосвязь химического, фазового состава и структуры плазменно-закалённых и наплавленных слоёв на углеродистых сталях с режимами их получения;

- определить влияние режимов плазменно-порошковой наплавки и закалки на твёрдость, микротвёрдость отдельных структурных составляющих и износостойкость покрытий;

- разработать и внедрить эффективную технологию бездеформационной плазменно-порошковой наплавки покрытий и плазменной закалки применительно к деталям металлургического оборудования, работающих в условиях абразивного изнашивания.

Научная новизна.

- Для получения покрытий на углеродистых сталях высокой износостойкости предложен состав порошкового материала для плазменно-порошковой наплавки, содержащий: 3,1...3,3 % углерода, 18,0...20,0 % хрома, 3,0...4,0 % ванадия, 0,4...1,0 % марганца, 0,2...0,6 % кремния гранулометрическим составом 180...360 мкм, при использовании которого формируются качественные покрытия без пор и трещин.

- Установлено, что плазменная закалка двудуговым плазмотроном стали 45 приводит к формированию упрочнённого слоя со свойствами, превосходящими аналогичные свойства после лазерной или обычной плазменно-дуговой закалки: глубина упрочнённого слоя превышает 1600 мкм, а его твёрдость составляет 621ЖС.

- Установлены закономерности формирования структуры и свойств при плазменно-порошковой наплавке порошком предложенного состава на подложку из стали 45. Показано, что в зависимости от тепловложения и скорости кристаллизации в покрытиях формируется три типа структур: доэвтектическая, эвтектическая или заэвтектическая при неизменном составе присадочного порошка.

- Показано, что введение дополнительных технологических воздействий на сварочную ванну - модуляции тока и принудительного охлаждения подложки, позволяет эффективно управлять структурообразованием покрытий при плазменно-порошковой наплавке и получать направленно-ориентированную структуру, обладающую максимальной ударно-абразивной и абразивной износостойкостью.

Достоверность результатов работы обеспечивается корректностью поставленных задач, применением апробированных методик исследований и современного оборудования, необходимым и достаточным количеством экспериментальных данных для статистической обработки и сопоставления с данными других авторов.

Практическая значимость работы состоит в том, что разработана технология плазменной закалки деталей подшипниковых узлов прокатных станов. Внедрение разработанной технологии плазменной закалки на ЗАО «МПС-Маш» (г. Магнитогорск) позволило исключить дорогую и неэффективную традиционную технологию термической обработки с печным нагревом, что подтверждено актом внедрения. По результатам эксплуатационных испытаний, проведённых в ЛПЦ-10 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат», стойкость деталей подшипниковых узлов возросла в 1,7.. .2,0 раза, что подтверждается актом испытаний.

Разработана технология плазменно-порошковой наплавки штоков гидроцилиндров малого диаметра, заключающаяся в нанесении на изношенные штоки износостойкого покрытия системы Fe-C-Cr-V. Подтвержденный экономический эффект от внедрения технологии на ООО «ТехНаМет» (г. Магнитогорск) составил более 3 млн. рублей в год (в ценах 2011г.).

Разработана конструкция и изготовлен двудуговой плазмотрон для плазменной закалки и плазменно-порошковой наплавки, позволяющий получать глубину закалённого слоя, превышающую глубину закалённого слоя после лазерной или обычной плазменно-дуговой закалки.

Результаты работы используются в учебном процессе ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова» при подготовке бакалавров, обучающихся по направлению 150105 «Металлургия».

На защиту выносятся:

1. Химический и гранулометрический составы порошкового материала для плазменно-порошковой наплавки, содержащий: 3,1...3,3 % углерода, 18,00...20,00 % хрома и 3,00...4,00 % ванадия, 0,4... 1,0 % марганца, 0,2...0,6 % кремния дисперсностью 180...360 мкм.

2. Экспериментальные данные по исследованию влияния режимов наплавки на параметры структуры, фазовый и химический составы покрытий,

твердость и износостойкость при испытании на абразивное и ударно-абразивное изнашивания.

3. Особенности структуры и свойства покрытий при плазменно-порошковой наплавке с дополнительными технологическими воздействиями на сварочную ванну.

4. Результаты исследования фазового состава, структуры и износостойкости упрочненного слоя на стали 45 после плазменной закалки двудуговым плазмотроном и связь режимов плазменной закалки со свойствами поверхности.

Структура и объём работы.

