Дипломы, курсовые, рефераты, контрольные...
Срочная помощь в учёбе

Поверхностное упрочнение инструментальных сталей в азотисто-углеродистых средах

Диссертация: Поверхностное упрочнение инструментальных сталей в азотисто-углеродистых средах
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Вольфрамосновной легирующий элемент быстрорежущих сталей, сообщает им необходимую красностойкость, так как способствует образованию в структуре стойкого против коагуляции карбида (W, Fe)6C, а также выделению из твёрдого раствора тройного металлического соединения (железо, вольфрам, хром), стойкого при температурах 560.580°С. Наряду с повышением красностойкости вольфрам повышает хрупкую прочность… Читать ещё >

Содержание

  • ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ИЗНАШИВАНИЯ И МЕТОДЫ УПРОЧНЕНИЯ ИНСТРУМЕНТОВ ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩИХ СТАЛЕЙ
    • 1. 1. Изнашивание рабочих частей инструментов в процессе эксплуатации
    • 1. 2. Современные быстрорежущие стали и способы изготовления металлорежущего инструмента
    • 1. 3. Упрочнение быстрорежущих сталей химико-термической обработкой
    • 1. 4. Выводы. Направление исследования
  • ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
    • 2. 1. Выбор инструментальных сталей для исследования
    • 2. 2. Технология термической и химико-термической обработки быстрорежущих сталей
    • 2. 3. Методы определения состава, структуры и свойств нитроцементованных слоёв быстрорежущих сталей
  • ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ НИТРОЦЕМЕНТАЦИИ БЫСТРОРЕЖУЩИХ ВОЛЬФРАМОМОЛИБДЕНОВЫХ СТАЛЕЙ В ВЫСОКОАКТИВНОМ ПОРОШКООБРАЗНОМ КАРБЮРИЗАТОРЕ
    • 3. 1. Влияние азота и углерода на структуру и свойства быстрорежущих сталей
    • 3. 2. Разработка карбюризатора для низкотемпературной нитроцементации быстрорежущих сталей
  • ГЛАВА 4. СВОЙСТВА БЫСТРОРЕЖУЩИХ ВОЛЬФРАМОМОЛИБДЕНОВЫХ СТАЛЕЙ, ЦИАНИРОВАННЫХ В ПОРОШКОВОМ КАРБЮРИЗАТОРЕ
    • 4. 1. Влияние режимов цианирования на твердость цианированых слоев на быстрорежущих сталях
    • 4. 2. Износостойкость и красностойкость быстрорежущих сталей, цианированных в порошковом карбюризаторе
    • 4. 3. Проверка эффективности цианирования вольфрамомолибденовых сталей в порошковом карбюризаторе в производственных условиях

Поверхностное упрочнение инструментальных сталей в азотисто-углеродистых средах (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

В отечественной промышленности и ремонтном производстве в настоящее время широко используются инструменты из быстрорежущих сталей (сверла, метчики, развёртки и др.) Для изготовления этих инструментов, наряду с традиционной быстрорежущей сталью Р18 всё больше применяются вольфрамомолибденовые стали Р6М5 и Р6МЗ.

Вольфрамосновной легирующий элемент быстрорежущих сталей, сообщает им необходимую красностойкость, так как способствует образованию в структуре стойкого против коагуляции карбида (W, Fe)6C, а также выделению из твёрдого раствора тройного металлического соединения (железо, вольфрам, хром), стойкого при температурах 560.580°С. Наряду с повышением красностойкости вольфрам повышает хрупкую прочность за счёт повышения температуры рекристаллизации феррита, содержащегося в твёрдом растворе после стандартного отпуска (560°С). С повышением содержания в стали вольфрама увеличивается количество первичных карбидов, не растворяющихся при нагреве под закалку и замедляющих рост зерна при термообработке, а также увеличивающих твёрдость и износостойкость инструмента.

Однако, несмотря на названные выше уникальные свойства вольфрама, его использование для производства быстрорежущих сталей в последнее время неуклонно снижается ввиду острой дефицитности. В России и во всех других индустриально развитых странах ведутся поиски возможностей понижения его содержания в быстрорежущих сталях путём замены другими, менее дефицитными элементами.

