автореферат диссертации по металлургии, 05.16.06, диссертация на тему:Разработка технологии получения порошковых горячедеформированных сталей при использовании различных углеродсодержащих компонентов

Министерство науки, высшей школы и технической политики РФ

Новочеркасский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт имени Серго Орджоникидзе

На правах рукописи ЕРЕМЕЕВА Жанна Владимировна

УДК 621.762

Разработка технологии получения порошковых горячедеформированных, сталей

при использовании различных . углеродсодержащих компонентов

Специальность 05.16.06 — «Порони ч металлургия и композиционные материалы» •<

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

НОВОЧЕРКАССК1 /ь

Работа выполнена на кафедрах «Материаловедение и технология материалов» и «Технология машиностроения» Новочеркасского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института имени Серго Орджоникидзе.

Научные руководители: доктор технических наук, про--

фсссор Гоголев А. Я.; доктор технических наук, профессор Дорофеев В. К).

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Пустовойт В. Н.; кандидат технических наук. Стопченко А. Ю.

Ведущее предприятие — НИИТМ, г. Ростов-н/Д.

Защита состоится « 5 » января 1993 г. на заседании специализированного совета К 063.3010 в Новочеркасском ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте по адресу: 346400, > г. Новочеркасск Ростовской обл., ГСП-1, ул. Просвещения, 132.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан » ноября 1992 с.

Ученый секретарь специализированного совета к. т. н., доцент

Горшков С. А-

СВШ ХДР/КТЕРИСтаКА РАБОТЫ

Актуальность теми. Поропковая металлургия (ПМ) имеет определенные возможности по управление процессий структурообра-зоаакия в различных матеркапах, обеспечивает получение изделий с комплексе« свойств, не реализуемых в материалах того же состава, но получаемых по технологиям литья и обработки давлением. Енедрсие материалов и технологи? ИМ в машиностроение к другие отрасли техииг.и позволяет обеспечить коренные прогрессивные сдвиги в промнпл юности страны. ,

Одной из конечных целей работ в области ПМ является экономия ултериальких ресурсов, наиболее полное использование супе-ствугсих источников сырья, изыскание нетрадиционных его видов я создание безотходных производств. Применение в качестве сырья отходов прсиыаленности способствует скономик иатериалышх ресурсов, а такзе ликвидации сырьевого дефицита в ПМ. При производстве перозховых сталей высказанные соображения: в полно!» мере относятся но только к металлическим, но "и х углеродсОДер-хавкм когс.онеитам (УСК) пороговой сихты.

Наялучгие условия для получения высокоплотных поропяовых катеряалов обеспечивается при использовании различных методов горячей обработки давлением пористых порошковых заготовок. В этом отношении определенные возможности имеет горячая штамповка (ГШ) тахках она обеспечивает получение практически готовых изделий или заготовок с минимальным объемом последуетеЯ механической обработки.- к!ногообразиё явлений-при проведении ГШ в процессе совероенствопания научных аспектов данного метода приводит к необходимости анализа и синтеза многих теоретических положений пороаковой металлургии и материаловедения. Так, гомогенизация является одним из основояолагаових процессов формирования материала, она происходит практически на всех стадиях ГШ, & таххе при последующеП термообработке. Исследование процесса растворения является задачей не только пороакоэого материаловедения, но и всех других технологий, в основе которых лежит твердофазное получение однородных и неоднородных материалов. Рсгение этого вопроси усложняется изменением кинетики процессов на поверхностях металлических частиц;, имеших ограниченней рас-

творкмость элементов и различный химический состав.

Недостаточность сведений по применен» нетрадиционных ут-леродсодергаших компонентов в ПМ и юс влклнкп на формирование структуры и свойств горячу зформированных порсахогих матерка-лов (ГДЕШ), обусловили необходимость проведения специальных исследований, которые били выполнены в соответствии с заданием Единого плана проведения исследований, разработок и озатшас работ ПИК "Пороаковая металлургия" на 1986-1990 гг. (приказ Минвуза СССР * 600 от 18 августа 1986 г.).

Цель и задачи исследований. Цельо работе - получение порошковых сталей с повышенными свойствами при использовании различных типов УСК и разработка рекомендаций для оптимизации параметров технологии.

Для выполнения поставленной цели в работе предусматривалось решить следушие задачи:

- установить особенности формирования структуры в ходе спекания порошковых сталей при введении различных типов угле-родсодержаоих компонентов;

- изучить механизм структурообразования горячестакпован-ных порошковых сталей при введении различных типов углеродсо-дерказих компонентов;

- исследовать закономерности структурообразования порошковых яелезоуглеродистых материалов перлитного класса при различных видах термической обработки;

- разработать рекомендации по промышленной реализашм результатов исследований.

