Пошук академічних текстів

Інформація × Реєстраційний номер 0508U000567, Докторська дисертація На здобуття д.т.н. Дата захисту 14-10-2008 Статус Запланована Назва роботи Розробка та застосування матеріалознавчих основ підвищення зносостійкості залізовуглецевих сплавів при абразивному зношуванні Здобувач Бриков Михайло Миколайович, Керівник Коваль Анатолій Данилович Опонент Малінов Леонід Соломонович Опонент Слинько Георгій Іванович Опонент Середа Борис Петрович Опис Об'єкт - абразивне зношування залізовуглецевих сплавів. Мета - розробка матеріалознавчих основ підвищення зносостійкості залізовуглецевих сплавів при абразивному зношуванні. Методи дослідження - визначення зносостійкості залізовуглецевих сплавів у різному структурному стані за допомогою стандартних і нових випробувальних методик, а також дослідження хімічного складу, структури і властивостей залізовуглецевих сплавів за допомогою спектрального аналізу, рентгеноструктурного аналізу, оптичної мікроскопії, стандартних методів визначення механічних властивостей. Теоретичні і практичні результати: Встановлено закономірності абразивного зношування сплавів системи Fe-C без нагрівання у максимально можливому діапазоні вмісту вуглецю. Досліджено вплив підвищених температур та легування на зносостійкість метастабільного аустеніту. На прикладі легування хромом і марганцем представлено принципи створення зносостійких сплавів. Запропоновано нові зносостійкі сталі 150Х3 та 120Г3. Новизна: У роботі запропоновано експериментальну і теоретичну бази для вирішення матеріалознавчої проблеми створення і використання сплавів на основі заліза раціонального складу, які є зносостійкими при абразивному зношуванні. Цей результат отримано на підставі таких нових положень: - у стандартизованих умовах випробувань (ГОСТ 17367-71) без нагрівання визначено залежності зносостійкості залізовуглецевих сплавів від їх властивостей у максимально можливому діапазоні вмісту вуглецю (0,08-4,30 %С) з урахуванням фазового структурного стану. Показано, що в порядку збільшення зносостійкості металева основа залізовуглецевих сплавів утворює такий ряд: ферит - мартенсит - аустеніт. Висока зносостійкість аустеніту забезпечується за рахунок спільних процесів фазових перетворень, що відбуваються в поверхневому шарі та механічного наклепу до гранично можливого стану; - вперше в розширеному діапазоні швидкостей ковзання (0,1-3500 мм/с) та підвищених температур (20-290 оС) встановлено вплив цих характеристик на зносостійкість нелегованих залізовуглецевих сплавів з різною структурою. Показано, що структура аустеніту, яка є найбільш зносостійкою, у той же час максимально зазнає впливу нагрівання в процесі абразивного зношування. З підвищенням температури поверхні тертя зразків з аустенітною структурою усього лише до 130 оС зносостійкість зменшується вдвічі і продовжує інтенсивно знижуватися при подальшому нагріванні. Це явище обумовлено стабілізацією аустеніту при нагріванні і зниженням повноти проходження фазових перетворень. Крім того, найбільш інтенсивне зниження границі текучості аустеніту відбувається при нагріванні до 100-150 оС, що додатково знижує опір вдавленню абразивних зерен та пластичній деформації. Проте при будь-якій температурі в дослідженому діапазоні зносостійкість аустеніту перевищує зносостійкість мартенситу або знаходиться на однаковому рівні з ним; - вперше запропоновано діаграму "Відносна зносостійкість - Твердість - Температура", що відображає закономірності абразивного зношування сплавів системи Fe-C. Діаграма дозволяє в концентрованомувигляді представити весь доступний діапазон зносостійкості нелегованих залізовуглецевих сплавів при різних температурах поверхні тертя, і, крім того, є зручною для оцінки зносостійкості нових сплавів і перспектив їх використання як зносостійких матеріалів; - показано, що при певному вмісті легувального елемента існує оптимальний вміст вуглецю в сплаві, при якому досягається максимальна зносостійкість аустеніту. Це обумовлено температурою початку мартенситного перетворення, від якого залежить повнота фазових перетворень при зношуванні і ступінь зміцнення поверхні тертя. У той же час, для одержання високої зносостійкості сплавів зі структурою нестабільного аустеніту необхідно забезпечити підвищений вміст вуглецю при концентрації легувального елемента, достатнім для гальмування процесу графітизації і підвищення стійкості аустеніту до дифузійного розпаду; - вперше визначено залежності оптимального вмісту вуглецю від концентрації легувального елемента для двох найбільш розповсюджених легувальних елементів - хромуі марганцю. Встановлено, що як хром, так і марганець знижують оптимальну концентрацію вуглецю, однак дія марганцю набагато інтенсивніша. Тому при однаковому вмісті легувального елемента хромисті сплави досягають більшої зносостійкості, ніж марганцеві. Разом з тим, легування марганцем є більш доцільним при необхідності забезпечити більшу прогартовуваність при деякій втраті зносостійкості. Упровадження: Проведено промислово-дослідні випробування лицювальних пластин із сталі 150Х3 для прес-форм пресування силікатної цегли, зносостійкість яких вдвічі перевищує зносостійкість пластин із сталі 20Х. Отримано очікуваний економічний ефект від впровадження сталі 120Г3 у виробництво молольних куль, який перевищує 1 млн. грн. Дата реєстрації 2008-10-14 Додано в НРАТ 2020-04-04 Закрити