Одним из таких элементов, наиболее близких к вольфраму по влиянию на фазовый состав, структуру и свойства быстрорежущих сталей, является молибден, который считается химическим «близнецом» вольфрама. Один атомный процент молибдена эквивалентен одному атомному проценту вольфрама (или двум массовым процентам). Молибденовые и, особенно, молибденовольфрамовые стали (аналогичные отечественным сталям Р6М5 и Р6МЗ) широко применяются в США, Великобритании и других станах.

С другой стороны, влияние молибдена на технологические и эксплуатационные свойства быстрорежущих сталей не вполне аналогично влиянию вольфрама. Например, молибденовые стали более склонны к росту зерна, так как карбиды молибдена легче переходят в твёрдый раствор, чем карбиды вольфрама. Стали с молибденом в процессе термообработки склонны к обезуглероживанию и обеднению поверхностных слоев молибденом.

В свете вышеизложенного весьма актуальными являются работы, посвященные исследованию возможностей получения у вольфрамомолибденовых сталей Р6М5 И Р6МЗ свойств, аналогичных свойствам стали Р18, а также возможностей их дальнейшего повышения путём низкотемпературной химико-термической обработки готового режущего инструмента.

Известно, что стойкость инструмента из быстрорежущих сталей успешно повышают путём применения низкотемпературных процессовазотирования, цианирования, нитроцементации, нитрооксидирования и др. Азотирование и газовая нитроцементация мало пригодны для условий мелкосерийного инструментального производства, так как требуют применения специального громоздкого и дорогостоящего оборудования и имеют большую длительность. Цианирование в цианистых ваннах, несмотря на простоту и эффективность, непригодно по экологическим соображениям, а также из-за чрезвычайно высокой стоимости цианистых солей.

Наиболее подходящим методом упрочнения инструмента, исходя из возможности реализации его в условиях мелкосерийного или индивидуального производства с большой и разнообразной номенклатурой упрочняемых изделий, т. е. в условиях инструментальных цехов и участков машиностроительных ремонтных предприятий, следует признать цианирование в пастах или порошках.

Исследованию этих процессов посвящена настоящая работа Тема работы входит в координационный план научно-исследовательских работ по «Реализации региональных научно-технических программ Центрально-Чернозёмного района».

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ.

1. Разработан высокоэффективный экологически безопасный порошкообразный карбюризатор, состоящий из аморфного углерода, жёлтой кровяной соли и углекислого натрия с добавкой триэтаноамина обеспечивающий равномерное насыщение сталей углеродом и азотом с минимальными энергетическими и трудовыми затратами.

2. Найдены режимы цианирования вольфрамомолибденовых быстрорежущих сталей (температура 560 °C, длительность 1.3ч), обеспечивающие получение диффузионных слоёв глубиной до 0,2 мм.

3. Диффузионные слои на поверхности цианированных сталей содержат большое количество высокотвёрдых карбонитридов (s-типа), которые в виде мелких частиц равномерно распределены в матрице из азотистого мартенсита, что обеспечивает им уникальное сочетание свойстввысокую твёрдость и достаточно высокую вязкость.

4. Цианирование обеспечивает быстрорежущим сталям значительное (в 1,5.2 раза) повышение износостойкости и красностойкости, причём эти характеристики практически одинаковы как для сталей Р6М5и Р6МЗ, так и для стали Р18, содержащей в три раза больше дефицитного вольфрама.