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов по работе, списка используемой литературы и приложений. Работа содержит 136 страниц, 8 таблиц, 52 рисунка, 4 приложения, список литературы из 122 наименований.

Заключение диссертации по теме «Металловедение и термическая обработка металлов», Нефедьев, Сергей Павлович

7. Результаты работы используются в учебном процессе ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова» при подготовке бакалавров, обучающихся по направлению 150105 «Металлургия», что подтверждено актом внедрения (прил. 4).

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Нефедьев, Сергей Павлович, 2012 год

Список используемой литературы

1. Переплётчиков Е.Ф., Рябцев И.А. Плазменно-порошковая наплавка деталей запорной арматуры различного назначения // Автоматическая сварка. 2007. №4. С. 57-61.

2. Пыкин Ю.А., Садчиков К.Г. и др. Применение плазменно-порошковой наплавки для восстановления дисковых ножей // Материалы международной конференции «Сварка, реновация, триботехника». 2007. Т.1. С. 53-55.

3. Романов С.Р. и др. Технология плазменно-порошковой наплавки клапанов двигателей автомобиля «ВАЗ» // Сварочное производство. 2005. № 2. С. 33-40.

4. Сом А.И., Кривцун И.В. Лазер + плазма: поиск новых возможностей в наплавке // Автоматическая сварка. 2000. № 12. С. 36-41.

5. Лащенко Г.И. Плазменное упрочнение и напыление К.: Экотехнология, 2003. 64 с.

6. Крагельский И.В. Трение и износ М.: Машгиз, 1962. 163 с.

7. Крагельский И.В. Об усталостной природе износа твёрдых тел. - В кн.: Вопросы механической усталости. М.: Наука, 1964. 220 с.

8. Гладкий П.В., Переплётчиков Е.Ф., Рябцев И.А. Плазменная наплавка. К.: Экотехнология. 2007. 292 с.

9. Корягин Ю.Д., Демеке Нигусе Тадеге. Структура и свойства литых высокоуглеродистых хромованадиевых сплавов, обработанных на вторичную твёрдость // Вестник ЮУрГУ. 2005. №10. С. 85-88.

10. Банных O.A. и др. Карбидно-интерметаллидное упрочнение немагнитных сталей // МиТОМ. 1978. № 6. С. 12-16.

11. Петроченко Е.В.,. Емелюшин А.Н, Мирзаев Д.А., Мирзаева Н.М. Износостойкость инструмента из легированных хромистых чугунов, закалённых на вторичную твёрдость, при обработке неметаллических материалов // Известия Челябинского научного центра. 2001. вып1. С. 51-54.

12. Nieburg F. Kräfte im schweisslichtbogen. «Elektroschweissung». 1998. 168 p.

13. Radaker W. Rissbildung in niedriglegierten Stahlen durch schroffen temperaturwechsel. «Stahl und Eisen», 1994. 150 p.

14. Хрущов M.M. и др. Износостойкость и структура твёрдых наплавок. М.: Машиностроение, 1971. 94 с.

15. Рыбакова Л.М., Куксёнова Л.И. Структура и износостойкость металла. М.: Машиностроение, 1982. 212 с.

16. Заморуев Г.М. О теории изнашивания металлов. Свердловск: Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1946. 24 с.

17. Марченко Е.А. О природе разрушения поверхности металлов при трении М.: Наука, 1979. 118 с.

18. Куксёнова Л.И., Лаптева В.Г., Колмаков А.Г., Рыбакова Л.М. Методы испытаний на трение и износ: справ, изд. М.: Интермет Инжиниринг, 2001.152 с.

19. Попов B.C., Брыков Н.П. Влияние структуры металла на сопротивление абразивному изнашиванию // МиТОМ. 1966. № 3. С. 25-26.

20. Попов B.C., Брыков H.H. Структурные изменения в нестабильно-аустенитных сталях при абразивном изнашивании // МиТОМ. 1971. № 9. С. 5455.

21.Китайгора Н.И. Исследование износостойкости высокохромистых чугунов при ударно-абразивном износе // МиТОМ. 1975. № 5. С. 49-53.

22. Станчев Д.И. Влияние, структуры на упрочнение марганцовистого чугуна // МиТОМ. 1978. № 6. С. 54-55.

23. Красавчиков В.А., Соловьёва Л.И. Влияние никеля и азота на структуру, технологичность и механические свойства высокохромистого наплавленного металла//МиТОМ. 1984. №10. С. 21-23.

