Влияние вакуумно-диффузионного упрочнения на стойкость штампового инструмента для горячего деформирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.01, кандидат технических наук Кравцова, Елена Александровна

• Кравцова, Елена Александровна
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Кравцова, Елена Александровна

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ ШТАМПОВ ДЛЯ ГОРЯЧЕГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ

1.1. Виды износа, причины выхода из строя и основные направления повышения стойкости штампов для горячего деформирования

1.2. Способы диффузионного упрочнения штампов и пути их совершенствования

1.2.1. Однокомпонентное насыщение штампов

1.2.2. Комплексное насыщение штампов

1.3. Выводы и определение направлений научных исследований

1.4. Основные задачи исследований

2. ОБОРУДОВАНИЕ, ОСНАСТКА, ПРИБОРЫ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Вакуумно-термическое оборудование

2.2. Материалы, оснастка, приборы и методика исследований

2.3. Обоснование выбора типового представителя для проведения исследований в промышленных условиях ^4

2.4. Режимы вакуумно-диффузионного насыщения

2.5. Свойства поверхностных слоев штампового инструмента

2.6. Доверительная оценка результатов экспериментальных

66

исследований

2.7. Методика расчета коэффициентов взаимной диффузии в

бинарной системе

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЁВ ПОСЛЕ ВАКУУМНО-ДИФФУЗИОН-

НОГО УПРОЧНЕНИЯ ШТАМПОВОЙ СТАЛИ ДЛЯ ГОРЯЧЕГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ

3.1. Вакуумно-диффузионное хромирование

3.1.1. Микроструктурные исследования и измерение микротвёрдости

3.1.2. Рентгеноструктурные исследования ^7

3.1.3. Микрорентгеноспектральные исследования

3.1.4. Результаты расчета коэффициентов диффузии при

95

вакуумной металлизации

3.2. Вакуумно-диффузионная цементация

3.3. Вакуумно-диффузионное борирование

3.4. Вакуумно-диффузионное карбохромирование

3.5. Исследование влияния термоциклирования на процесс карбохромирования

3.6. Комплексное насыщение хромом и бором

3.7. Многокомпонентное насыщение штамповой стали

3.8. Выводы по результатам лабораторных исследований 134 4. РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНЫХ ТИПОВЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ВАКУУМНО-ДИФФУЗИОННОГО УПРОЧНЕНИЯ ШТАМПОВ ДЛЯ ГОРЯЧЕГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ

4.1. Основные положения, заложенные в основу разработки эффективных технологий упрочнения штампов

4.2. Разработка технологий однокомпонентного вакуумно-диффузионного упрочнения

4.3. Разработка технологий; двухкомпонентного вакуумно-диффузионного упрочнения,

4.4. Разработка технологии трехкомпонентного вакуумно-диффузионного упрочнения и последующей термической обработки

4.4.1. Подготовка изделий к упрочнению и изготовление вставок диффузанта

4.4.2. Операции упрочнения и методы контроля

4.5. Взаимосвязь технологий вакуумно-диффузионного упрочнения с общей технологией изготовления штампов в условиях АОгАВТОВАЗм150

4.6. Выводы по разработке эффективных типовых технологий вакуумно-диффузионного упрочнения штампов

5. РЕЗУЛЬТАТЫ СРАВНИТЕЛЬНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ ОПЫТНОЙ ПАРТИИ ШТАМПОВОГО ИНСТРУМЕНТА, ПОДВЕРГНУТОГО РАЗЛИЧНЫМ СПОСОБАМ И РЕЖИМАМ ВАКУУМНО-ДИФФУЗИОННОГО УПРОЧНЕНИЯ

5.1. Цель и условия испытаний

5.2. Результаты испытаний и их анализ 5.3 Выводы по итогам промышленных испытаний

6. ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ СПОСОБА МНОГОКОМПОНЕНТНОГО ВАКУУМНО-ДИФФУЗИОННОГО УПРОЧНЕНИЯ ШТАМПОВ ДЛЯ ГОРЯЧЕГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ЛИТЕРАТУРА ПРИЛОЖЕНИЯ

I. Акт полезности диссертационной работы

II. Расчёт ожидаемого экономического эффекта от внедрения в Металлургическое производство АО "АВТОВАЗ" многокомпонентного (по схеме С-Сг-В) вакуумно-диффузионного упрочнения матриц для горячего выдавливания клапанов

154 154 156

171

182

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние вакуумно-диффузионного упрочнения на стойкость штампового инструмента для горячего деформирования»

ВВЕДЕНИЕ

Важнейшими направлениями технического прогресса в машиностроении являются: развитие таких передовых технологий, как применение высокоскоростной, в том числе жидкой изотермической безоблойной штамповки, горячей штамповки выдавливанием, и распространение горячей штамповки на область труднодеформируемых и малопластичных материалов, а также получение точных поковок, приближающихся по конфигурации, размерам и чистоте поверхности к готовым деталям.

Основной причиной, препятствующей развитию прогрессивных технологических направлений в горячей штамповке и внедрению их в производство, является недостаточная экономичность и работоспособность штампов. Стойкость штампов - один из показателей эффективности горячей штамповки. Расходы на штамповый инструмент (в процентах от себестоимости поковок) составляли в СССР 10...30%, во Франции - до 22%, а в США - 5... 15%. Наиболее высокие расходы на инструмент при горячем прессований (выдавливании) - 53% и выше [1]. Большие расходы на штампы могут значительно уменьшить эффективность горячей штамповки, получаемую за счет экономии металла.

Повышение точности поковок существенно уменьшает затраты на последующую механическую обработку, увеличивает коэффициент использования металла, исключает снятие в стружку наиболее плотных мелкозернистых периферийных зон заготовок и перерезание волокон, что улучшает служебные свойства деталей, повышает работоспособность машин, кроме того, при обработке точных поковок резанием устраняются перегрузки и вибрации инструмента, и тем самым обеспечиваются условия для нормальной работы автоматических линий механической обработки. Поэтому выпуск

поковок с повышенной точностью, а, следовательно, и готовностью, является самым крупным резервом повышения производительности труда в машиностроении. Автоматизация кузнечно-пггамповочного производства дает ощутимый экономический эффект только тогда, когда ее осуществляют на базе высокопроизводительного оборудования. Однако эффективность использования современного оборудования снижается вследствие недостаточной стойкости штампов. Эффективность работы поточной автоматической линии, на отдельных агрегатах которой необходимо заменять штампы через 1...2 часа, будет существенно снижена простоями на смену, настройку и разогрев штампового инструмента. В настоящее время имеется целый ряд тяжелонагруженных штампов (по величине удельных усилий, динамическим нагрузкам и температурным условиям), стойкость которых составляет всего несколько сот и даже несколько десятков поковок, т.е. в пределах одного - двух часов работы.

Повышение стойкости штампов позволяет сократить простои поточных автоматических линий и прогрессивных кузнечно-прессовых машин, устранить необходимость изготовления большого числа штампов-дублеров из-за частого ремонта оснастки и в итоге повысить производительность труда, коэффициент использования оборудования и снизить себестоимость продукции при одновременном улучшении ее качества. Таким образом, вопросы внедрения новых прогрессивных технологических процессов, высокопроизводительного кузнечно-прессового оборудования, эффективности автоматизации процессов обработки металлов давлением во многом зависят от коренного решения проблемы повышения стойкости штампов горячей штамповки, особенно при жестких термомеханических режимах штамповки, повышении требований к точности поковок и распространении горячей штамповки на область обработки труднодеформируемых материалов.

Проблема повышения стойкости штампов давно привлекает внимание большой группы учёных, исследователей, инженеров в области металлургии, металлографии, металловедения и обработки металлов давлением. Многое в этом направлении сделано такими учёными, как В.Я. Дубовой, А.Н. Брюханов, A.B. Ревельский, E.H. Бельский, Р.И. Томилин, Б.Ф. Трахтенберг, С.А. Довнар, М.А. Тылкин, А.П. Атрошенко, В.М. Фёдоров, Д.А. Васильев, Г.П. Тетерин и другие [1-9]. Однако новые требования к стойкости штампов придают ей дополнительную остроту. Поэтому проблема повышения стойкости штампов для тяжелонагруженных операций, несмотря на многочисленные поиски и результаты исследований, достигнутые за многие годы, до настоящего времени не имеет удовлетворительного решения и остаётся актуальной, имеющей большое научно-техническое и практическое значение.

Целью данной работы является повышение стойкости тяжелонагруженного штампового инструмента для горячего деформирования.

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ ШТАМПОВ ДЛЯ ГОРЯЧЕГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ

1.1. Виды износа, причины выхода из строя и основные направления повышения стойкости штампов для горячего деформирования

Штампы горячего деформирования в процессе эксплуатации находятся в сложных и жестких условиях нагружения, для которых характерны [7,9]: высокие значения действующих напряжений, уровень которых приближается к пределу текучести штамповых сталей; повышенные температуры гравюры штампов, близкие или в ряде случаев превосходящие температуры фазовых превращений штамповых сталей; циклические температурно-силовые воздействия от знакопеременных усилий деформирования, термических нагрузок, определяемых условиями нагрева и охлаждения штампов, а также напряжений, вызываемых фазовыми превращениями; химическое воздействие деформируемых материалов, которое особенно проявляется в процессе прессования и полужидкой штамповки.