5. Производственные испытания цианированных инструментов из вольфрамомолибденовых сталей показали, что по эксплуатационным характеристикам они равноценны цианированным инструментам из стали Р18 и значительно превосходят инструменты без цианирования из всех марок быстрорежущих сталей.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Ю. А. Инструментальные стали.- М.: Металлургия. 1975.584 с.
  2. Лахтин Ю. М, Коган Я. Д., Г.-И. Шпис, Бёмер 3. Теория и технология азотирования. -М.: Металлургия, 1991. -320 с.
  3. Ю.М. Современное состояние процесса азотирования // Металловедение и термическая обработка металлов. -1993. -№ 7. -С 6 -11.
  4. С.А. Материалы для станкостроения и технология формирования их эксплуатационных свойств // СТИН. -1996 -№ 2'Г-С23 -26.
  5. А.Н. Вакуумная нитроцементация мелкоразмерного инструмента из порошковой быстрорежущей стали в муфельных малоэнергоемких печах // Металловедение и термическая обработка металлов. -1994. -№ 7. -С.6 -9.
  6. Чаттерджи-Фишер Р., Эйзелл Ф. -В., Хофман Р. и др. Азотирование и карбонитрирование: Пер. с нем. / Под ред. А. В. Супова. -М.: Металлургия, 1990. -280 с.
  7. В.М., Сыропятов В .Я., Барелко В. В., Быков Л. А. Газовое азотирование в каталитически приготовленных аммиачных средах // Металловедение и термическая обработка металлов. -1997. -№ 7. -С.7 -11.
  8. В.К. К вопросу об оптимизации процесса резания конструкционных материалов // Резание и инструмент. -1981. -Вып. 25. -С.З -9.
  9. Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента. -М.: Машиностроение, 1982. -320 с.
  10. Г. В., Утевский Л. М., Энтин Р. И. Превращения в железе и стали. -М.: Наука, 1977. -238 с.
  11. Ю. М. Внутреннее азотирование металлов и сплавов // Металловедение и термическая обработка металлов.- 1974.- № 3.- с. 21−25.
  12. Мороз Л. С, Чечулин Б. Б. Водородная хрупкость металлов. -М.: Металлургия, 1967. -265 с.
  13. В.И. Водородная хрупкость и структурное состояние стали //Металловедение и термическая обработка металлов. -1982. -№ 5. -СЛ1−17.
  14. .А. Водородная хрупкость металлов. -М.: Металлургия, 1985.-216 с.
  15. Ю.И., Гребешкова Н. Д. О природе водородного охрупчивания стали // Металловедение и термическая обработка металлов. -1985. -№ 8.1. С. 2 -7.
  16. Т., Тома M. Прикладная техника обработки поверхности металлических материалов: Справ, изд. Пер. с нем. / Под ред. Пименова А. Ф. -Челябинск.: Металлургия. Челябинское отделение, 1991.-368 с.
  17. CO., Филиппов Г. А. Влияние азота на склонность аустенит-ных Cr -Ni -Мп сталей к замедленному разрушению в условиях воздей-ствия напряжений и водорода // Металловедение и термическая обработка металлов. -1996. -№ 3. -С.24 -25.
  18. Zbigmew Rogalsk. Oxynitrieren von Werkzeugen aus Schnellarbeitsstahl // Schweizer Maschinenmarkt. -1975. -Bd. 75, № 52. -S. 16−19.
  19. Способ химико-термической обработки режущего и кузнечно-штампового инструмента: Патент 88 732 ПНР, МКИ3 С 23 С 11/00.
  20. Ю.М., Коган Я. Д. Перспективы развития процесса азотирования // Новое в металловедении и обеспечение надежности и долговечности деталей машин методами термической обработки: Сб -Запорожье, 1977. -С.102−103.
  21. Такасе Такао. Современные тенденции развития технологии поверхностного упрочнения // Kinzoku Zairyo Metals End. -1977. -V. 17, № 5.-P. 6−11.
  22. Повышение стойкости инструмента ионным азотированием // Kikai no henkyu. -1977. -V29, № 2. -Р.239 -241.
  23. Axel Neuhaus. Ionennitneren von formenden und spanenden Werkzeugen // DRAHT -Fachzeitschrift. -1977. -№ 10. -S. 475 -476.