24. Гаркунов Д.Н. Триботехника. М.: Издательство МСХА, 2002. 632 с.

25. Нефедьев С.П., Емелюшин А.Н., Петроченко Е.В. и др. Упрочнение серого чугуна поверхностным отбелом при микроплазменном оплавлении // Современные технологии обработки металлов с применением инструментов из сверхтвёрдых материалов - новые технологии и направления: Сб. научн. тр. Вып.З. Магнитогорск: ГОУ ВПО МГТУ, 2010. С. 80-87.

26. Сидоров А.И. Восстановление деталей машин напылением и наплавкой. М.: Машиностроение, 1987. 192 с.

27. Шевченко О.И. Управление структурой, составом и свойствами покрытий при плазменной наплавке. Нижний Тагил: НТИ(ф) УГТУ-УПИ, 2006. 290 с.

28. Соснин H.A., Ермаков С.А., Тополянский П.А. Плазменные технологии. Сварка, нанесение покрытие, упрочнение. М.: Машиностроение, 2008. 406 с.

29. Ильичёв М.В. Формирование структуры и свойств при плазменной наплавке износостойких покрытий на медь и высокоуглеродистую, марганцовистую стали: дис. канд. тех-наук / Ильичёв M.B. - М.: ЦНИИЧЕРМЕТ им. И.П. Бардина, 2007. 161 с.

30. Рыжкин A.A., Илясов A.B. Фазовый состав металломатричных композитов системы «Fe-W-C», , формируемых плазменным осаждением // Вестник ДГТУ. 2007. Т.7. №2. С.169-176.

31. Фрумин И.И. Плазменная наплавка хромоникелевых сплавов, легированных кремнием и бором // Автоматическая сварка. 1968. № 9. С. 23-25.

32. Нефедьев С.П., Емелюшин А.Н., Петроченко Е.В. Ударно-абразивная износостойкость азотистых хромо-марганцевых наплавок / Высокие технологии, образование, промышленность. Т.1: сб. статей 11 международной научн.-практ. конф. «Фундаментальные и прикладные исследования, разработка и применение высоких технологий в промышленности». Под ред. А.П. Кудинова. СПб.: Издательство Политехнического университета. 2011. С. 403-404.

33. Аманов С.Р., Каргнн A.B., и др. Влияние параметров модуляции на структуру и химический состав наплавленного слоя // Материалы конференции «Состояние и перспективы восстановления и упрочнения деталей машин», сборник 1. М.: Центральный Российский дом знаний, 1994. С. 23-24.

34. Самсонов Г.В., Упадхая Г.Ш., Нешпор B.C. Физическое материаловедение карбидов К.: Наукова думка. 1974. 455 с.

35. Нефедьев С.П., Емелюшин А.Н., Петроченко Е.В. и др. Исследование возможности применения плазменной закалки для повышения стойкости стали 40Х к абразивному износу // Материаловедение и термическая обработка металлов. Межд. сб. научн. трудов под ред. А.Н. Емелюшина й Е.В. Петроченко. Магнитогорск: ГОУ ВПО МГТУ, 2009. С. 44-49.

36. Шекуров A.B., Коротков В.А. Влияние полярности дуги на глубину и твёрдость слоя плазменной закалки стали 40Х // Сварочное производство. 2008. №7. С. 32-34.

37. Коротков В.А., Шекуров A.B. Исследование плазменной закалки // Сварочное производство. 2007. №8. С. 25-29.

38. Коротков В.А., Шекуров A.B., Бабайлов Д.С., Зотов A.C. Плазменная закалка чугунных штампов // Ремонт, восстановление, модернизация. 2007. №1. С. 31-34.

39. Бердников A.A., Филлипов М.А., Студенок Е.С. Структура закалённых углеродистых сталей после плазменного поверхностного нагрева // МиТОМ. 1997. №6. С. 2-4.

40. Самотугин С.С., Ковальчук A.B., Новохоцкая А.И. и др. Упрочнение инструмента из быстрорежущих сталей обработкой плазменной струёй // МиТОМ. 1994. № 2. С. 5-8.

41. БаланОвский А.Е. Плазменное поверхностное упрочнение металлов. Иркутск: Издательство ИрГТУ. 2006. 180 с.

42. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением. Под ред. акад. Б.Е. Патона. М.: Машиностроение, 1974. 768 с.