В указанных условиях эксплуатации при горячей штамповке металла происходит интенсивный износ штампов. Если стойкость штампов выражать суммарным временем активного контакта с деформируемым металлом, то оно исчисляется лишь минутами. В этом отношении штампы не имеют равных среди других видов металлообрабатывающего инструмента Различают следующие виды износа штампов для горячего деформирования, определяющих их выбраковку [7,9]: смятие (пластическую деформацию инструмента, и, в первую очередь, поверхностного слоя гравюры), истирание (износ схватыванием I и II рода, абразивный и окислительный износ), разгарообразование (образование сетки разгарных трещин на рабочей поверхности штампов), хрупкое разрушение (появление трещин или отколов в

местах концентрации напряжений).

В работе [7] экспериментально установлено, что износ поверхности матриц при горячей штамповке выдавливанием состоит из трех стадий. На первой стадии приработки происходит активная притирка поверхностей (сглаживание микронеровностей) и насыщение контактной поверхности трещинами. При этом установлено, что трещины образуются уже при первых циклах штамповки, вследствие большого времени активного контакта и развития дополнительных касательных напряжений под влиянием сил трения. На второй стадии установившегося износа происходит развитие, а затем стабилизация трещин по механизму термомеханической усталости, имеет место пластическая деформация контактной поверхности, а также износ поверхности штампа за счет контактного схватывания, чему способствует наличие сетки разгарных трещин. На третьей стадии усиленного износа значительная пластическая деформация приводит к расклиниванию трещин и образованию крупных макродефектов типа борозд, которые предопределяют быстрое разрушение калибрующего очка.

Анализ причин выхода из строя штампов показывает, что стали, предназначенные для изготовления штампов горячего деформирования, должны обладать определенным комплексом эксплуатационных и технологических свойств [1,7,9].

К основным эксплуатационным свойствам относятся: высокая теплостойкость, износостойкость, сопротивление пластической деформации, разгаростойкость и сопротивление хрупкому разрушению. Иногда к эксплуатационным свойствам стали для штампов горячего деформирования условно относят также такие показатели, как твердость, сопротивление усталости, теплопроводность, окалиностойкость и другие.

К технологическим относят свойства материала для горячего

деформирования, облегчающие возможность обработки инструмента с заданными эксплуатационными свойствами при минимальных затратах: ковкость, закаливаемость, прокапиваемость, устойчивость против перегрева, окисления и обезуглероживания при термической обработке, против образования трещин при закалке и шлифовании, хорошая обрабатываемость.

Срок службы штамповой оснастки можно существенно повысить за счет придания материалу штампов соответствующих эксплуатационных свойств. Так, для уменьшения интенсивности изнашивания штампов сталь должна обладать высокими износостойкостью и теплостойкостью, для уменьшения смятия - высокими прочностью и теплостойкостью, для предотвращения поломок или образования крупных трещин - высокими сопротивлением хрупкому разрушению и прочностью, для уменьшения числа и размеров разгарных трещин - высокой разгаростойкостью. Эксплуатационные свойства штамповых сталей, предназначенных для разных технологических процессов горячей штамповки, не могут быть общими из-за разнообразия температурно-силовых условий горячего деформирования. Таким образом, необходима специализация штамповых сталей в зависимости от условий их эксплуатации и преимущественного вида износа [1,10-16]. Однако с целью уменьшения номенклатуры штамповых сталей и снижения общих расходов на инструмент на большинстве предприятий выбор всегда ограничен. Например, в АО "АВТОВАЗ" для изготовления матриц для горячего выдавливания применяется сталь 4Х5МФС (ГОСТ 5970-73).

Стойкость штампов для горячего деформирования зависит от многих взаимосвязанных факторов. Основные из них можно разделить на металлургические, конструктивные, технологические и эксплуатационные [5,9].

К металлургическим факторам относятся химический состав и качество штамповой стали, способ ее выплавки и разливки.

К конструктивным факторам относятся характер напряженного состояния штампа, формирующегося в процессе эксплуатации (изгиб, растяжение, смятие); направление течения металла по отношению к следам от чистовой механической обработки гравюры; место расположения гравюры (в подвижном или неподвижном блоке штамповой машины) и глубина ручья; размеры и группа сложности поковки (наличие выступающих элементов и концентраторов напряжений); соотношение между массой поковки и штампа; метод (облойный, безоблойный и др.) и способ (продольный, поперечный) штамповки; наличие заготовительных и черновых ручьев; преобладающий вид износа и кинетика изменения отдельных размеров гравюры; подогрев (способ, равномерность, конечная температура) и охлаждение штампов; применение вставок для быстроизнашивающихся участков гравюры и для всей гравюры.

К технологическим факторам относятся способ и технология получения штампового кубика, способ предварительного изготовления гравюры, технология отжима поковок, технология окончательной закалки и отпуска, технология доводки гравюры (шлифование, полирование пастой или алмазное, гидрополирование, электролитическое полирование и др.), технология поверхностного упрочнения гравюры (химико-термическая обработка, электроискровое упрочнение, обработка поверхности пластическим деформированием и др.).

К эксплуатационным факторам относятся кинематические и динамические особенности основного оборудования: мощность, состояние оборудования и настройки штампов; материал поковки, температурный интервал штамповки (температура начала и конца деформации); метод нагрева заготовок (стабильность и равномерность нагрева, наличие окалины на поверхности); удельные силы и распределение их по полости штампа, смазка пггампов(состав, способ подачи, равномерность покрытия контактной поверхности, механизм

действия); тепловой режим работы штампа (продолжительность цикла и отдельных его этапов, максимальная и минимальная температура на контактной поверхности, эффективность подогрева-охлаждения, скорость деформирования), надёжность удаления поковки из ручья, шероховатость поверхности поковки и припуск на последующую механическую обработку.

Отсюда следует, что на базе решения комплекса вопросов, включающих разработку конструкции штампов, создание высокопрочных, теплостойких и износостойких штамповых материалов и покрытий, эффективных смазок и охлаждающих жидкостей, возможна разработка прогрессивной технологии изготовления штампов. Развитие теории стойкости штампов должно быть неразрывно связано с достижениями в области металловедения, теплофизики, физики разрушения твердого тела, механики пластических деформаций, теории обработки металлов давлением и др.

Основной причиной выбраковки прессовых штампов при горячей пластической деформации, согласно [5], является развитие сетки разгарных трещин. Износ поверхности штампа с трещинообразованием происходит вследствие термической и термомеханической усталости.

Исследование влияния различных факторов на термическую и термомеханическую усталость штампов изложено в [5]. Согласно этим исследованиям установлены следующие основные закономерности: с повышением чистоты обработки поверхности штампа сопротивление термомеханической усталости стали снижается, с повышением температуры образцов, особенно выше 1100°С, разгаростойкость резко падает, аналогичная картина наблюдается и при увеличении дополнительных статических напряжений.

В работе [6] рассмотрено влияние термических, механических и термомеханических воздействий на процессы разрушения и упрочнения

штампов горячей обработки металлов, а также проведен анализ доминирующих факторов разрушения штампов горячей объемной штамповки, чтобы выявить пути повышения их стойкости по всем факторам. С.А. Довнар приходит к заключению, что наиболее важными в решении проблемы стойкости штампов являются выбор материалов и упрочняющей технологии, а также обеспечение термоустойчивости формообразующих элементов. Рассмотрим подробно влияние превалирующих факторов на стойкость штампов для горячего деформирования.

До недавнего времени считалось, что с помощью термообработки металлических материалов можно только регулировать соотношение прочностных и пластических свойств и что известным классическим способом термической обработки свойственно принципиально важное ограничение: неспособность повышать одновременно прочность и пластичность. А именно такое комплексное повышение характеристик прочности и пластичности наиболее эффективно для обеспечения надежной работы конструкционных и инструментальных материалов.

Способы термической обработки, состоящие традиционно из нагрева, выдержки и охлаждения, не только имеют ограничение по уровню прочности термообрабатываемых материалов, но и в значительной степени исчерпали свои возможности в получении новых структур и улучшении механических свойств. При обычных способах термической обработки сталей получается относительно крупнозернистая структура. Известно, чем мельче зерно, тем выше механическая прочность металла. Поэтому желательно получение мелкозернистой матрицы стали, что не всегда возможно при термической обработке. Выдержка при постоянной температуре не только ведет к росту зерна, но и создает условия теплового охрупчивания легированных сталей, что является еще одним фактором, снижающим прочность широко применяемых

легированных сталей и чугунов. Далеко не все возможности исчерпаны и при охлаждении сплавов в процессе термической обработки. Использование кинетического подхода к изучению металлов, то есть обращение основного внимания на кинетику процессов, происходящих в сплавах при нагреваниях, выдержках и охлаждениях, и попытки управлять этими процессами позволяют получать новые, порой неожиданные результаты.

Простым методом улучшения всего комплекса механических свойств металлов и сплавов, то есть, когда наряду с повышением показателей прочности, увеличиваются (или не снижаются) значения пластичности и вязкости, является термоциклическая обработка (ТЦО), сущность которой заключается в многократно повторяющихся термических воздействиях на металл путем ускоренных нагревов и охлаждений с повышенными скоростями [17-32].