Научная новизна. На основе сформулированных требований к уггсродсодержазки компонентам вихты, осушествденного выбора не-траддцкоиных их разновидностей (искусственный графит и пироуг-дерод) и изученных характеристик установлен механизм' влияния УСК на. асех стадиях формирования структуры и свойств горячеде-форикроваяных порсзковых сталей в сравнении с обнаруженным дзя аихты, с одержал ей карандашный графит:

- повшенная однородность шхты за счет отсутствия сегрегации УСК при наличии "удазлиеания4 их частиц гелезньши, особенно явственно проявлявшегося при использовании распыленна:

з

порогов;

- низкие потери усилия на преодоление внешнего трения при прессозьнки акхты за счет обнаруженного аффекта "обволакивания" частиц железа мелкими частицами ПУ и ГИСМ и предотвраае-ния металлического контакта иезду ниьи и поверхностшги инструмента ;

- ускоренное протекодае гомогенизации при спекании или на других стадиях технологии, связанных с нагревом, вызываемое поЕкпенной реляционной способностью'частил ПУ и ГИСМ» их уел-кими размерами и особенностями морфологии;

- измельченность зёрен форукруеыого аустенята, наследуемая пластинчатым или зернистым перлитом, а также структурами, формируе^алги при различна способах ускоренного охлаждения, отпуска после закалки, диффузионного отгига и терыоциклнческой обработки;

- поваленные механические и триботехническке свойства материала на гсех стадиях формирования, обусловленные его однородностью, ыелхозорнкстостыэ, гомогенностью и низким содержанием неметаллических вклзчший, вносимых УСК к лвляешихсл очагами зароздения трссин в бысокоплоипос материалах, у которых роль пор сведена к минимуму.

Практическая ценность. Результаты исследования позволяют производить подбор н прогнозировать эксплуатационные свойства порошковой стали, получаемой ГШ пористых заготовок, в шихту которых вводится искусственный графит и пкроуглерод. Оптимизированы параметры технологии получения горячеатвмпованной по-роаховой углеродистой стали, содержазей рассматриваемые УСК, показана возможность исключения в ряде случаев отдельных её операций и опасения затрат на изготовление изделий без снижения иг качества.

Реализация результатов работы. Результата, полученные в работе, использованы при разработке технологии ПИ закрепительных втулок, получаешх из аихты на основе железного пороа-ка в пирсуглерода, которая принята к внедрении на Новочеркасском электродном заводе с ожидаемым экономическим эффектом 105,2 тыс. рублей, а также втулок, получаемых из шихты на ос-

нове жсдсакого пороска и искусственного графита, технология принята к внедрению на Государственном »сл-нерно-ароизвод-стзенном многоотраслевом •предприятии "Комплекс-^" и Красносу-линском опытном заводе "(.'р/литмаш" с ожидаемый экономически« эффектом 174,8 тыс. рублей {указаны цена 1991 г.).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на:

- УП-й Всесовзной научно-технической конференции "Горяча® прессование в поропковой металлургии" (г.Новочеркасск, 1968 г.) ;

- ХУП-й Всесовзкой конференции по поропковой металлургия (г.Киев, 1991 г.) ;

- Региональной конференции молодах ученых и специалистов научных организация и предприятий (г.Пермь, 1990 г.);

- Российской научно-технической конференции "Прогрессивные технологии производства, структура к свойства пороякоаах изделий, композиционных материалов и покрытий" (Волгоград, 1992 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 печатных работ, в том числе одно авторское свидетельство и 9 положительных решений на их вздачу.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит нз введения, пяти глав, обаих выводов и приложений и ссдсретт

1 /3 страниц мажиописного текста, 66 рисунка к список из /53 наименований используемой литературы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Обоснована актуальность темы диссертационной работы, приводятся основные положения, выносимые на захиту.

В первой главе приведен обзор опубликованных работ по теме диссертации, на основании которого сделаны следующие выводы:

- природа УСК, особенности технологии их получения, кристаллического и зёренногс строения, содержание примесей и другие характеристики определяет возможности их использования при

ггронг.водстзо яорахгссти материале» вообае и ГД£Щ, з частности, а тахкэ эффективно управлять формированием их структуры;

- на растворимость углерода в материале оказывает влияние теыпоратура, скорость протекшшя процессов, неметаллические пклпчения и дефектность стру-лтуры материала, а таете другие технологические фактсры ;

- в формировании структуры и свойств ГДОМ при последуо-пей термической обработке (ТО) определяшуо роль играет структурно о состояние материала после ГШ-;- применительно к ГДДМ использованы далеко не все ьйды

ТО, разработанное для компактных материалов, s частности, способы обработки, приводящие к образовешпэ'структуры зернистого перлита;

- управляя процессами фазовых превращений при ТО mosio достичь существенного повышения механических свойств порошковых сталей, которое обеспечивается возможностью создания кх требуе:.их структур.