43. Ed. J. F. Ready 11 Handbook of laser processing. - Orlando: Laser Institute of America. Magnolia publ. Inc., 2001. 715 p.

44. Кидин И.Н., Андрюшечкин В.И. и др. Электрохимико-термическая обработка металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1978. 320 с.

45. Минкевич А.Н. Химико-термическая обработка металлов и сплавов. М.: Машиностроение, 1965. 492 с.

46. Кривенко Ю.А. Восстановление защиты винтовой плоскости шнеков осадительных шнековых центрифуг // Экология производства. 2006. № 10. С. 48-53.

47. Полевой С.Н., Евдокимов В.Д. Упрочнение металлов. М.: Машиностроение, 1986. 320 с.

48. Термическая обработка в машиностроении. Справочник. Под ред. Ю.М. Лахтина и Л.Г. Рахштадта. М.: Машиностроение, 1980. 783 с.

49. Плазменные процессы в металлургии и технологии неорганических материалов / отв. ред. Б.Е. Патон. М.: Наука, 1973. 243 с.

50. Исакаев Э.Х., Катаржис В.А., Тюфтяев А.С. Плазмотрон для наплавки, Сборник статей ВИМИ «Научно-технические достижения». 1994. С. 28-30.

51. Сомов А.И., Тихоновский М.А. Эвтектические композиции. М.: Металлургия, 1975. 304 с.

52. Копылов Д.Ю., Перевезенцев Б.Н., Аманов С.Р. Влияние модуляции тока при плазменно-порошковой наплавке на состав наплавленного слоя выпускных клапанов двигателей ВАЗ // Сборник статей международной научно-технической конференции «Современные материалы и технологии -2002». Пенза. 2002. С. 42-50.

53. Войнов Б.А. Износостойкие сплавы и покрытия. М.: Машиностроение, 1980.120 с.

54. Сварка в машиностроении: Справочник в 4-х т. / Редкол.: Г.А. Николаев (пред.) и др. М.: Машиностроение, 1978. 504 с.

55. Лившиц Л.С. Металловедение для сварщиков. М.: Машиностроение, 1979. 253 с.

56. Лившиц JI.C., Хакимов А.Н. Металловедение сварки и термическая обработка сварных соединений. М.: Машиностроение, 1989. 336 с.

57. Цыпин И.И. Белые износостойкие чугуны. Структура и свойства. М.: Металлургия, 1983. 176 с.

58. Гарбер М.Е. Износостойкие белые чугуны: свойства, структура, технология, эксплуатация. М.: Машиностроение, 2010. 280 с.

59. Лившиц Л.С., Гринберг H.A., Куркумелли Э.Г. Основы легирования наплавленного металла. М.: Машиностроение, 1969. 188 с.

60. Гарбер М.Е. Отливки из белых износостойких чугунов. М.: Машиностроение, 1972. 112 с.

61. Гарбер М.Е., Леви Л.И., Цыпин И.И. Влияние структуры на износостойкость белых чугунов // МиТОМ. 1968. № 11. С. 48-52.

62. Геллер Ю.А. Инструментальные стали. М.: Металлургия, 1975. 584 с.

63. Попов B.C., Брыков Н.П. Сопротивляемость чугунных отливок абразивному износу// Литейное производство. 1965. № 8. С. 4-5.

64. Щулепникова А.Г. Абразивный износ и микроструктура стали // Металловедение и термическая обработка металлов. 1962. № 10. С. 5-8.

65. Марукович Е.И., Карпенко М.И. Износостойкие сплавы. М.: Машиностроение, 2005. 428 с.

66. Ткачёв В.Н., Фиштейн Б.М., Казинцев Н.В., Алдырев Д.А. Индукционная наплавка твёрдых сплавов. М.: Машиностроение, 1970. 183 с.

67. Левинский Ю.В. Внутреннеокисленные и внутреннеазотированные наноматериалы. М.: Экомет, 2007. 400 с.

68. Колмаков А.Г., Терентьев В.Ф., Бакиров М.Б. Методы измерения твёрдости: справ, изд. М.: Интермет Инжиниринг, 2005. 150 с.

69. Щулепникова А.Г., Иванцов Г.И. Сопротивление абразивному изнашиванию легированного аустенита и полученной из него феррито-карбидной смеси // МиТОМ. 1964. №7. С. 35-41.