Метод ТЦО качественно отличается от традиционного метода термической обработки тем, что в нем отсутствует такой параметр, как время выдержки при температуре нагрева, и вводится новый - оптимальное число термоциклов. ТЦО дает возможность повысить уровень прочности металлического материала, так как при термоциклировании получается относительно мелкозернистая структура. Например, термоциклическая обработка штамповых сталей приводит к увеличению стойкости штампового инструмента в 2...4 раза [17].

Благоприятное воздействие на механические свойства металла при ТЦО достигается, в основном, вследствие положительных структурных изменений, происходящих в металле при нагреве и охлаждении с высокой скоростью, и исключения отрицательного воздействия на структуру металла выдержки при температуре нагрева. При ТЦО конструкционных углеродистых сталей получают мелкозернистую и сверхмелкозернистую структуру, обладающую

большим запасом пластичности, их ударная вязкость увеличивается примерно на 50%. Твердость получается большая или равная твердости после традиционной закалки. Соответствующий отпуск позволяет снизить твердость до требуемого значения. Достоинствами ТЦО являются также возможность комплексного изменения прочностных характеристик металла, то есть получение в целом более высокого уровня конструктивной прочности, сокращение продолжительности всего процесса термической обработки и снижение энергетических затрат [33]. Основным недостатком ТЦО является сложность осуществления многоцикловой обработки, поэтому желательно ограничиться 3... 4 циклами.

Практика эксплуатации штампов показала, что в большинстве случаев их разрушение начинается с поверхности, поэтому применение поверхностного упрочнения является очень эффективным для повышения стойкости штампов.

Методы поверхностного упрочнения штампов можно разделить на три группы:

1) изменение структуры тонкого поверхностного слоя, например, наклепом, поверхностной закалкой;

2) полное изменение химического состава поверхности, например, наплавкой, металлизацией, плакировкой;

3) частичное изменение химического состава слоя диффузионным путем -химико-термической обработкой (ХТО).

Упрочнение штампов наклепом можно осуществить выдавливанием гравюры, обкаткой роликом, дробеструйной, гидроабразивной обработкой. Дробеструйная обработка приводит к образованию микрорельефа, который вызывает залипание поковок в штампе. Применение жестких режимов обработки поверхности дробью с последующей гидроабразивной зачисткой снижает коэффициент трения и износ штампов [6]. Однако увеличение

стойкости небольшое (не более 20-30%), так как при этом незначительно упрочняется поверхность штампа.

При газопламенной закалке и закалке ТВЧ особых изменений структуры по сравнению со структурой стали после объемной закалки нет, но при этом можно получить тонкий поверхностный слой более высокой твердости, чем после объемной закалки. Кроме того, уменьшается вероятность образования разгарных и хрупких трещин при высокой прочности и износостойкости поверхности. Один их главных положительных факторов - сжимающие напряжения в поверхностном слое. Увеличение стойкости при применении газопламенной закалки объясняется снижением шероховатости за счет образования окисной пленки и оплавления гребешков. Однако газопламенная поверхностная закалка штампов из-за нестабильности свойств поверхностного слоя может быть рекомендована только для мелких штампов с невысоким нагревом при эксплуатации [1].

Наибольшее увеличение стойкости (в 2...4 раза) без изменения химического состава поверхности получено при применении вторичной поверхностной закалки ТВЧ [1]. Но применение ТВЧ эффективно только в условиях крупносерийного производства штампового инструмента, так как при этом необходимо изготовлять дорогую и сложную оснастку и использовать генераторы ТВЧ.

Полное изменение химического состава поверхности можно производить наплавкой - электродуговой, газопламенной и электрошлаковой и др. При наплавке штампового инструмента для горячей объемной штамповки и прессования стойкости прессовых вставок увеличивается в 3,5...5 раз, стойкость высадочных пуансонов для болтов - в 3 раза, стойкость пуансонов при формовке, прошивке и калибровке колец подшипников - в 4...8 раз, стойкость бойков гидравлических прессов в 10 раз [6].

Для получения высокой износостойкости и прочности при высоких температурах наплавкой получают высоколегированный металл или сплав на поверхности штампов. Например, твердые сплавы типа сормайта наплавляют кислородно-ацетиленовыми горелками или ручной электродуговой наплавкой. Однако они очень дороги, малотехнологичны как при изготовлении электродов, так и при производстве наплавки и последующей механической обработке. Несмотря на высокую теплостойкость и износостойкость, наплавка твердым сплавом не всегда дает эффект для штампов горячего деформирования из-за большой склонности к трещинообразованию как при наплавке, так и при эксплуатации. Поэтому в практике наплавки наибольшее применение получили электроды, обеспечивающие наплавленный слой металла, близкий по химическому составу к высоколегированным сталям (игтамповым и быстрорежущим) типа 8ХЗГМС, 8Х5В18Ф, 2ХГМС и другим: [1].

Ручная электродуговая наплавка целесообразна при восстановлении сложной гравюры или упрочнении небольших участков штампа таких, как режущие кромки обрезных матриц и пуансонов. Кроме того, применение электродов с обычной сварочной проволокой и обмазкой, содержащей легирующие элементы, - простой и дешевый путь получения самого сложного по химическому составу наплавленного слоя. Однако ручная электродуговая наплавка имеет низкую производительность, малую стабильность качества слоя, так как до 20...30 % наплавленных ручным способом штампов имеют дефекты в виде пор, шлаковых включений, непроваров. Поэтому для наплавки крупногабаритных штампов целесообразно применять различные методы полуавтоматической и автоматической наплавки. Из многочисленных схем легирования при автоматической наплавке лучше наплавка легированной проволокой при применении обычного сварочного флюса, так как производство порошковой проволоки и керамического флюса ограничено. Наиболее

производительными методами автоматической наплавки являются наплавка ленточным порошковым электродом, обеспечивающая за один проход наплавку слоя толщиной 5...8 мм, и наплавка лежащим пластичным электродом (слой до 15 мм) [1].

Для наплавки значительного объема металла лучшим методом является электрошлаковая наплавка. При этом получается наплавленный слой, близкий по химическому составу к штамповым сталям марок 4Х5В2ФС, 4Х2В5ФМ, ЗХ2В8Ф, 5ХЗВ5ФМ, что объясняется применением в качестве электродов полос, прутков или перекованных отходов штампов. Увеличению стойкости штампов способствуют повышение чистоты и плотности переплавленного металла, благоприятная макроструктура наплавленного слоя, имеющего своеобразное дендритное строение, которое определяется условиями кристаллизации. Исследование физико-механических свойств переплавленного металла показало повышение его теплостойкости по сравнению с прокатанным, уменьшение анизотропии показателей прочности и пластичности, увеличение прочности и твердости при высоких температурах. Применение этого метода наиболее эффективно при массовом, централизованном производстве штампового инструмента, так как при этом необходима специальная оснастка [1]-

Металлизация поверхности штампов (никелирование, вольфрамирование, алитирование на глубину 0,3...0,7 мм напылением газовым пламенем или выдержкой в жидком алюминии) увеличивает стойкость штампов только на 25...50 % [1]. Применение гальванического твердого хромирования в 2...3 раза увеличивает срок службы штампа и улучшает извлекаемость поковок из штампа. Однако хромирование штампов с оптимальной толщиной покрытия 20...40 мкм все же не дает желаемого эффекта при сложной гравюре и резких переходах. В этих случаях хром в процессе эксплуатации штампа

растрескивается и отслаивается [6].

Нанесение защитных покрытий на гравюру штампа возможно также посредством плазменной обработки [6, 34]. Сущность обработки заключается в расплавлении и распылении тугоплавких материалов, например, сплава №-Сг-В-81 типа колмоной, посредством плазменной струи, которую получают продуванием плазмообразующего газа через электрическую дугу. Неудачи в этом развивающемся направлении можно объяснить только недостаточностью знаний и опыта [6].

Другой метод формирования защитного покрытия типа №-Сг-В-81 основан на нанесении на поверхность изделия суспензии (шликера), сушке и обжиге в среде аргона или вакууме. Толщина покрытия после одноразового нанесения составляет 0,15... 0,20 мм. Покрытия из порошковой смеси обеспечивают наряду с жаростойкостью высокую устойчивость к механическим и тепловым ударам [35].

Для увеличения стойкости молотовых штампов можно применить способ электроискрового покрытия гравюры твердым сплавом типа Т15К6 [36].

Известны также способы получения штампов в биметаллическом исполнении: сваркой разнородных сталей посредством нагрева и пластической деформации (во время горячей осадки и выдавливания гравюры, применением ВТМО), сваркой взрывом, штампо-литым исполнением. Стойкость полученных биметаллических вкладышей получалась выше стойкости вкладышей, целиком изготовленных из материала плакирующей части. Однако не исключается образование закалочных трещин вследствие высоких остаточных напряжений, возникающих в процессе выдавливания гравюры. А при производстве штампо-литого инструмента трудно обеспечить стабильность соединения основы с плакирующей заготовкой из-за несовершенства очистки поверхности от остатков шлака после высокотемпературного нагрева заготовки, что усложняет

технологический процесс [6].