Во второй главе дала характеристика используемых 1'лтс-риалов, исследовательского оборудования, описаны методики проведения исследоззний и экспериментов. Специфика решаемых задач предопределяла применение исходных компонентов материалов на основе железа с определенным количеством углерода. В качестве компонентов шихты использовались железяка порошки ПЕЗ 2.160.26, ПКВ 4.450.28,и ПКЗ 2.200.28 ГОСТ 9849-65. В качество углеродсодерзгалкх добавок использовались графит каран-дагный ГК-1 ГОСТ 4404-78, графит искусственный специальный малозолышй гаСМ ТУ 48-20-54-84, пирсуглерод ПУ CHI 4671-08-0045-89.

Поросховке призматические образцы размером 10x10x55 мм, используемнз для исследования, получали по дзум вариантам технологии:

- приготовление аихты, статическоо холоднее прессование СХП формовок при давлении ЬОО'бООМГкрр пористости 8-40 %% горячее прэссозоике на крнвозипном прессе К-2232 ;

- приготовление пихта, СШ, спекание и горячая втаюювка. При всок тезаюлегия? нягрзр перод ГШ осуаестшшли в среде дне-

социированного аыуиака при температуре £50-1100 °С.

Механичесхке характеристики определялись в соответствии с ГОСТ 1497-84 на электрог» гфавлической разрывной малине

о автоматической режиме.

Термоциклическая обработка проводилась при нагреве ТВЧ со скорость!) 600 град/мин в специальном устройстве, а также с использованием печного нагрева со скоростью 5 град/мин в стандартном контейнере. В качестве защитной среда применяли диссоциированный аммиак.

Химический состав материалов определяли на рентгеновском кБактометре

АР1 -72000 о , содержание углерода на автоматическом газоанализаторе 1/?-/2 <рирмы "С.£СО

При металлографических исследованиях использовались микроскопы 'МЕТАУЕЙГ", " ихЫАЙ." 'РЕ1СНЕ&Т Тонкое строение структуры изучали с помощью угольных реплик на электронном кикпоскопе ЭЫ-ЮОЛМ. Рентгенографию образцов проводили на дифрактомегре "ДР0Н-2,0Н с автоматической запись» кривой распределения интенсивности в монохроматическом железком Кос излучении. Определение локального химического анализа в фрактографнческие исследования осуществляли с помощью растрового электронного микроскопа с рентгеновским микроанализатором яСАМ2ВЛХ-;.Ш;<?0".

Исследование химической неоднородности железоуглеродистых пороаковых материалов Проводили методом спектроскопии Оже-элек-тронов на электронном спектрометре иЭСКАЛАБ-Ш-2" английской фирмы '"Вакуум-Дженерейтос".

Фрикционные испытания проводили на маоине торцевого трения УЦТ-1 с нагрузкой 0,1, 0,3, 1,0, 1,5, 2,0 и 3,0 Ша.

Тонкую структуру изучали на фольгах, которые получали путем утонения массивных образцов методом электрохимического полирования. Для изучения фольг применялся .просвечивающий электронный микроскоп фирмы ЗОШ Япония.

Результаты экспериментов подвергались обработке на ЭВМ, статистические расчеты осуществляли при уровне значимости 9*-0,05.

В третьей главе представлены результаты исследования про-

цессов приготовления шихты к формования заготовок, структуры после спекания и горячей птакпоьки, влияния типов УСК на формирование структуры на этих операциях и влияния их на механические свойства и характер разрушения поропкозой стали. Определено влияние технологических факторов на структурообразование таких как исходная пористость, температура и врем,: спекания, температура горячей штамповки и степень деформации. Дана фрактогра-фическая оценка процессам растворения различных видов УСК. Оценена хнмичьская однородность и потери углерода на операциях технологического процесса для сталей с различными УСК. *

При смешивании порозховой шихты установлена повышенная однородность при введении в её состав порошков ГИСМ и ПУ по сравнению с порошком ГК. Она обеспечивается в течение меньоего времени смешивания из-за эффекта "обволакивания" частиц железа частицами этих УСК к предотвращения вследствие этого сегрегации шихты.

При прессовании эффект "обволакивания" чаотмц железа также сказывается благоприятно так как предотвращает металлический контакт между частицами порошка и поверхностями прессового инструмента, что в своп очередь обусловливает снижение на 15-20 % давления, необходимого для обеспечения плотности формовок, одинаковой с приготовленными при введении в пакту карандашного графита. Этот эффект, по-видимому, сказался и на потерях углерода при получении сталей, которые оказались значительно меньшими при введении ГИСМ и ПУ по сравнении с ГК (табл.1). .