  24. С.Н., Евдокимов В. Д. Упрочнение машиностроительных материалов: Справочник.- 2-ое изд. -М.: Машиностроение., 1994. -496 с.
  25. Stamke S., Stein W. Elektropuls -Plasmanitrieren ein neues Verfahren der Warmebchandlungstechmk // ZWF. -1983. -V 78, № 12. -S. 589 -591.
  26. Gollignon P. Adaptation des traitements ioniques dans les fours sous vide pour de nouvelles applications // Int. Gongr. Heat Freat. Mater. 2. Nat. Conf. Met. Coatings 1. Milano. Florence, Italy. Sept. -1982. -P. 535 -547.
  27. A.c. 1 407 096 СССР, МКИ3 С 23 С 8/00. Способ химико-термической обработки стальных изделий в тлеющем разряде / А. И. Шумаков, Г. В.
  28. , JI.A. Желанова, СВ. Земский, СИ. Коротеев (СССР). -№ 4 039 292/31−02- Заявлено 20.03.86- ДСП.
  29. Korotchenko V., Bell Т. Applications of plasma mtriding in UK manufacturing industries // Heat Freatment of Metals. -1978. -V 5, № 4 -P 88 -94.
  30. Smith A.P., Gane N. The coating of high speed steel tools by Ionnit -riding // Austral. Conf. Manuf. Eng. Adelaida. -1977. -Boston- 1977.
  31. Plasma nitriding in Caerphilly // Metallurgia -1978. -V 45, № 4. -P. 207.
  32. Smith A.P., Gane N. Beschichten von HSS -Werkzeugen durch Ionennitneren // Fertigung. -1978. -V 9, № 2. -S 43 -46.
  33. Д.Н. Триботехника. -M.: Машиностроение, 1985. -424 с.
  34. А.В., Карпенко Г. Д., Мышкин Н. К. Структура и методы формирования износостойких поверхностных слоев. -М.: Машиностроение, 1991. -208 с.
  35. СЗ. Диффузия и структура металлов. -М: Металлургия, 1973. -206 с.
  36. П.В., Рябов Р. А. Водород в металлах и сплавах. -М.: Металлургия, 1974. -272 с.
  37. P.A., Уманский Я.С.Фазы внедрения. -М.л Наука, 1977.-240 с.
  38. Водород в металлах. Т1. Пер. с англ. / Под ред. Г. Альфельда, И. Фельк-ля.-М.:Мир, 1981.-475 с.
  39. Взаимодействие водорода с металлами / В. Н. Агеев, H.H. Бекман,
  40. П. Бурмистрова и др. -М.: Наука, 1987. -296 с.
  41. А.К., Рябов P.A. Влияние термической обработки на водородо-проницаемость стали 40Х // Металловедение и термическая обработка металлов. -1997. -№ 1. -С.31−33.
  42. М.А., Матюшенко В. Я. Некоторые аспекты технологического наводороживания металлов и его влияние на износостойкость // Долговечность трущихся деталей машин: Сб Вып.1. -М.: Машиностроение, 1986.-С.191 -195.
  43. Д.А. Теория и практика цианирования быстрорежущих сталей. -М.: ВНИИТОМ, 1940. -49 с
  44. A.c. 576 350 СССР, МКИ3 С 23 С 9/10. Способ химико-термической обработки инструмента / Д. А. Прокошкин (СССР). -Опубл. 14.10.77., Бюл. № 3.-СП -12.
  45. . Нитроцементация. -JL: Машиностроение, 1969. -212 с.
  46. Прокошкин Д А. Цианирование режущего инструмента -М.: Машгиз, 1949. -73 с.
  47. В. // Hart. -Techn. Mitteil. -1965. -Bd 20. -S. 41 -49.
  48. В.А., Томас B.K. Низкотемпературное жидкостное цианирование стали и чугуна -М.: ЦНИИТЭИлегпищемаш, 1973. -47 с.
  49. А.Н. Химико-термическая обработка стали. -М.: Машгиз, 1950.-431с.
  50. А.Н., Сучевяну Г. Химико-термическая обработка сталей в смесях солей, содержащих мочевину // Металловедение и термическая обработка металлов. -1968. -№ 10. -С. 11−16.
  51. F.W. // Osterreichische Ingenieur Zeitschrift. -1970. -Bd. 13, № 5. -S.196 -197.
  52. Firmer B. Badnitrieren -eine verzugsarme Warmebehandlung // Antrieb -1972. -Bd. 19, № 1. -S 12 -16.
  53. Информационное сообщение фирмы Degussa (ФРГ). Доклады, прочитанные на симпозиуме в Москве. 1975.