В стадии развития находится одно из важнейших направлений в системе способов повышения стойкости и надежности штампов для горячего деформирования - ХТО. ХТО сочетает термическое и химическое воздействие с целью изменения химического состава, структуры и свойств поверхностного слоя металла или сплава. В обеспечении высокой стойкости пггампового инструмента особенно важную роль играют структура и свойства его поверхностных слоев, которые испытывают наиболее сильное температурно-силовое воздействие в процессе эксплуатации. ХТО осуществляется в результате диффузионного насыщения поверхности металла или сплава неметаллами (С, В и др.) или металлами (А1, Сг и др.) [20].

Наиболее распространенные методы насыщения, применяемые при ХТО,

[37]:

1) насыщение из порошковых смесей;

2) прямоточный и циркуляционный методы диффузионного насыщения из газовых сред;

3) диффузионное насыщение из расплавов металлов или солей, содержащих диффундирующий элемент, с электролизом и без применения электролиза;

4) насыщение из паст и суспензий (шликерный способ);

5) диффузионное насыщение с использованием вакуума.

Одним из главных недостатков процессов ХТО является их длительность. Это связано с тем, что при ХТО происходят диффузионные процессы в твердой фазе, а скорость диффузии большинства элементов в стали и других сплавах невелика. Однако в последние годы предложено много различных способов ускорения процессов ХТО: высокочастотный нагрев [38], ультразвуковая обработка [39, 40], применение источников концентрированной энергии

(электронным [41-48] или лазерным лучом [49-51]). ТЦО при совмещении с ХТО позволяет интенсифицировать процессы диффузионного насыщения стали при цементации, борировании, азотировании и других способах ХТО, снизить их длительность, повысить ударную вязкость и усталостную прочность, а также уменьшить коробление изделий [33, 52].

Проблема повышения стойкости штампов для горячего деформирования является комплексной. Внедрение любого из приведённых в работах [1-57] направлений позволяет повысить стойкость штампов в среднем в 1,5...4 раза. Реализация всего комплекса мероприятий позволит существенно повысить стойкость штампов и снизить долю себестоимости инструмента в себестоимости поковок. ХТО и диффузионная металлизация являются одними из наиболее эффективных способов повышения срока службы инструмента для горячей обработки металлов давлением.

1.2. Способы диффузионного упрочнения штампов и пути их

совершенствования

Наиболее широко в машиностроении среди методов упрочнения деталей машин и инструмента используется ХТО. Доля ХТО в общем объеме упрочняющих технологий составляет около 30 %.

В работе [58] подчёркивается, что в настоящее время при создании технологий ХТО значительное внимание уделяется проблемам ресурсоэнергосбережения и экологической безопасности, компьютерного обеспечения и автоматизации технологического оборудования. Я Д. Коган выделил следующие основные направления развития процессов ХТО, которые заключаются в разработке:

1) ресурсоэнергосберегающих технологий ХТО на основе применения вакуума, кипящего слоя, циклической обработки в замкнутом объеме,

источников с высокой концентрацией энергии - тлеющего разряда, электронного и лазерного нагрева, СВС;

2) математических моделей для малоотходных технологических процессов, программного обеспечения для создания высокопроизводительного оборудования, оснащенного компьютерами и робототехникой;

3) новых малоотходных технологий получения композиционных металлических износо- и коррозионностойких покрытий, в частности осаждением из газовой среды.

В освоении и совершенствовании процессов ХТО большую роль сыграли работы отечественных исследователей Д.А. Прокоыпсина, Ю.М. Лахтина, A.A. Юргенсона, A.A. Попова, Г.Н. Дубинина, А.Н. Минкевича, В.Б. Райцеса, И.С. Козловского, В.Д. Кальнера, ЯД. Когана, Б.Н. Арзамасова, П.Т. Коломыцева, В.И. Андрюшечкина, В.И. Архарова, Ю.Н. Грибоедова, Г.В. Земскова, И.Е. Конторовича, Л. С. Ляховича, H.A. Минкевича, В.И. Просвирина, A.B. Смирнова, Б.Ф. Трахтенберга и других. Значительный вклад в развитие ХТО стали внесли зарубежные ученые А. Брамлей, Ф. Гальмиша, Э. Гудремон, К. Келли, И. Кембел, Ж. Лессю, А. Фри и многие другие.

Теория процессов ХТО основана на теории диффузии, в том числе в бинарных и многокомпонентных системах, где следует отметить труды отечественных ученых СД. Герцрикена, И.Я. Дехтяра, М.А. Криштала, С.З. Бокштейна, Б.С. Бокштейна, A.A. Жуховицкого, Г.Б. Федорова, Е.А. Смирнова, А.Я. Шиняева, Г.В. Земскова, Р.Л. Когана, А.И. Волкова, П.Н. Захарова и других, в том числе таких зарубежных ученых, как В.Н. Зайг, Дж. Л. Бокэ, Г. Бребек, И. Лимож, Р.Д. Доэрти.

Взаимная диффузия в бинарных системах описывается законами Фика. Первый закон Фика:

(дС,

(1.1)

Заключение диссертации по теме «Металловедение и термическая обработка металлов», Кравцова, Елена Александровна

5.3/Выводы по итогам промышленных испытаний

В результате производственных испытаний штампового инструмента установлено, что:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненные исследования и разработки позволяют ¡сделать следуй ющие выводы.

1. С использованием системного подхода установлены основные закономерности одно-, двух- и трёхкомпонентного вжуумно-диффузионного насыщения штамповой стали углеродом, хромом и бором в широком температурно-временном интервале. Исследован характер распределения микротвёрдости по высоте упрочнённых образцов и изучена микроструктура различных покрытий. Получены зависимости, позволяющие определить глубину диффузионного слоя от температуры и времени выдержки.

2. Осуществлено бесконтактное вакуумно-диффузионное упрочнение из паровой фазы посредством применения насыщающих компонентов в виде спрессованных изделий, повторяющих по форме гравюру матрицы для горячего выдавливания, при наличии равномерно распределённого зазора между вставкой диффузанта и пггамповым инструментом для соблюдения идентичных условий насыщения по всей поверхности, даже сложной формы. Для практической реализации способа изготовлена специальная оснастка и отработана технология прессования порошков.

3. Теоретически обоснован метод определения коэффициентов взаимной диффузии в бинарной системе при вакуумной металлизации из паровой фазы. Модифицирован метод Матано для снижения погрешности при расчёте коэффициентов диффузии с применением ЭВМ.

4. Использован эффект порционного импульсного воздействия высококонценгрированного потока науглероживающего вещества (ксилола) с целью активации процесса вакуумной цементации. Для осуществления вакуумного процесса в углеродосодержащих средах б^да спроектирована И смонтирована специальная малогабаритная установка.

5. Апробирован процесс ТЦО для интенсификации процесса ХТО и получения покрытия с высокими пластическими и прочностными свойствами за счёт уменьшения величины зерна. Например, при карбохромировании после 4 термоциклов величина зерна изменилась с 4 до 9 балла.

6. Рекомендованы оптимальные составы насыщающих сред и параметры режимов обработки для получения высокоэффективных диффузионных покрытий, в том числе многокомпонентных, способствующих повышению стойкости штампов для горячего деформирования.

7. Разработаны эффективные типовые технологические процессы упрочнения путём вакуумного насыщения рабочей поверхности штампов: однокомпонентного (цементации, хромирования, Лорирования), двухкомпонентного (карбохромирования, борохромирования и хромоборирования) и трёхкомпонентного ( карбохромоборирования ).

8. Проведено опытно-промышленное испытание штампового инструмента, подвергнутого различным способам вакуумно-диффузионного поверхностного упрочнения. Установлено, что наиболее переспективными видами упрочнения штампов для горячего деформирования являются борохромирование, хромоборирование, карбохромирование и, особенно, карбохромоборирование. Изучено влияние вакуумной ХТО с использованием термоциклирования и последующей термической обработки в виде зшсалки и высокого отпуска на износостойкость, разгаростойкость, теплостойкость и другие основные эксплуатационные свойства штамповой стали для горячего деформирования, а также на шероховатость поверхности, определяющей технологический процесс доводки гравюры после ХТО и термической обработки.

9. Выработаны практические рекомендации по внедрению различных способов вакуумно-диффузионного упрочнения в кузнечно-штамповочное производство. Стойкость штампового инструмента при применении комплексных вакуумных процессов насыщения его рабочей поверхности углеродом, хромом и бором повышается в З.4раза по сравнению со стойкостью инструмента, изготовленного в Металлургическом производстве АО «АВТОВАЗ» по базовому процессу упрочнения азотированию. Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанного комплексного вакуумно-диффузионного упрочнения матриц для горячего выдавливания клапанов двигателей внутреннего сгорания автомобиля «ВАЗ» посредством карбохромоборирования составляет 2 034 040 деноминированных рублей в год.