При спекании порооковых-формовок,'содержащих в шихте различные УСК, наиболее полное растворение углерода происходит .в. образцах с искусственным графитом: уже при 95О °С и выдержке в течение 30 мин свободного графита в них не обнаружено. В образцах с пироуглеродоы око наблюдается при ЮбО-И'Х) °С и ввдержке 30 мин. Следы свободного углерода в образцах е ка- , рандшшым графитом выявлены даже при проведении спекания при I150-1200 °С и времени выдержки I час, одновременно происходит интенсивное обезуглероживание и межзеренное растрескивание. При проведении спекания установлено ускоренное получение гомогенного материала при введении в пихту ГЮ и ПУ, уменьшение

/ Таблица I

Потеря углерода на операциях технологического процесса, %

Тип Кол-во : вводи- : мого уг-: лерода,^: Вариант Олерацин тсхнологетеск5я процессов

Ш смези- : В<Х;Ке : спекание : Г Ш : Т 0

Ш-1 1,0 I 6,2 12,0 3,4 1,8

2 7,5 10,2 ' 4,1 1,2

0,6 I 6,66 10,4 2,9 т г

2 5,4 9,3 3,0 0,8

тем 1,0 т А 2,3 6,0 1,1 0,2

2 1,1 5,3 0,3 0,1

0,6 I 2,0 4,4 1,5 0,2

2 0,9 3,7 1,3 0,1

а у 1,0 I 4,2 е.о 2,2 0,9

2 2,7 7,1 1,6 0,8 .

0,6 I 3,5 6,6 2,3 0,7

2 3,3 6,4 1,9 0,5

количества неметаллических включения и улучшение всего комплекса механических свойств«

Прочностные свойства достигают уровня свойств соответству-ш:сго монолитного материала при температуре Ш не иенее S50 °С д.тя сталей с ГИСМ и ПУ, для образцов с карандашам графитом _ IG5Q-IICO °С к степе:«: деформации не ниже 20 %. Наиболее euco-к;;с механические ссоЯстЕа обеспечивает материал Jia основе телесного порозка ГШВ 2.160.26 в связи с его меньшей загрязнённость» примесями по сравнении с ДЕВ 4.450.28 и более развитой и пене с окисленной поверхностью частиц по сравнения с' распыленным порссхсм (табл.2).

При иагружении образцов, содержащих 2 яжхте искусственный графи? и пироуглерод, очагами зарождения трезккы является зоны у.ехчасткчного контакта с низким качеством срапизаяия и поры, неблагоприятно ориентированные к направлении нагрузки. При ка-грухении образцов с каравдаакын графитом заревдеяие треонин

Таблица 2

Вяиякиэ типов яорсзков железа и УСК на иехаиичоские свойства поросковой стали

Тип желез-: Содеэ-:_Тип УС1-С__

ного пороо-:глние : Карандаетый : Искусствен-1 Пго0угяе«ш

ка . о, /, . . ный графит : "ироуглерод

• • ' •

Г _Свойства _

Ш 2.100.26 0,2 67 365 75 580 72 475

1,00 1,00 -1,12 -1,59 -1,07 -1,30

0,5 74 525 90 825 85 685

1,00 1,00 -1,28 "1,57 -1,15 -1,30

• 0,8 78 730 98' 1125 92 825

1,00 1,00 -1,18 -1,54 -1,11 -1,13

ШШ 4.450.28 0,2 64 290 73 425 68 335

0,96 0,79 0,97 0,73 0,94 0,71

0,5 63 345 85 600 80 450

0,92 0,66 0,96 0,73 0,9-4 0,66

0,8 73 450 90 725 Е6 615

0,94 0,62 0,92 0,64 0,93 0,73

ПНР 2.160.28 0,2 65 315 - 72 500 67 425

0,97 . 0,86 0,96 0,86 0,93 0,89

0,5 70 435 88 . 715 ' 83 585

0,95 .'0,83 0,98 0,87 0,98 0,03

0,8 75 575 92 1000 88 850

0,96 0,79 0,94 0,89 0,96 1,03 •

Числитель - абсолютные значения характеристик, знаменатель -относительные (по отнесению к соотзетствугу-лим характеристикам; образцов на основа поровка 1ШЗ 2);величины, проставленные со знаком.(-) - относительные значения характеристик образцов с ИГ к 11У (по отношению к образцам с карандаша графитом).