  54. Д.А. Карбонитрация инструмента из быстрорежущей стали // Труды Моск. высш. техн. училища им. Н. Э. Баумана: Сб. -М.: МВТУ, 1976.-С.122−133.
  55. F. К., Langenscheid G. // Arch. Eisenhutt.- 1965.- Bd. 36, H 9.-S. 671−689.
  56. К. H. // Proc. Roy Soc.-1951.- V. 208. P. 200−215.
  57. Фидзасава С. Метод азотирования в соляной ванне. // Киндзоку дзайрё. Metals. Eng. -1967. -Т. 7, № 4. -С.63 -68.
  58. В.Г., Лялин Е. В., Сопин П. Я. Некоторые особенности износа цианированных сталей // Труды Тамбовского института химического машиностроения: Сб. Вып. 4. -Тамбов, 1970. -С.246 -249.
  59. A.A. Газовое азотирование с добавками углеродосодержащих газов // Металловедение и термическая обработка металлов. -1974. -№ 11. -С.63 -66.
  60. I. // Zeitschrift fur wirtschaftliche Fertigunjg. -1974. -Bd. 69, № 2. -S.80 -85.
  61. Технологический процесс поверхностного упрочнения режущего инструмента / Информационный листок ВИМИ № 75 -0857. -1975. -Серия 10−09.
  62. A.B. Совершенствование технологий термической и химико-термической обработки деталей на УралАзе // Технология автомобилестроения. -1977. -№ 6. -С.30−33.
  63. . О структуре диффузионного слоя после низкотемпературной нитроцементации // Металловедение и термическая обработка металлов. -1974. -№ 10. -С. 15 -18.
  64. Ю.М. Оксиазотирование (нитрооксидирование) // Металловедение и термическая обработка металлов. -1994. -№ 9. -С.2 -5.
  65. Уманский Л. С. Природа фаз внедрения // 20е Труды Московск. института стали: Сб. -М.: Металловедение и термическая обработка, 1940. -С.З -38.
  66. A.A. Азотирование в энергомашиностроении. -М Машгиз, 1962.-132 с.
  67. В. М., Колмыков В. И. О природе повышенной склонности хромистых сталей к карбидообразованию при цемен гации // Известия АН СССР. Металлы. 1980.- с. 197−200.
  68. В. М., Колмыков В. И. Влияние легирующих элементов на карбидообразование в железе и в стали при цементации. 1981. № 8:-с. 11−14.
  69. В.И. Повышение экологической чистоты цементации стали совершенствованием технологии на основе термодинамических расчетов //Известия Курского государственного технического университета. 1999. № 4.-С. 61 66.
  70. В.И., Томкович В. В., Переверзев В. М. Ускорение испытаний цементованных сталей на износ в кварцевом абразиве // Тезисы и материалы докладов Российской научно-технической конференции (15−17 ноября 1994 г.) Курск. КГТУ, 1994. — С. 81 — 83.
  71. В.М., Колмыков В. И., Томкович В. В. Окислительно-восстановительные процессы в легированных сталях при цементации //Тезисы и материалы докладов Российской научно-технической конференции (15−17 ноября 1994 г.) Курск: КГТУ. 1994.-С. 16−17.
  72. В.М., Колмыков В. И., Воротников В. А., Росляков И. Н. Механизм действия карбонатно-сажевого покрытия стали нагазовую цементацию //Современные упрочняющие технологии. -Курск: ВНТО машиностроителей. 1988. С. 53 — 55.
  73. Л.М., Пожарский А. В. Современное состояние и опыт внедрения процессов химико-термической обработки //Металловедение и термическая обработка металлов 1987. № 5. С. 5−11.
  74. В.И., Переверзев В. М., Сальников В. Г. Внутреннее окисление легированных сталей при цементации //Сб. «Материалы и упрочняющие технологии 98» /Курск. КГТУ. 1998. — С. 52 — 55.
  75. Кальнер В. Д, Седунов В. К., Мартьякова А. В. Ускорение процесса цементации предварительной пластической деформацией //В кн.: Прогрессивные методы термической и химико-термической обработки. М.: Машиностроение, 1972.
  76. Дж. теория превращений в металлах и сплавах. 4 1 Термодинамика и общая кинетическая теория. М.: Мир, 1978. — 808 с.