10. Намечены направления дальнейшего совершенствования технологического процесса вакуумно-диффузионного упрочнения штампов для горячего деформирования. Разработан новый способ нанесения многокомпонентного покрытия по схеме С-В-Сг на стальные изделия, в том числе на штамповую и литейную оснастку, на который получен патент РФ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Кравцова, Елена Александровна, 1998 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Рогалев A.M., Согришин Ю.П. Влияние технологии горячей штамповки и свойств штамповых сталей на износ и стойкость штампов. Серия С-Х-3. Технология обработки давлением.— М.: НИИМАШ, 1971.— 91с.

2. Дубовой В.Я. Выбор стали и термическая обработка штампов в автотракторном производстве.— М.: ОНТИ НКТП СССР, 1938.— 167 с.

3. Брюханов А.Н., Ребельский A.B. Горячая штамповка. Конструирование и расчет штампов.— М.: Машгиз, 1952.— 664 с.

4. Вельский Е.И., Томилин Р.И. Повышение стойкости штампов при объемной штамповке.— Минск: Госиздат БССР, 1962.— 197 с.

5. Трахтенберг Б.Ф. Стойкость штампов и пути ее повышения.— Куйбышев: Куйбышевское книжное издательство, 1964.— 277 с.

6. Довнар С.А. Термомеханика упрочнения и разрушения штампов объемной штамповки.— М.: Машиностроение, 1975.— 255 с.

7. Штампы для горячего деформирования металлов / Под ред. М.А. Тылкина. Учеб. пособие для вузов.— М.: Высшая школа, 1977.— 496 с.

8. Атрошенко А.П., Федоров В.И. Горячая штамповка труднодеформируемых материалов.— JL: Машиностроение, 1979.— 287 с.

9. Васильев Д.И., Тылкин М.А., Тетерин Г.П. Основы проектирования деформирующего инструмента.— М.: Высшая школа, 1984.— 223 с.

10. Standmengensteigerung beim Gesenkschmieden / Doege Eckarf, Schliephakeulf // Umformtechnik.— 1994.— 28, №2,— c. 89-93.

11. Термическая обработка в машиностроении: Справочник / Под ред. Ю.М. Лахтина, А.Г. Рахштадта.- М.: Машиностроение, 1980.— 783с.

12. Геллер Ю.А. Инструментальные стали.— М.: Металлургия, 1975.—

584 с.

13. Казанцев А.Г., Непершин Р.И., Макшанов Л.Я., Клименов В.В. Сопротивление малоцикловой термомеханической усталости штамповой стали 5ХНМ при горячей объемной штамповке на КЛИП // Кузнечно-пггамповочное производство.— 1991.— №1.— с. 4-7.

14. Сандомирский М.М., Титова Т.И., Гапенко И.П. Хромомарганцевомолибденванадиевые стали для инструмента горячего деформирования // Металловедение и термическая обработка металлов.— 1993,—№5.— с. 25-28.

15. Сандомирский М.М., Титова Т.И. Эксплуатационная стойкость штампового инструмента из стали 50Х2ГСМФ// Металловедение и термическая обработка металлов. - 1997. - №1 - с. 37-38.

16. Короткое В.А., Шустер Л.Ш., Зелин М.Г. Износостойкость штамповой стали в условиях горячего трения скольжения//Металловедение и термическая обработка металлов. - 1997. - №2 - с. 11-14.

17. Федюкин В.К. Метод термоциклической обработки металлов.— Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1984.— 192 с.

18. Krause G., Cohen М. Stabilisation of austenite of by cycle martensitic transformation // Trans. Metallurg. Soc. AIME,— 1963.— v.227.— №1.— p. 278280.

19. Koppehaal T.G. A thermal processing for TRIP steel // Metallurgical Trans.— 1972. — v.3.—№6.—p. 1549-1554.

20. Oventin С, Metaver G., Gantions M. Transformations de phases des aciers en cycles thermiques repides // Traitthem.— 1979.— v. 136.— p. 36-46.

21. Owen W.S. Can a simple heat treatment help to save Detroit? // Metals Technol.— 1980,—v.7.—№1.—p. 1-13.

22. Chraska P., Dubshy J. CiMie re-austenitizing 11 Mater. Sci. and Eng.— 1979.—v. 41.—№2.—p. 217-224.

23. Grange R.A. The rapid heat treatment of steel I I Metallurgical Trans.— 1971.— v. 2.— №1,— p. 65-78.

24. Crange R.A. Strengthening steel by austenite grain rebinement // Trans. American Soc. Metals.— 1966.—v. 59,— №1— p. 26-29.

25. Желтов Ю.В., Тузов М.П., Соколов Л.Д. О возможных причинах ускорения диффузии при циклической термообработке гетерогенных систем // Известия Вузов. Черная металлургия.— 1965.— №1.— с. 3-7.

26. Баранов A.A. Фазовые превращения и термоциклирование металлов.— Киев: Наукова думка, 1974.— 230 с.

27. Портер Л.Ф., Добковский Д.С. Регулирование размера зерна термоциклированием // Сверхмелкое зерно в металлах.— М.: Металлургия, 1973.— с. 135-163.

28. Козырский О.И., Окраинец П.Н. Особенности упрочнения при термоциклической обработке // Проблемы прочности.— 1971.— №5.— с. 90-93.

29. Криштал М.А., Кенис М.С., Трошина A3. О структурной наследственности при термоциклической обработке // Металловедение и термическая обработка металлов. — 1986.—№2.—с.11-14.

30. Криштал М.А., Кенис М.С. Интенсификация процесса цементации металла методом термоциклической обработки // Металловедение и термическая обработка металлов. — 1985.— №5.— с. 58-61.

31. Федюкин В.К. Метод термоциклической обработки металлических материалов. —Л.: 1979. —15 с.

32. Федюкин В.К. Термоциклическая обработка сталей и чугунов. — Л.: 1977. —144 с.

33. Захаров Б.В., Берсенева В.И. Прогрессивные технологические процессы и оборудование при термической обработке металлов. — М.: Высшая школа, 1988. — 71 с.

34. Сайдахмедов Р.Х., Карпман М.Г., Фетисов Г.П. Многокомпонентные нитридные ионно-плазменные покрытия на основе титана, ванадия и хрома. // Металловедение и термическая обработка металлов. — 1993. — №9.— с. 8-10.

35. Антонова Е.А., Аппен A.A., Андрушенко И.С. Исследование температурных условий образования и службы покрытия Ni-Cr-B-Si // Физика и химия обработки материалов. — 1972. —№5. — с. 31-37.

36. Вдовин Ю.М., Гульданаев Ш.А. и др. Увеличение стойкости молотовых штампов покрытием их твердым сплавом. // Вестник машиностроения. — 1972. -— №8.— с. 59.

37. Лахтин Ю.М., Арзамасов Н.М. Химико-термическая обработка металлов. — М.: Металлургия, 1985. — 256 с.

38. Головин Г.Ф., Замятин М.М. Высокочастотная термическая обработка. — Л.: Машиностроение, 1968. — 228 с.

39. Применение ультразвука при термической обработке металлов. / B.C. Биронт. — М.: Металлургия, 1977. — 167 с.

40. Пальчевский Б.Н., Вельский С.Е., Сурус А.И. Влияние ультразвука на интенсификацию химических реакций в расплаве азотосодержащих солей и повышение качества упрочненного слоя стали 38ХМЮА при жидкостном азотировании // Применение физических и физико-химических методов в технологических процессах.—М., 1990.—с. 15-19.

41. Рыкалин H.H., Углов A.A., Зуев И.В., Кокора А.Н. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов: Справочник—М.: Машиностроение, 1985. —496 с.

42. Полетика И.М., Борисов М.Ф., Краев Г.В., Вайсман А.Ф. Особенности деформирования структуры и свойств поверхностного слоя стали при облучении пучком релятивистских электронов// Металловедение и термическая обработка металлов. - 1997.— >М - с. 13-16.

43. Самотугин С.С., Пуйко A.B., Соляник Н.Х., ЛошкинаЕ.Б. Эксплуатационные свойства инструментальных сталей после комплексного объёмно-поверхностного упрочнения// Металловедение и термическая обработка металлов. - 1997,—№5 - с. 2-6.

44. Рыкалин H.H., Углов A.A., Кокора А.Н. Лазерная обработка материалов. — М.: Машиностроение, 1975.— 296 с.

45. Draper C.W., Poate J.M. Surface Modif. and alloy by Lazer, Lin and Electron Beams. Proc. NATO Adv. Study Inst., Trevl, 27-28 Aug; 1981, New York, London, 1983,— p. 385-404.

46. Чудина O.B. Поверхностное легирование железоуглеродистых сплавов с использованием лазерного напыления // Металловедение и термическая обработка металлов.— 1994.— № 12.— с. 2-7.

47. Лахтш Ю.М., Коган Я.Д. Поверхностное легирование металлов и сплавов при лазерном нагреве.— М.: Машиностроение, 1990.— 54 с.

48. Чудина О.В. Комбинированное поверхностное упрочнение стали (лазерное легирование + азотирование) // Металловедение и термическая обработка. — 1994.— №1.— с. 2-5.

49. Достанко А.П., Грушецкий C.B., Киселевский Л.И. Плазменная металлизация в вакууме.— Минск: Наука и техника, 1983.— 279 с.