происходит преимущественно в нерастворивзихся остатках его частиц, выявлено на этих образцах меяэеренное расслоение. Для них характерно межзереннор разрушение с незначительными областями внутризеренного, длл образцов с пироуглеродом и искусственным графитом происходит в основном внутризерснное разрушение.

Исследования триботехиических характеристик(износостойкости коэффициента трения, нагрузочной способности)при проведении фрикционных испытаний показали, что для образцов, содержащих искусственный графит они находятся на высоком уровне. Это можно объяснить структурой зернистого перлита, полученной сразу после Пи. Для образцов с пироуглеродом они оказались более низкими, а с карандашным графитом - обнаружен катастрофический износ даже при незначительных нагрузках, коэффициент трения был самым высоким. На основании полученных ранее уравнений регрессии и ограничений разработана математическая модель определения оптимальных режимов спекания и горячей штамповки с целью достижения максимального комплекса свойств.

В четвертой главе представлены результаты исследований влияния термической обработки на структурообразованке порошковых сталей с различными УСК, влияние УШ на механические свойства и характер разруления данных сталей после ТО. Выявлено тонкое строение рассматриваемых сталей. Проведено изучение структуры после ТЦО, выбран оптимальный режим для каждого конкретного вида УСК и состава стали. Обнаружено сохранение '•<-. структурных особенностей при переходе от одной термообработки . к другой для сталей с различными УСК. Это сказывается на формировании структуры и свойств.

При ускоренном охлаждений горячепрессовакных сталей установлено наличие эффекта ВТШ в каибользей мере проявлявшегося для сталей, содертлзих в шихте ГИСА1 и Ш. Они обладают мел-хоигольчаткм мартенситом с высокими пластическими и прочнеет-ккми свойствами (табл.3).

При проведении закалки поросковой стали в различных средах (водз, масло, воздух) позволило подучкть мартенсит только

Таблица 3

Свойства порозхогых сталей, охлажденных после ГШ а различных средах

Типы УСК

Содержание"

углерода з: стали, % ' На воздухе

Охлаждение после ГШ

3 воде

х)

!66' !нвс,»>! ^

: Ша : : («яе) : Ша

В Л

Ы)

Карандаш- 0,2 425 19 (125) 750 29 (Л§0)

ный графи? 1,76 1,53 1,2

0,5 575 16,5 20 900 19 25

1,57 1,15 1,25

0,8 755 8,0 18 1125 ;в 34

1,49 2,00 1,89

Пиро- 0,2 575 24 (163) 925 37

углерод 1,61 1,54 1.13

0,5 775 22 20 1275 25 28

1,65 1,18 1.27

0,8 975 10 22 1600 18 38

1,64 1.8 3,8

Искусствен- •' 0,2 650 35 (163) 1075 43 (_225}

ный графит 1,65 1,23 1,23

0,5 750 22 22 1525 .31 о!

2,03 1,41

0,8 1125 V 25 1650 22 43

1,64 1,29 1,41

3 знаменателе приведены значения свойстз образцов, охлажденных в зоде, по отношении к свойствам образцов, охлалденных на воздухе.

ЗначенияИЯС^ указаны без скобок. НЯВ в скобках.

при закалке в воду при всех УСК, после охлаждения в масло мартенсит наблюдался только у сталей с пироуглеродом и, частично, с искусственным графитом. После охлаждения на воздухе

у сталей с рассматриваемыми УСК структур: иартсисита шяплепо не било.

Были изучены структуры и свойства порогковах сталей, со-держших различные УСл в пихте после прозедсл;1я отпуска, шео-ко-, средне- и низкотемпературного. Особенности полученных структур проявляйся в наследовании их характеристик, заложенных на прсдадуоих стадиях процесса.

проводился диффузионный отжиг столой» содерэших различные УСК, при температуре II0Q °С и времени выдержки 30, 60, I2G mat. Цря охлаждении аустенкт распадался на структуры перлитного класса, причем в образцах с искусственным графитом н пирэуглеродом полейся мелкозернистый перлит и отяиг можно ограничить ЗО-иинутной выдержкой или вообзе его не проводить. Для. образцов с карандазшм гранитом только длительный ото;г и течение 2 часов позволил получить структуру с областями зернистого перлита, а для того, чтобы получить однороднув структуру зернистого перлита требуется еае более длительное время.

Для того, чтобы повысить свойства стали за счет сферокди-zxxuv. перлита к измельчения зерна проводилась термоциклическоя обработка пороскоскх ста.-, с г.. Она проводилась как с ксподьзова-. нием ТБЧ, так к печного негрева. Б результате такой обработки . в образцах с ГИСа и 11У получена сверхмелкозернистая структура, а в образцах с каранд&аник графитом прокаогла коагуляция цементита. После проведения 'ЩО возросли значения прочности, пластичности и ударной вязкости. Установлено оятияальное количество циклов для стал о р, с различными видами УСК:' ГИСИ *- 4, 11У - б, ГК - 8. .