  77. К. Физико-химическая кристаллография. М: Металлургия. 1972.-480 с
  78. И.С. Диссоциация окиси углерода //Известия АН СССР. Металлы. 1975. № 2. С. 7 -15.
  79. A.A. Геометрическая термодинамика сплавов железа. М.: Металлургия. 1971. — 272 с.
  80. .И., Михайлов J1.A. Определение оптимальной скорости циркуляции атмосферы при цементации //Металловедение и термическая обработка металлов. 1971. № 11. С. 33 — 36
  81. P.E. Особенности цементации стали в контролируемой атмосфере //Металловедение и термическая обработка металлов. 1975. № 8.-С. 12−14.
  82. И.С. Термическая диссоциация соединений. М.: Металлургия. 1969. — 574 с. 93. Ванюков A.B., Зайцев В .Я. Теория пирометаллургических процессов, — М.: Металлургия. 1973. -504 с.
  83. Р. курс неорганической химии. В 2-х т. М.: Мир. 19—2. -1600 с.
  84. М.М., Бабичев М. А. Абразивное изнашивание. М.: Наука 1970.-252 с.
  85. В.Н., Николаева О. И. машиностроительные стали: Справочник. 3-е изд. М.: Машиностроение. 1981. — 392 с.
  86. Михайлов, А А. Влияние давления в печи, на интенсивность науглероживания изделий при газовой цементации /Металловедение и термическая обработка металлов. 1995. № 2. С. 11 -13.
  87. М.С. О механизме взаимодействия окислов металлов с углеродом //Известия вузов. Черная металлургия. 1977. № 2. С. 13 -17
  88. М.Н., Шварцман JI.A., Шульц JI.A Физико-химические основы взаимодействия металлов с контролируемыми атмосферами. М.: Металлургия. 1980. — 264 с.
  89. Г. М. Развитие методов испытания материалов на изнаши-вание абразивом //Заводская лаборатория. -1989. № 9. С. 74 -78.
  90. Г. М. вопросы методологии при исследовании изнашивания абразивом //Трение износ. Т. 9. 1988. № 5. С. 779 — 786.
  91. Peng Q.F. Improving abrasion wear by surface treatment //Wear. 1989. 129. № 2.-P. 195−203.
  92. М.И. Термодинамическое равновесие твердых фаз железа с неокислительными смесями С0-С02 //Известия АН СССР. Металлы. 1975. № 6. -С. 38−46.
  93. С. А. Стереометрическая металлография. М: Металлургия, 1970.-375 с.
  94. Лев И. Е. Карбидный анализ чугуна. М: Металлургиздат. 1962. -180 с.
  95. Л.И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов. М.: Физматгиз. 1961. — 863 с.
  96. Л.И. Рентгеноструктурный контроль материалов. %!.• Машиностроение. 1981. — 134 с.
  97. В.Б. Планирование и анализ эксперимента. М.: Легкая индустрия. 1974. -263 с.
  98. О.Н. Обработка результатов наблюдений. М.: Наука. 1970.-104 с.
  99. ПО. Ермолов Л. С., Кряжков В. М., Черкун В. Е. основы надежности сельскохозяйственной техники. М.: Колос. 1974. — 223 с.
  100. Металловедение и термическая обработка стали и чугуна' Справочник //Под ред. Акад. Н. Т. Гудцова. М.: Металлургиздат. 1957. -1204 с.
  101. O.A., ГельдП.В. Физическая химия пирометаллургических процессов. Ч. 1. Свердловск: Металлургиздат. 1961. — 376 с.
  102. В.П., Павлов Ю. А., Поляков В. П., Шеболдаев СБ. Взаимодействие окислов металлов с углеродом. М.: Металлургия. 1976. -360 с.
  103. В.И. Поверхностное упрочнение легированных сталей карбидами при цементации. Докторская диссертация. Курск. 1999
  104. . Нитроцементащгя. М.: Машиностроение. 1969. -212 с.
  105. М.П. Определение механических свойств металлов по твердости. М.: Металлургия. 1977. — 359 с.
  106. Трение, изнашивание и смазка: Справочник в 2 книгах / Под ред. д-ра техн. наук, проф. И. В. Крагельского и канд. техн. наук В.В. Алисина- М.: Машиностроение. 1979. 358 с.
Заполнить форму текущей работой

Заказал и сдал!