50. Мубояджян С.А., Каблов E.H., Будиновский С.А. Вакуумно-плазменная технология получения защитных покрытий из сложнолегированных сплавов // Металловедение и термическая обработка металлов.— 1995.— №2.— с. 15-18.

51. Plasma warmede-handlungen // Harter.-techn. Miff.— 1994.— 49, №5.— с. А34.

52. Диффузионная металлизация рабочих поверхностей инструмента и деталей машин с применением термоциклической обработки. / Ерохин М.Н.,

Евсиков В.В., Прилепин В.А. и др. // 2 Собр. металловед. России, [Пенза], 2022 сенг., 1994: Тез. докл.— Пенза, 1994,— с. 60, 61.

53. Атрошенко А.П. Повышение долговечности штампов горячей штамповки. — Л.: ЛДНТП, 1971.—28 с.

54. Атрошенко А.П., Давыдов А.П., Федоров В.И. и др. Стойкость штампов и пути ее повышения. // Изготовление деталей пластическим деформированием/ Под ред. К.Н. Богоявленского и П.В. Каменева. — Л.: Машиностроение, 1975. — с. 199-214.

55. Ковка и объемная штамповка стали. Справочник/ Под ред. М.В. Сторожева. т.2.— М.: Машиностроение, 1968.— 448 с.

56. Никольский Л.А., Золотаревский И.М. Исследование окалиностойкости (жаростойкости) штамповых сталей // Конечно-штамповочное производство. — 1976. — №9. — с. 9-10.

57. Охрименко Я.М., Миронов Л.Н. Повышение стойкости штампов, полученных электрошлаковым переплавом // Кузнечно-штамповочное производство. — 1971. — №9. — с. 7-8.

58. Коган Я.Д. Перспективы развития технологий поверхностного упрочнения материалов деталей машин и инструментов // Металловедение и термическая обработка. — 1994. — №8. — с. 5-9.

59. Лахтин Ю.М., Коган Я.Д. Азотирование стали. — М.: Машиностроение, 1976. — 256 с.

60. Азотирование и карбонитрирование/ Р. Чаттерджи-Фишер, Ф.В. Эйзел, Р. Хоффман и др.; Пер. с нем. В.А. Федоровича под ред. А.В. Супова. — М.: Металлургия, 1990. — 278 с.

61. Геллер Ю.А., Павлова Л.П. Азотирование инструментальных сталей II Химико-термическая обработка стали и сплавов. — М.: Машиностроение, 1969. — с. 3-13.

62. Лахтин Ю.М., Коган Я.Д. Перспективы развития процесса азотирования // Металловедение и термическая обработка. — 1977. — №10. — с. 13-19.

63. Коган Я.Д. Регулируемые процессы азотирования II Прогрессивные методы химико-термической обработки / Под ред. Г.Н. Дубинина, Я.Д. Когана.

— М.: Машиностроение, 1979. — 184 с.

64. Prgenosil В. // Harterei-Technische Mitteilung. — 1965. — В.20. — №1.

— s.41.

65. Wunning I. // Zeitschrift für Wirtschaft liehe Fertingung. 1974.— B.69.— №2. — s. 80.

66. Лахтин Ю.М., Коган Я.Д., Шти Г.И., Бемер 3. Теория и технология азотирования. — М.: Металлургия, 1991. — 320 с.

67. Лахтин Ю.М. Современное состояние процесса азотирования // Металловедение и термическая обработка. — 1993. —№7. — с. 6-11.

68. Усатый Ю.П., Мармер Э.Н., Мурованная С.Г., и др. Вакуумная цементация стали 18ХГТ // Металловедение и термическая обработка. — 1977.

— №11. —с. 74-76.

69. Гюлиханданов Е.Л., Хайдоров А.Д., Ли Тей Хен. Комбинированные режимы цементации стали 20ХГНР // Металловедение и термическая обработка металлов. — 1992. — №10. — с. 2-4.

70. Похмурский В.И., Кучерепа Л.М. Особенности борирования высокоуглеродистых сталей // Металловедение и термическая обработка. — 1977.—№12, —с. 44, 45.

71. Ляхович Л.С. Состояние и перспективы развития процесса борирования // Защитные покрытия на металлах.— Киев: Наукова думка, 1972.

— вып. 6. — с. 52-57.

72. Структура и свойства многокомпонентных диффузионных боридных

слоев на стали / Г.В. Земсков, Р.Л. Коган, И.М. Шевченко и др. // Прогрессивные методы химико-термической обработки / Под ред. Г.Н. Дубинина, Я.Д. Когана. — М.: Машиностроение, 1979. — с. 115-120.

73. Малыгин B.C., Грибоедов Ю.Н. Повышение стойкости штампов диффузионным хромированием // Кузнечно-штамповочное производство. — 1973,—№3.—с. 11-13.

74. Криштал М.А., Гончаров B.C. и др. Микроструктура хромированных поверхностей деталей металлургической оснастки // Защитные покрытия на металлах. — Киев: Наукова думка, 1988. — вып. 22. — с. 73-75.

75. Криштал М.А., Гончаров B.C. Особенности образования дефектов решетки, структуры и субструктуры и объемных дефектов в диффузионной зоне покрытий // Защитные покрытия на металлах. — Киев: Наукова думка, 1980. — вып. 14.-— с. 22-26.

76. Репина Л.Д., Шляхова Г.В., Романов Е.С. Предварительное упрочнение стали перед хромированием // Металловедение и термическая обработка. — 1983. — №1. — с. 29, 30.

77. Юодис А.П., Геллер Ю.А. Диффузионное хромирование и карбохромирование штамповых сталей // Химико-термическая обработка стали и сплавов. — М.: Машиностроение, 1969. — с. 155-162.

78. Дубинин И.Г. Диффузионное хромирование сплавов. — М.: Машиностроение, 1964. — 420 с.

79. Горбунов Н.С. Диффузионные покрытия на железе и стали. — М.: Изд. АН СССР, 1958. — 208 с.

80. Герасимов А.Ф., Конев В.Н., Тимофеева Н.Ф. Исследование реакционной диффузии в системах металл—сложный газ. 1. Система вольфрам-углерод-азот II Физика металлов и металловедение.— 1961.— т.11.— вып. 4.— с. 596-600.

81. Лахтин Ю.М., Козловский И.С. Основы технологии химико-термической обработки стали // Термическая обработка в машиностроении: Справочник / Под ред. Ю.М. Лахтина, А.Г. Рахштадта.— М.: Машиностроение, 1980.—с. 275-368.

82. Пасечник С.Я., Короткое В.Д., Локатош О.В. Электролизное борохромирование стали // Защитные покрытия на металлах.— Киев: Наукова думка, 1971,—вып. 4.—с. 227-232.

83. Пермяков В.Г., Руш И.Х., Кривенко Л.Ф. Комплексное насыщение железа бором и кремнием // Защитные покрытия на металлах. — Киев: Наукова думка, 1971— вып. 5.-е. 120-124.

84. Борирование железа / Г.В. Земсков, P.A. Коган, И.М. Шевченко, B.C. Видерман // Защитные покрытия на металлах. — Киев: Наукова думка, 1972.— вып. 6.— с. 117-119.

85. Структура борированного слоя после диффузионного насыщения другими элементами / Г.В. Земсков, Р.Л. Коган, И.Н. Шевченко, B.C. Видерман // Металлофизика.— Киев: Наукова думка, 1972.— вып. 41.— с. 80-87.

86. Факторы, определяющие остаточные напряжения в борированной стали / Р.Л. Коган, Г.В. Земсков, Э.Л. Кишиневский, H.H. Дорофеев. // Физико-химическая механика материалов. — Киев: Наукова думка, 1972.— №4.— с. 2124.

87. Самсонов Г.В., Бурыкина А.Л., Эпик А.П. Защитные покрытия из тугоплавких соединений на металлах и графите // Защитные покрытия на металлах.— Киев: Наукова думка, 1972.— вып. 6.— с. 5-24.

88. Дукаревич И.С., Балтер М.А. Исследование остаточных напряжений в борированной стали // Химико-термическая обработка стали и сплавов.— М.: Машиностроение, 1969.— вып. 6.— с. 74-80.

89. Ляхович Л.С., Ворошнин Л.Г. Борированные стали.—М.:

Металлургия, 1978.— 239 с.

90. A.c. 1089170 СССР, МПК3 С23С 11/08. Способ нанесения карбидных покрытий на поверхность изделий из низкоуглеродистых сталей.

91. Заявка 52-16973 Япония, МПК2 С23С 11/04. Способ хромирования деталей.

92. Заявка 53-15012 Япония, МПК2 С23С 9/10. Способ диффузионного упрочнения хромом металлических изделий.

93. Заявка 53-28373 Япония, МПК2 C23C 9/00. Способ нанесения хромового диффузионного покрытия.

94. Патент 2147265 Франция, МПК1 C23G 5/00. Блестящее хромирование в низком вакууме.

95. Патент 2255997 ФРГ, МПК2 С23С 9/02. Способ диффузионного хромирования изделий из железа и железосодержащих сплавов.

96. Заявка 14220 Великобритания, МПК2 С23С 9/00. Способ диффузионного хромирования.