70. Беликова H.A., Гринберг H.A., Пружанский Л.Ю. Сплавы для наплавки

деталей землеройных машин // МиТОМ. 1970. №3. С. 37-38.

127

71. Колокольцев В.М., Бахметьев В.В., Вдовин К.Н. и др. Абразивная износостойкость литых сталей и чугунов. Магнитогорск: Мини Тип, 1997.148 с.

72. Крагельский И.В. Износ как результат повторной деформации поверхностных слоев //Известия Вузов. Физика. 1959. № 5. С. 12-19.

73. Крагельский И.В., Непомнящий Е.Ф. Об усталостном механизме изнашивания при упругом контакте // Известия АН СССР. Механика и машиностроение. 1963. № 5. С. 35-39.

74. Rozeany L. Fatigue Wear äs a Rate Process. - Wear, 1963. v. 6. № 5. 84 p.

75. Аксёнов А.Ф. Трение и изнашивание металлов в углеводородных жидкостях. М.: Машиностроение, 1977. 152 с.

76. Линник В.А., Онегина А.К., Андреев А.И. и др. Поверхностное упрочнение сталей методом плазменной закалки // МиТОМ. 1983. № 5. С. 2-5.

77. Донской A.B., Клубникин B.C. Электроплазменные процессы и установки в машиностроении. Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1979. 221 с.

78. Кудинов В.В. Плазменные покрытия. М.: Наука, 1977. 184 с.

79. Дресвин С.В., Бобров A.A., Лелёвкин В.М. ВЧ- и СВЧ- плазмотроны. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1992. 319 с.

80. Коротеев A.C., Миронов В.М., Свирчук Ю.С. Плазмотроны: конструкции, характеристики, расчёт. М.: Машиностроение, 1993. 296 с.

81. Плазмотрон для плазменной закалки. Бердников A.A., Безносков Д.В., Бердников A.A. RU. Заявка: 2009137574/22, 25.09.2009 Н05Н1/26 C21D1/00, опубл.: 10.06.2010.

82. Воронков Б.В., Колокольцев В.М., Петроченко Е.В. Комплексно-легированные белые износостойкие чугуны. Челябинск: Печатный салон «Издательство РЕКПОЛ», 2005. 178 с.

83. Жуков A.A., Сильман Г.И., Фрольцов М.С. Износостойкие отливки из комплексно-легированных белых чугунов. М.: Машиностроение, 1984. 104 с.

84. Гречкин В.Т., Гринберг H.A. Наплавочные материалы для деталей, эксплуатируемых в условиях абразивно-ударного износа // в сб. Металлические электроды для сварки и наплавки. М.: Стройиздат, 1997. С. 14-18.

85. Любарский И.М., Палатник Л.С. Металлофизика трения. М.: Металлургия, 1976. 176 с.

86. Горелик С.С., Расторгуев Л.Н., Скаков Ю.А. Рентгенографический и электроннооптический анализ. М.: Металлургия, 1970. 366 с.

87. Борисенок Г.В., Побережный C.B., Витязь H.A. Износостойкие многокомпонентные карбидные покрытия на твёрдых сплавах // МиТОМ. 1987. № 3. С. 45-49.

88. Великих B.C., Гончаренко В.П., Зверев А.Ф., Картавцев B.C. Остаточные напряжения в углеродистых сталях после поверхностного упрочнения излучением С02-лазера//МиТОМ. 1985. №4. С. 9-12.

89. Барвинок В.А. Управление напряжённым состоянием и свойства плазменных покрытий. М.: Машиностроение, 1990. 384 с.

90. Самотугин С.С., Мазур В.А. Остаточные напряжения в инструментальных сталях после плазменного упрочнения с оплавлением поверхности // Сварочное производство. 2006. № 8. С. 20-26.

91.Пузряков А.Ф., Тарасов В. А., Ликин Н.Ю., Балдаев Л.Х. Теплофизическая модель и расчёт остаточных напряжений в газотермических покрытиях// Технология машиностроения. 2006. № 3. С. 39-44.

92. Белозёров В.В., Тананко И.А., Махатилова А.И. Определение содержания углерода в мартенсите закалённой и отпущенной стали // Заводская лаборатория. 1980. № 10. С. 909-911.

93. Брусиловский Б.А., Заблоцкий В.К., Иванов Ф.И. Определение напряжений в закалённых сталях // Заводская лаборатория. 1976. № 1. С. 27-32.