В пятой главе обсувденк результати экспериментов и описаны возможности применения порошковых сталей с различными угло-родсодерхааимк компонентами.

Определена роль каждого вида УСК, влияние гранулометрического, химического состава на формкромдие структуры и растворимость углерода в матрице, воздействие псследеформационного охлаждения железоуглерсдастых «аториблоэ С различии.«: видами УСК.

Разработаны технологические процезеи получения деталеГ:

стопорной втулки и закрепительной втулка изготовленных из железного порошка марки П23 2.260.26 и при зведении з первом случае искусственного графита и зо втором случае — пироугле-рода. Экономический эффект, полученный благодаря применению отходов производства, снижению энергозатрат, увеличению срока службы лталсозой оснастки и улучаению свойств н качества ка-териалоз, соответственно составил (05,2. и 3 ' ценах 1931 года.

Ранее эти детали изгстоьлялись из прут::а стали 60, что позволяло погасать хеэфртцяеят использования материала с 0,35 до С,62.

сшуз швоцы

1. Сфсркулсрсзгны требзнгпта к утлеродсодержазии компо-нектзз! О'Сч), азсдражя з состав поропховой дссты при производ-стзе изделий кз гсрячзпресссванных порссхозых материалов, на основе кстер« осуществлен выбор конкретных их разновидностей -- искусетзежый гр.ч4?ст Ш'С.'<1) и пироуглерод (ЛУ).. ,Цля сравнения при кссле^сзанкях я-гпоаьзогаагя караидагнай графит (ПС), показано, что ксследозг«»» УСК отличаются друг от друга, '.«рфолог-и-еа частиц, гр--гну.-сметр?.ческим и хзддоес&м еостазом и другой х&ргхтер*истахе*й, что сказывает злпкниз на ¿ормирозяние структуры я С20.10ТЗ порегхезого ;.<&терикла з процесса его получения. Пэ асе» показателям ясяусствегаай ¿'ра1ит и тшрсугдёсод яре восходят яаравда^йхЯ графит, кспользуе;<ий для сзавнашя хак чал-балео 'лярско применяемый.

2. Изучено зляякив ГлСй' и ¡¡У при приготовлении г.орсаксвой г:ссту. 3 сравнении с ПК установлена повг-гзс-нная ье однородность, обеспечиваемая з течений мек&ааго времени сиеаяьакия, ¿езкоя-ность ис::Л£чения из технологического 1:нг.ла Операции ""-.ю.-срогс-" скешванкд, езязанной с дсполнител-.-ккми затратам, наличие -'гб-еслакивания" частиц железа частяцзхп УСК, что пр-здотараза&т сегрегации УСК и положительно сказывается на последующих этапах технологического цикла.

3. Исследовано поведение акты, содержащей различные УСК, при прессовании. Показано, что в связи с более равномерным

распределение« ГИСН и ПУ в объеме гзктц по сравненгоз с ПС к наличие« эффекта "обволакивания" в болызой мере предотвращается металлический контакт мехду истицами и стенками матрицы; при прессовании. Б своз очередь, последнее обусловливает сникшие на 15-20 % давления, необходимого для обеспечения плот-кости формовок, одинаковой с приготовленными при введении ГК в шихту, существенно влияет на износ инструмента и затраты на его изготовление.

4. Рассмотрены закономерности спекания формовок, содержа-оих различные типы УСК и гелезного порошка в сихте, формования структуре и свойств получаемых материалов. Установлено существенное ускорение гомогенизации материала, повышение однородности структуры, умекьсение количества неметаллических вхлочений и улучшение всего комплекса кехг-шческих свойств при введении в вкхту Г>1Са1 к 11У по сравненио с ГК, а также использование восстановленного железного порошка. Для образцов, содержащих в Еихте ГУ1СЛ и ПУ, достаточно только преддефориедиснной выдержки для протекания равномерного растворения углерода в матрице. Наиболее интенсивно растворяется углерод, содердазийся в ГИС»!, достаточно полно этот процесс происходит уже при 950 °С к выдержке в течение 30 мин. При использовании ПУ он наблодается при 1050-1X00 °С (30 мин), а в образцах с ГК даже при 1150-1200 °С (1 ч) обнаружены следы свободного углерода, при наличии обезуглероживания к мекзеренного растрескивания.