97. Заявка 1405878 Великобритания, МПК2 С23С 9/02. Способ диффузионного хромирования черных металлов.

98. Заявка 1347846 Великобритания, МПК1 С23С 9/02, С23С 11/02. Способ диффузионного хромирования стали.

99. A.c. 1541302 СССР, МПК5 С23С 8/02. Способ диффузионного борирования стальных и твердосплавных изделий.

100. Патент 3853603 США, МГПС2 С23С 9/02. Способ хромирования изделий из железа или его сплавов.

101. A.c. 6373460, МПК2 С23С 11/04, С23С 9/00. Способ диффузионного борохромирования.

102. Заявка 49-38416 Япония, МПК2 С23С 9/00. Способ нанесения хромовых покрытий на металл.

103. Заявка 55-34221 Япония, МПК3 С23С 9/02. Диффузионный способ нанесения покрытий из хрома и алюминия.

104. Заявка 57-11951 Япония, МПК3 С23С 9/02, С23С 9/08. Способ повышения поверхностной твердости стали.

105. Chemical thermocyclical steel treatment / Sofroshenkov A., Pomelnikova A.S., StaroclubtsevaL.A. //Heat. Treat, and Technol. Surface Caat. — Moscow: Dec. 11-14, 1990,—v.l.

106. Nitricon und Nitrocarburieren unterhalb 700°C / Hoffman R., Edenhofer Mitarbeit von В., Hoffman F., Mallener H., Pakrasi S., Schroter W., Wahl G. // Harter.— techn. Miff.— 1994,— 49, №5,— c. 319-326.

107. A.c. 779482 СССР, МПК3 C23C 17/00. Способ поверхностного упрочнения пресс-форм.

108. A.c. 800230 СССР, МПК2 С23С 9/00. Способ комплексного диффузионного насыщения стальных изделий.

109. A.c. 990870 СССР, МПК3 С23С 9/04. Способ получения комплексных покрытий на стальных изделиях.

110. Hang Shun-hua. Цзиныпу Жэгули // Heat Treat. Mat.— 1989,— №9.— с. 14-16.

111. Кальнер В.Д., Ковригин В.А., Старокожев B.C., Юрасов С.А. Комплексное насыщение стали углеродом, азотом и кислородом // Металловедение и термическая обработка.— 1977.— №9.— с. 15-17.

112. Афанасьев И.Н., Бушнев JI.C., Мубояджан С.А. Структура и свойства жаростойких покрытий из сплава Ni-Cr-Al-Y // Известия вузов. Физика. — 1986,— №12,— с. 22-25.

113. Криштал М.А., Гончаров B.C. и др. Анализ способов поверхностного легирования стали 4Х5МФС // Термическая обработка и физика металлов.— Свердловск: изд. УПИ им. С.М. Кирова, 1986.— ъып. 11.— с. 28-34.

114. Стецькив О.П., Манько A.B. Диффузионное хромирование с химическим покрытием // Металловедение и термическая обработка. — 1993.— №2,—с. 15-18.

115. Тот Л. Карбиды и нитриды переходных металлов.— М.: Мир, 1974.— 294 с.

116. Соколов Н.Х., Карпман М.Г., Комаров В.П. и др. Диффузионное хромованадирование теплостойкой стали высокой разгаростойкости 4Х5В2ФС // Технология легких сплавов.— 1976.— №5.— с. 44-47.

117. Карпман М.Г., Соколова Н.Х. Исследование влияния состава диффузионного покрытия на окалиностойкость инструментальных сталей // Кузнечно-штамповочное производство.— 1983.— №12.— с. 7, 8.

118. Карпман М.Г., Соколова Н.Х., Фетисов Т.П. Состав, структура и свойства многокомпонентных диффузионных покрытий на пггамповых сталях // Кузнечно-штамповочное производство.— 1994.— №5.— с. 18-21.

119. Panasiuk W., Tacikowski J., Senatorski J. Nowa metoda obrobki cieplno-chemicznej-ONS // Metaloznawstwo, Obrobka Cieplna, Inzynieria Powierzchm.— 1989.—№ 97, 98.— s. 30, 31.

120. Тацковски Я., Сенаторски Я., Панаскж В. Метод комплексной химико-термической обработки деталей машин и инструмента // Металловедение и термическая обработка металлов.— 1995.— №2.— с. 9-11.

121. Бокштейн С.З. Диффузия и структура металлов.— М.: Металлургия, 1973.—200 с.

122. Криштал М.А. Механизм диффузии в железных сплавах.— М.: Металлургия, 1972.— 400 с.

123. Бокштейн Б. С. Диффузия в металлах.— М.: Металлургия, 1978.—

248 с.

124. Федоров Г.Б., Смирнов Е.А. Диффузия в металлах и сплавах II Итоги

науки и техники. Сер. Металловедение и термическая обработка, т. 8.— М.: ВИНИТИ, 1974,— с. 5-63.

125. Шиняев А.Я. Диффузионные процессы в сплавах.— М.: Наука, 1975,—228с.

126. Гуров К.П., Карташкин Б.Я., Угасте Ю.Э. Взаимная диффузия в многофазных металлических системах.— М.: Наука, 1981. —352с.

127. Герцрикен С.Д., Дехтяр И.Я. Диффузия в металлах и сплавах.— М.: Физматгю, 1961.— 564 с.

128. Зайт В.Н. Диффузия в металлах,— М.: И.Л., 1958.— 381 с.

129. Многокомпонентные диффузионные покрытия.— Минск: Наука и техника, 1974.—286 с.

130. Криштал М.А. Диффузионные процессы в металлах // Металловедение и термическая обработка. — 1977.— №10.— с. 9-12.

131. Криштал М.А., Волков А.И. Многокомпонентная диффузия в металлах.— М.: Металлургия, 1985.— 176 с.

132. Земсков Г.В., Коган Р.Л. Многокомпонентное диффузионное насыщение металлов и сплавов.— М.: Металлургия, 1978.— 208 с.

133. Neumann Th. // J. Phys. F // Metal Phys.— 1979.— v.9.— №10,— p. 1997-2010.

134. Stark J.P. //Met. Trans.— 1980. —v.ll A.—№11,—p. 1797-1798.

135. Krautheim G., Neichhardt A., Reinhold U. // Solid state commun.— 1980.— v. 34.—№3.—p.163-166.

136. Stark J.P. //J. Apple. Phys. — 1979.—v. 50,—№1,—p.285-290.

137. Masahiro Koiwe // J. Phys. Soc. Japan.— 1978,— v. 45.— №3,— p. 8791.

138. Toshimi Yamane // Zeit Metall.— 1978,— Bd. 69,— №1,— s. 99-103.

139. Whittle D.P., Creen A. //Ser. Met.— 1974,—v. 8.—№7.—p. 883-884.

140. Rothman S.J., Nowichi L.J., Murch G.E. // J. Phys. F: Metal Phys.— 1980,—v. 10,—№3.—p.383-398.

141. Assasa W., Guiraldeng P. // Métaux.— 1977,— v. 53.— №621.— p. 170181.

142. BlazekK.E. //Trans. Japan. J. Met— 1978.—v. 19,—№5,—p. 253-258.

143. Bochenek В., Wolska-Bochenek J. // Demonstratio Math.— 1973.— v.5.—p. 125-137.

144. Roper G.W., Whittle D.P. // Scr. Met.— 1974,— v.8.— №12.— p. 13571362.

145. Lindstrom R. //Physica fennica.— 1975.—v.10.—№3.—p. 149-158.

146. Butrymovicz D.B., Manning J.R. // Met. Trans.— 1978.— v.9 A.— №7.—p. 947-953.

147. Kirkaldy J.S., Zia-Ul-Hag, Brown L.S. // Trans. ASM.— 1963.— v.56. — p. 834-849.

148. Brown L.C., Kirhaldy J.S. // irans. AIME.— 1969,— v. 230. — p. 223226.

149. Криштал M. А., Захаров П.Н., Мокров А.П. О природе коэффициентов диффузии в многокомпонентной системе // Физика твердого тела. — 1971. — т.13. — вып. 5. — с. 1332-1336.

150. Криштал М.А., Захаров П.Н., Мокров А.П. Решение уравнений диффузии в многофазной системе при переменной концентрации примеси на поверхности // Известия вузов. Черная металлургия. — 1971. — №4. — с. 13-17.

151. Болтакс Б.И. Диффузия и структура металлов.— М.: Металлургия, 1961,—462 с.

152. Бокштейн С.З. Диффузия и структура металлов.— М.: Металлургия, 1973,—280 с.

153. Криштал М.А. Диффузионные процессы в железных сплавах.— М.:

Металлургиздат, 1963.— 278 с.

154. Шьюмон П. Диффузия в твердых телах,— М.: Металлургия, 1966.—

195 с.

155. Криштал М.А. Механизм диффузии // Диффузия в металлах и сплавах.— Тула: изд. Тульского политехнического института, 1968.— с. 7-25.

156. Криштал М.А., Мокров А.П. Некоторые вопросы в теории диффузии // Защитные покрытия на металлах.— Киев: Наукова думка, 1968.—- с. 7-28.