94. Рыкалин H.H. Расчёты тепловых процессов при сварке. М.: ГНТИ машиностроительной литературы, 1951. 296 с.

95. Фрумин И.И. Автоматическая электродуговая наплавка. Харьков:

ГНТИ по черной и цветной металлургии, 1961. 421 с.

129

96. Несовершенства кристаллического строения и мартенситные превращения: сб. Под ред. А.Н.Чернова. М.: Наука, 1972. 234 с.

97. Гордиенко JI.K. Субструктурное упрочнение металлов и сплавов. М.: Наука, 1973. 223 с.

98. Конструкционные материалы: справочник. Б.Н. Арзамасов, В.А. Брострем, H.A. Буше и др. М.: Машиностроение, 1990. 688 с.

99. Металловедение и термическая обработка стали: справ, изд. в 3-х т. / Под общ. ред. M.JI. Бернштейна и А.Г. Рахтштадта. М.: Металлургия, 1983. 452 с.

100. Шадров Н.Ш., Коршунов Л.Г., Черемных В.П. Влияние Mo, V, Nb на абразивную износостойкость высокопрочного чугуна // МиТОМ. 1983. № 4. С. 33-37.

101. Иванько A.A. Твёрдость: справочник. К.: Книжная фабрика «Октябрь». 1969. 125 с.

102. Петроченко Е.В. Влияние фазового состава на износостойкость отливок из белого чугуна // Литейщик России. 2002. № 9. С. 12-16.

103. Журавлёв Л.Г., Демеке Нигусе Тадеге, Корягин Ю.Д. Износоустойчивость литых высокоуглеродистых сталей при абразивном изнашивании // Вестник ЮУрГУ. 2005. № 10. серия Металлургия. № 6.С. 89-91.

104. Корягин Ю.Д., Демеке Нигусе Тадеге. Структура и свойства литых высокоуглеродистых хромованадиевых сплавов, обработанных на вторичную твёрдость // Вестник ЮУрГУ. 2005. №10. серия Металлургия, вып. 6. С. 85-88.

105. Мирзаева Н.М., Емелюшин А.Н., Мирзаев Д.А. Влияние ориентировки и дисперсности карбидов на износостойкость литого инструмента из хромистого чугуна // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1983. №4. С. 72-75.

106. Рожкова Е.В., Гарбер М.Е., Цыпин И.И. Влияние Мп на превращение аустенита белых хромистых чугунов // МиТОМ. 1981. №1. С. 48-51.

107. Рожкова Е.В., Михайловская С.С., Цыпин И.И. Особенности фазовых

превращений в высокохромистых чугунах // МиТОМ. 1983. № 4. С. 29-32.

130

108. Толстов И.А., Коротков В.А. Справочник по наплавке: справ, изд. Челябинск: Металлургия, Челябинское отделение, 1990. 384 с.

109. Ткачёв В.Н. и др. Индукционная наплавка твёрдых сплавов. М.: Машиностроение, 1970. 183 с.

110. Ефимов О.Ю., Иванов Ю.Ф., Юрьев А.Б., и др. Формирование и эволюция наноструктуры при плазменном упрочнении чугунных валков и эксплуатации // Проблемы чёрной металлургии и материаловедения. 2009. №1. С. 101-107.

111. Kozyrev А. V.,. Korolev Yu. D, Mesyats G. A. Field emission processes and the glow-to-arc transition Zh. Tekh. Fiz., 1987. vol. 57, no. 1. P. 58-64.

112. Karin Graf, Ana Sofia Climaco D'Oliveira. Microstructural stability and wear performance of a Ni based alloy PTA coating // Coating technology. 2001. № 106. P. 156-161.

ПЗ.Нефедьев С.П., Емелюшин A.H., Петроченко E.B., Шекунов E.B. Влияние азота на структуру и ударно-абразивную износостойкость хромомарганцевых наплавок // Инновационные материалы и технологии в машиностроительном производстве: материалы Всероссийской научн.-практ. конф. Отв. ред. A.A. Веселовский. Орск: Издательство ОГТИ. 2011. С. 82-86.

114. ГОСТ 23.208-79. Метод испытания материалов на износостойкость при трении о нежёстко закреплённые абразивные частицы.

115. Григорьянц А.Г., и др. Получение мелкокристаллических и аморфных структур на поверхности массивных образцов с помощью непрерывного лазера //МиТОМ. 1985. № п. С. 17-20.