5. 11осде спекания и горячей штамповки для образцов, содержащих в сихте ГИСМ и 1и , характерна структура мелкозернистого перлита, с. с П\ - грубопластклчатого перлита, их образование связано с зернистостью аустенита на стадиях спекания и Ш, в пор£10: случаях он получался мелкозернистым, а в случае ГК -крупнозернистым. Определено влияние температуры и степени деформации на СГруктурообразование и свойства горячептампованных сталей с различными видами УСК. Температура 950-1050 °С и степень деформаций % обеспечивает получение мелкозернистого петита для образцбб с ГИСЛ и ПУ.

6. Исследования распределения углерода в объеме материала с помозьс рентгена- и кчкф$|йк«егноспектралъного анализа, а такте Озе-спектроскопни и фр^л-йграфии показали, что при ис-

пользовании ОУ химическая неоднородность незначительна. ПЛСУ -практически отсутствует, а в наибольшей мере сна наблэдаатся у образцов с ГК.

7. Установлен механизм разрушения при статическом растяжении образцов, содерхзшх различные УСК а тахте: при ГК за-рсгдение трещины происходит преимущественно в нерастворивгяхса остатках его частиц, на поверхности изломов обнаруживается сме-саниые типы макро- и микроразрупения; при ГИСМ а НУ зарождения трети идет в зонах менчастичного контакта с низким качеством срааивания а порах, неблагоприятно ориентированных к направлении нагрузки, разрушение в основном внутризёренное.

8. Шсокие значения трибстехнических характеристик (износостойкость, коэффициент трения, нагрузочная способность) 5ыди получены на гсрячеитампованкых образцах, содевзазих в зюттв ГИСа!, что ыоано объяснить структурой мелкозернистого перлита, полученной сразу после ГШ; для стали с £1У они оказались болев низкими: с карандагаым графитом катастрофический износ наступал при незначительных нагрузках, а хооффициент трения был самым высоким.

9. Результаты исследований, выполненных с применением тонких фольг, угольных реплик и фрактографии изломов, позволили еыяшггь комплексное влияние различных видов термической обработки, включая термоциклическуп, и типов УСК в гзкте на формирование структуры и свойств материалов и разработать рекомендации по выбору параметров лх ре.тамоз для каздого вида УСК. Установлено наличие эффекта ВТа10 при ускоренном охлаждении горлче-птампованных изделий: при проведении отдельной ТО с охлаждением образцов в различных средах (вода, воздух, масло) структура мартенсита при всех нвдах УСК получена при охлаждении в воду, после охлаждения в масло она наблвдалась только у образцов с 11У и частично - с ГИСМ. Показано влияние характеристик УСК на формирование структуры и свойств порошковой стали при отпуске, проявлявшееся в наследовании особенностей, заложенных на предыдущих стадиях процесса.

10. Определены характеристики структура порошковых сталей с различными УСК в пихте, получаемые в процессе их диффузионного отжига. В образцах с ГИСМ и ПУ однородная и мелкозернис-

так структура формируется при IIG0 °С и ввдорске s течение 30 uiui, для образцов с ГК только длительный ота:г в течение 2 к при IIGG °С позволил подучить структуру с областями зернистого перлита, для обеспечения однородной структуры зернистого перлита требуется есе более длительное время.

11. Извека кинетика процессов, протекаших при терлоцик-личвской oopj-ботке пороакоьых сталей, в еэ результате в образцах с Г>10^ и ¡1У получена еверхмелкозернистая структура, а с образцах с ГК произошла коагуляция цементита, во всех случае: после прог-лення ТДО возросли значения как прочности, ты: г. пдьстичн.тг., а токке ударной вязкости. Установлено опткмадь-иое количество циклов для' сталей с различными видами УСК:

ГЧ,»'|.' / I г * г f тт ' С

i Wu- - 4. ш - и, if. - Ь.

12. Получены уравнения ри.'рессни, позволяйте оптимпзиро-вить параметре; технологии получения ГД11М с целью обеспечения кх треоVewux сройотб. Разработаны рекомендации по практическому использование результатов исследования, которые положены с основу технологии получения деталей закрепительных и стопорных £-:-улок. (лакаемый экономический эффект от внедрения этих деталей составит, соответственно, 105,3 и 1X8,5 тыс. рублей в год (б ценах 1991 года). При этом не учитывалось, что применение ГИСй и Ш' в составе пакты даст возможность не только использовать безвозвратно теряемые в настояаоз время отходы, но и су-оествонно повысить экологичоскуо чистоту производства.