157. Миркин И.Л., Криштал М.А., Мокров А.П. О механизмах диффузии в металлах и сплавах // Труды ЦНИИТМАШ.— 1964.— №5.— с. 4.

158. Криштал М.А., Жуков A.A., Соколов Ю.С. Термодинамические и кинетические параметры диффузии углерода в сплавах некоторых четырехкомпонентных систем на основе железа // Термодинамика, физическая кинетика, структурообразование и свойства чугуна и стали. — 1971. — вып. 4.

— с. 105-116.

159. Криштал М.А., Мокров А.П., Захаров П.Н. Диффузия в многокомпонентной системе // Физика твердого тела. — 1970. — т. 12. — вып. 7. —с. 2161-2164.

160. Криштал М.А. Механизм диффузии // Диффузия в металлах и сплавах. — Тула, Тульский политехнический институт, 1968. — с. 7-25.

161. Криштал М.А., Гончаров B.C. Новые направления в исследовании диффузионных процессов // Газотермические способы нанесения защитных покрытий. — Челябинск, 1968. — с. 37-49.

162. Криштал М.А., Гончаров B.C. Особенности диффузионных эффектов в хромовых покрытиях // Защитные покрытия на металлах. — 1982. — вып. 16.

— с. 3-6.

163. Криштал М.А. Некоторые вопросы диффузии в металлах // Металловедение и термическая обработка металлов. — 1980.— №7. — с. 36-39.

164. Криштал М.А., Волков А.И. Диффузионные основы химико-термической обработки стали // Металловедение и термическая обработка металлов. — 1979. — №8. — с. 39-43.

165. Криштал М.А. Диффузионные процессы в металлах // Металловедение и термическая обработка металлов.— 1977.— №10.— с. 9-12.

166. Криштал М.А., Мокров А.П., Захаров П.Н. Диффузионные процессы при неконтактной вакуумной металлизации // Защитные покрытия на металлах.— 1973.— вып. 7.— с. 41-49.

167. Криштал М.А. Диффузия в металлах и сплавах // Металловедение и термическая обработка металлов.— 1973.— №7.— с. 71-78.

168. Криштал М.А., Мокров А.П., Захаров П.Н. Диффузия при химико-термической обработке углеродистых сталей // Металловедение и термическая обработка металлов.— 1973.— №12.— с. 24-26.

169. Криштал М.А., Мокров А.П., Захаров П.Н. Диффузия в стали при поверхностном насыщении ее легирующим элементом II Извести вузов. Черная металлургия.—1972.—12,—с. 126-129.

170. Криштал М.А., Захаров П.Н., Мокров А.П. Диффузия примесей в железоуглеродистых системах // Физика металлов и металловедение.— 1972.— т.ЗЗ.— вып. 4.— с. 794-799.

171. Криштал М.А., Мокров А.П., Захаров П.Н., Пономаренко ЕЛ. Изучение диффузионных процессов при вакуумном хромировании углеродистых сталей // Защитные покрытия на металлах.— 1972.— вып. 6.— с. 91-97.

172. Криштал М.А., Захаров П.Н., Мокров А.П. Многофазная диффузия при свободном обмене на поверхности // Известия вузов. Черная металлургия.— 1972.—№8.— с. 5-9.

173. Криштал М.А., Мокров А.П., Захаров П.Н. Диффузия легирующих

(

элементов в многокомпонентной системе // Термодинамика, 1971.— Вып. 4.— с. 136-144.

174. Криштал М.А., Мокров А.П. Некоторые вопросы теории диффузии в многокомпонентных системах // Защитные покрытия на металлах.— 1971.— вып. 5 —с. 11-17.

175. Металловедение и термическая обработка стали.: Справочник, т.2.— М.: Металлургия. 1983.— 367 с.

176. Миркин Л.И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов.— М.: Металлургия. — 1961.— 134 с.

177. Румшиский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента.—М.: Наука, 1971. — 192 с.

178. Пустыльник В.И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений. — М.: Наука, 1968. — 288 с.

179. Минкевич Л.И. Химико-термическая обработка металлов и сплавов.— М.: Машиностроение, 1965.— 491 с.

180. Новиков Н.И. Теория термической обработки металлов.— М.: Металлургия, 1986.— 480 с.

181. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов.— М.: Металлургия, 1983. — 360 с.

182. Эпик А.П. Состояние и перспективы внедрения процесса борирования // Прогрессивные методы химико-термической обработки.— М.: Машиностроение, 1979.— с. 60-65.

183. Коломыцев П. Т. Жаростойкие диффузионные покрытия. — М.: Металлургия, 1979.— 272 с.

184. Криштал М.А. Физические основы прочности и разрушения диффузионных слоев и покрытий // Защитные покрытия на металлах.— Киев: Наукова думка, 1979.— вып. 13.— с. 3-6.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Кравцова Е.А., Гончаров B.C., Ключко C.J1. Способы повышения стойкости штампов для горячего деформирования // Библиографический указатель ВИНИТИ "Депонированные научные работы", 1994.— №6.— б/о 243.

2. Гончаров B.C., Кравцова Е.А., Ключко C.JI. Применение химико-термической обработки для поверхностного упрочнения оснастки и штампов горячего деформирования // Библиографический указатель ВИНИТИ "Депонированные научные работы", 1994.— №6.— б/о 240.

3. Кравцова Е.А., Гончаров B.C., Ключко C.JI. Повышение стойкости штампов для горячего деформирования // Международная научно-техническая конференция "Перспективные технологические процессы обработки материалов" [Санкт-Петербургский государственный технический университет], 24-26 октября, 1995: Тез. докл.— Санкт-Петербург, 1995.— с. 102-104.

4. Гончаров B.C., Кравцова Е.А., Ключко C.JI. Поверхностное упрочнение штампов для горячего деформирования // Международная научно-техническая конференция "Перспективные технологические процессы обработки материалов" [Санкт-Петербургский государственный технический университет], 24-26 октября, 1995: Тез. докл.— Санкт-Петербург, 1995.— с. 105-106.

5. Гончаров B.C., Кравцова Е.А., Ключко С.Л. Разработка ресурсоэнергосберегающей экологически безопасной технологии поверхностного упрочнения штампов для горячего деформирования // Сборник научных трудов. Международный симпозиум " Технология-2000 [ПТИС, ГАСБУ], секция 3 "Технология". 28-30 ноября, 1995: Тез. докл. — Самара-Тольятти, 1995.— с. 26-30.

6. Гончаров B.C., Кравцова Е.А., Ключко С.Л., Остудин ЮН. Сравнительная характеристика различных методов поверхностного упрочнения

штамповой оснастки для горячего деформирования // Философские, технические, методические и социальные аспекты преподавательской, научной и производственной деятельности. — Самара: Межвузовский сборник научных трудов СУНПЦ, ПТИС, ГАСБУ, 1996.—вып. 1.—с. 73-76.

7. Кравцова Е.А., Гончаров B.C., Юпочко С.Л., Малебская Е.В. Сравнительная характеристика различных методов диффузионного упрочнения штампов для горячего деформирования // Философские, технические, методические и социальные аспекты преподавательской, научной и производственной деятельности. — Самара: Межвузовский сборник научных трудов СУНПЦ, ПТИС, ГАСБУ, 1996.— вып. 1.— с. 53-58.

8. Гончаров B.C., Юпочко С.Л., Кравцова Е.А. Вакуумно-диффузионное поверхностное упрочнение штамповой оснастки // Международная научно-механическая конференция "Прогрессивные методы получения и обработки конструкционных материалов и покрытий, повышающих долговечность деталей машин" [Волгоградский дом науки и техники], 18-19 сентября, 1996; Тез. докл. — Волгоград, 1996. — с. 85-87.

9. Ключко С Л., Гончаров B.C., Кравцова Е.А. Повышение стойкости штампов для горячего деформирования // Научно-технический семинар "Бернштейновские чтения по термомеханической обработке металлических материалов" [МИСиС], 24-25 октября, 1996: Тез. докл. — Москва, 1996. — с. 53-54.

10. Гончаров B.C., Кравцова Е.А., Ключко С.Л. Повышение износостойкости штампов горячего деформирования // Вторая Международная научно-техническая конференция "Износостойкость машин" [Брянская государственная инженерно-технологическая академия], 18-21 ноября, 1996: Тез. докл. — Брянск, 1996. — ч. П. — с. 82.

И.Гончаров B.C., Кравцова Е.А., Ключко С. Л. Поверхностное

упрочнение штампов горячего деформирования посредством химико-термической обработки// Юбилейная научно-техническая конференция [Тольяттинский политехнический институт], 5-7 мая, 1997: Тез. докл. — Тольятти, 1997. — ч. II. — с. 104-105.

12. Патент РФ, МПК6 С23С 12/00. Способ нанесения многокомпонентного, покрытия на стальные изделия/ Гончаров, B.C., Кравцова Е.А., Ключко C.JI.

13. Кравцова Е.А., Гончаров B.C., Ключко С.Л. Стойкость штамповой оснастки, подвергнутой различным видам вакуумно-диффузионного упрочнения поверхности // Международная научно-техническая конференция "Современные технологии в машиностроении" [Приволжский дом знаний], март, 1998: Сборник материалов конференции — Пенза, 1998. — с. 47-50.