116. Нефедьев С.П. Применение плазменной закалки для упрочнения бандажей валков коксовых дробилок / Инновации молодых учёных: сб. докл. на 66-ой научн.-техн. конф. Магнитогорск: ГОУ ВПО МГТУ. 2008. С. 14-19.

117. Емелюшин А.Н., Петроченко Е.В., Нефедьев С.П. и др.

Исследование структуры и свойств плазменно-упрочнённых ножей холодной

резки металла / Инновационные технологии размерной обработки с

применением инструментов из сверхтвёрдых материалов и упрочнения

131

изделий: Сб. научи, тр. Вып. 4. Магнитогорск: ФГБОУ ВПО МГТУ. 2011. С. 35-39.

118. Нефедьев С.П., Емелюшин А.Н., Петроченко Е.В. и др. Повышение стойкости бандажей коксовых дробилок упрочнённых плазменноструйной закалкой / Технологическая механика материалов. Межвузовский сборник научных трудов под ред. С.А. Зайдеса. Иркутск: Изд-во ИрГТУ. 2008. С. 28-32.

119. Нефедьев С.П., Емелюшин А.Н., Петроченко Е.В. и др. Температурный режим обработки сталей плазменным источником тепла / Материаловедение и термическая обработка металлов. Межд. сб. научн. трудов под ред. А.Н. Емелюшина и Е.В. Петроченко. Магнитогорск: ГОУ ВПО МГТУ. 2009. С. 115-119.

120. Нефедьев С.П., Емелюшин А.Н., Петроченко Е.В., Шекунов Е.В. Применение низкотемпературной плазмы для модифицирования поверхности металлов /10 Международная научно-техническая Уральская школа-семинар металловедов - молодых учёных: материалы семинара. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. 2009. С. 378-380.

121. Нефедьев С.П., Емелюшин А.Н., Петроченко Е.В. и др. Формирование структуры и свойств зоны сплавления при плазменно-порошковой наплавке покрытия типа 250X15Г20С // Вестник МГТУ им.Г.И. Носова. 2011.№ 3. С. 70-73.

122. Нефедьев С.П., Емелюшин А. Н., Петроченко Е. В. Исследование структуры и ударно-абразивной износостойкости покрытий системы Fe—С— Cr—Mn—Si, дополнительно легированных азотом // Сварочное производство. 2011. № 10. С. 18-22.

АКТ ВННДРКНИЯ Результатов работ по договору Л» 09.02.16М! 1С

11о теме: «Разработка технических и технологических решений ДО повышению стойкости ; :;^йлоЖййФёй лодшшника^валка прокатного стана :

Ш^'Ш® 1 ^ «ммк»» : " :1

Краткое описание выполненной работы ;^ ^

1. Исследована структура и износостойкость сталей, применяющихся для изготовления деталей уплотнительных узлов подшипников прокатных валков в настоящее время. :: 2. Исследованы температурные условия работы деталей уплотнительных узлов

3Установлены зависимости Адаофс1|Щ0||тЯ при изнашивании от макрЩ:-мад^О-^^й^убг 3 етруййдаф^ .

4. Выявлены закономерности изнашивания упрочнённых деталей подшипниковых узлов

изнашивания и незначительной ударной

6. Исследована структура и износостойкость сталей упрочненных по различным режимам в

инструкции -==:^й^^й^овлдадаЙШЕ;;;-

уплотнительных узлов подшипников валков прокатных с танов. ^^ЙШЙЙ'

8. Изготовлена опытная партия деталей: крышка задняя клети 7-*-10, втулка дистанционная о,, а кдетй^11^|Згуйрй1нШйЩ

9. Проведены оньттно-промышленные испытания изготовленных деталей. Г

Полученный результат

'■■¿йЙрЩдещ^ деталей . уплотнительных узлов

^ показали; что срок службы деталей упрочнённых плазменной закалкой по предложенным режимам составляет 2-КЗ месяца, тогда как, срок службы деталей,технологии, применяемой в настоящее в|е|Щйнёг

применяемых в настоящее время. Стоимость деталей, изготовленных с применением плазменного упрочнения на К): 20% ниже деталей, изготовленных и упрочненных по стандартной технологии.^ применяющейся в настоящее время.

Ответственный исполнитель

С.Ш. НефЬдьев

Исполнительный директор ЗАО «МПС-Маш»

Л.И. Рузанов

Главный технолог ЗАО «МПС-Маш»

И.И. Краснопёрой

УТВЕРЖДАЮ

ж^.....