Основгше положения дассертедш опубликованы в следуших

работах:

X. Б.Н.&шснка, В.И.Йярошжков, В.В.Ереиеева. Штампы для дишшичаского горячего прзссо&ьикк // Тез. докл. У1 Всесоюзной иауч.-тксн. кенф, "Горячее прессование в пороговой металлургии". - Новочеркасск, 1УЬ5,

Z, Ю.Г.Дорофеев, В.Еремеева. Изгкбиая прочность зубьев г.ороакоеых сестерен, получаемых горячей стеиювкой // Дроблены оптимизации конструкций и технологических процессов в машиностроении: Тоз. докл. Всерос. студ. научи.-техн. кокф. -hcpMfc, 1Ус£ г.

3. Б.А.Скоркко», В,Ь,Дубровскйй» В.И.Чумаков, Е.В.Ереме-

esa. Исследование процесса изготовления стекер-гьсс разъемов из поропховкх корпусов и стекла С-48 // Тез. докл. УП Бсесо-взн.. науч.-техн. кснф. "Горячее прессование а пороакозоЯ металлургии" . - Новочеркасск, 1988.

4. Сксрикоэ А.З., Козлов Е.В., ¡Пиака Б.Г., Еремеева Н.2. Особенности получения еысокоплотной порошковой стали с удуч-пенжмк технологическими и механическими свойствами // Тез. докл. регион, кокф. молодух ученых и специалистов научных организаций и предприятий. - Пермь, IS90. - С.23.

5. Дсрофзез S.í). , Ерекеега H.B., Гончарова Т.Н.. Лозо-зой В.И. Влияние характеристик углеродсодержаших добавок на структуру и свойства порошковых сталей / Тез. Российск. рес-публ. науч.-техн. конф. "Прогрессивнкз технологии производства, структура и свойства лорсгковых изделий, композиционных материалов и покрытий". - Волгоград, 1992.

6. Дорофеез B.D., Еремеев* S.B., Шевченко В.В., Гора-коз С.А. Износостойкость висскоплотних порошковых железоуглеродист!« материалоз / Там же.

7. Яорозковая кснструкциснная сталь / Ю.Г.Дорофеев, А.В.Скорккоз, В.З.Козлоз, Н.В.Еремеева и др. - Полотит, решение на заявку j? 4896744 принято 2.01.91.

8. Способ получения выссксплоткой конструкционной порои-хозой стали / Ю.Г.Дорофеез, А.В.Сксриков, Е.З.Нозлов, ££.В.£ре-ueesa. - Авторское сгкдетельстзо S IÔ78S82.

9. Способ получения яорсоковой конструкционной стали / Э.Г.Дсрофеев, А.В.Скорг&сз» Б.З.Козлов, а.З.Зремееза. - Пелс-зительное реаеикэ на заявку V1 4802425 принято 29.04.91.

10- .Способ получения конструкционной псрссткоаой стали / И-Г-Дсрофеёв, А.В.Сксриков, Е.В.Козлов, Н.В.Еремеега. - По— ложктеяьной peseкие на заявку 0> 4696896 принято 27,05.91.

11. Способ получения зысохопрочной износостойкой порошковой стали / В..У.Дсрсфеев,- А.В.Сксриков, H.H. д<грдицкая, Ж.В.Еремеева, В.Г.Шипка, Д.Н.Веропаха, Т. В.Гончарова. - Положительное решение на заявку # 5017725/02/065321 лриклто 30.07.91.

12. Способ получения конструкционной порогковоя стали / З.Ю.Дорофеев, А.В.Сксриков, Н.Н.Кердицкая, В.Г.Шиака, H.B.Epe-

неева, Д.Н.Ееропаха, Т.В.Гончарова. - Долоззгтельное регенко на заявку >? 5026765/02/007136 о? 13.02.92.

13. Способ получения конструкционной порозковой стали / В.В.Дорофеев, А.Б.Скориков, Н.Н.Жердицкая, Е.Е.Ереиееза к др. -Положительной реоение на заявку £ 5027024/02/007004 от 11.02.

14. Способ получения конструкционной порозковой стали / B.D.Дорофеев, А.Б.Скориков, Н.Н.Жердицкая, В.Г.1&ска, Ж.Б.Еремеева, Д.Н.Веропада., Т.З.Гончароьа, И.А.Стезко. - Цолохитель-ное решение на заявку В 5026729/02/007001 от 11.02.92.

15. Способ получения конструкционной поросковой стали / А.Я.Гоголев, В.С.Дорофеев, А.Б.Скориков, Н.Н.Жердицкая, Ж.Б.Еремеева к др. - Цологктельнсе резение на заявку

5037243/02/065^8 от 2S.07.9J

16. Способ получения конструкционной износостойкой пороя-ковоя стали / Дорофеев В.Г., Коваленко Е.И., Попова О.В., Еремеева £.В. - Дологи.тельное резение на заявку JT» 5026852/02/ /009004 от 24.02.92.