Главный прокатчик ОАО «ММК»

О.В. Казаков

Щйг«.:

АКТ

результатов жсплу атзционных испытаний деталей подшипниковых узлов упрочнённых

плазменной закалкой

Описание работы

В период 2009 ro.ua в условиях ЛПЦ-Ю ОАО «ММК» были испытаны дистанционные втулки подшипниковых опор рабочих валков 11... 13 клетей установленных с приводной стороны в количестве 10шт., упрочнённые плазменной закалкой по результатам диссертационной работы Нефедьева С.П. Полученный результат

Дистанционные втулки после упрочнения плазменной закалкой соответствуют эксплуатационным требованиям.

По результатам эксплуатационных испытаний упрочнённые плазменной закалкой дистанционные втулки имели стойкость в 1,7...2,0 раза превышающую стойкость втулок без плазменной закалки (изготовленных по традиционной технологии).

Результаты работы могут быть рекомендованы для повышения эксплуатационных характеристик деталей и узлов прокатного оборудования, подверженных абразивному износу и износу трением.

ГОУ ВПО «МГТУ»

ОАО «ММК»

Емелюшин А.Н. проф., д.т.11., зав. каф.

Нефедьев С.П. ассистент каф. МиТОМ

И.В. Казаков начальник ЛПЦ-

A.B. Кузнецов зам, ';■' начааЩ: ЛПЦ-10 ОАО

B.Ю. Иванов ст. мастер ВШО

УТВЕРЖДАЮ

Главный инженер ООО «ТехНаМет»

А.В. Васючков

2011 г.

АКТ ВНЕДРЕНИЯ технологии плазменно-поротковой наплавки штоков гидроцилиндров

В условиях ООО «ТехНаМет» была внедрена технология илааденно-порошковой наплавки штоков гидроцилиндров малого диаметра, разработанная С.II. Нефедьевым.

Плазменно-порошковая наплавка позволяет восстанавливать штока диаметром от 20мм и более, без возникновения короблений. Восстановленные штока показывают удовлетворительную шлифуемость. ^

Разработанная технология удовлетворяет условиям серийного производства и обеспечивает высокую экономическую эффективность. Экономический эффект от внедрения технологии плазменно-порошковой наплавки, составляет 300 000-00 рублей в месяц.

Восстановленные плазменно-порошковой наплавкой штока соответствуют чертежным требованиям к твёрдости и качеству поверхности.

Результаты работы могут быть исполшованыгпри восстановлении деталей вращения типа вал диаметром от 20 до 450 мм, к которым предъявляются высокие требования по эксплуатационной и коррозионной стойкости.

ГОУ ВПО«МГТУ»

ООО «ТехНаМет»

УТВЕРЖДАЮ; Первый проректор

ФГБОУ ВПО «МГТУ им, Г.И, Носова»

__Г.И. Платов

« /6 »' о ч 2012 г.

АКТ

об-использовании в учебном процессе ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И, Носова» результатов диссертационной работы Нефедьева Сергея Павловича

Результаты диссертационной работы Нефедьева Сергея Павловича «Особенности структуры и свойства поверхностных слоев углеродистых сталей, е плазменным упрочнением и наплавкой комплексно-легированным белым чугуном» выполненной на кафедре Материаловедения и термической обработки: металлов ФГБОУ ВГЮ «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова» внедрены в учебный процесс на основании рекомендаций методической комиссии факультета технологий и качества.

Материалы диссертационных, исследований включены в курсы лекций по дисциплинам ОПД.Ф.04 «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» и ОПД.Ф.08 «Методы контроля и анализа веществ», бакалавров обучающихся по специальности 150105 «Металловедение и термическая обработка металлов». Кроме того, они используются в научно-исследовательской работе студентов, курсовом и дипломном проектировании,

Использование материалов диссертационной работы: Нефедьева Сергея Павловича позволяет более полно и наглядно раскрыть студентам особенности формирования структуры и свойства углеродистых сталей после плазменной закалки и плазменно-норошковой наплавки износостойкими покрытиями.

Председатель .методической комиссии, декан факультета технологий и качества, профессор, д.т.н.

^■^¿.¿j^j^ Mg_ В.М. Салганнк

Заведующий кафедрой: «Материаловедение и термическая обработка металлов», профессор, д .т.н.

;