автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.10, диссертация на тему:Аргонодуговая наплавка порошковой проволокой с наночастицами TiCN поверхности оправок трубопрошивного стана

005057042

005057042

Работа выполнена на кафедре «Оборудование и технология сварочного производства» Волгоградского государственного технического университета

Научный руководитель доктор технических наук, доцент,

СОКОЛОВ Геннадий Николаевич

Официальные оппоненты: СИДОРОВ Владимир Петрович,

доктор технических наук, профессор, Тольяттинский государственный университет, кафедра «Сварка, обработка материалов давлением и родственные процессы», зав. кафедрой

КИРИЛИЧЕВ Николай Васильевич,

кандидат технических наук, с.н.с, ОАО «Всероссийский научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт оборудования нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности», г. Волгоград, зав. лабораторией сварки

Ведущая организация ОАО «Волгоградский научно-исследовательский и

проектный институт технологии химического и нефтяного аппаратостроения», г. Волгоград.

Защита состоится 27 декабря 2012 г. в 9й на заседании диссертационного совета Д 212.028.02 при Волгоградском государственном техническом университете по адресу: 400005, г. Волгоград, пр. Ленина, 28, зал заседаний ученого совета (ауд. 209).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета.

Автореферат разослан ноября 2012г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Кузьмин Сергей Викторович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. На предприятиях, изготавливающих бесшовные горячекатаные трубы из легированных сталей, прошивка трубных заготовок является одним из основных производственных этапов. Качество продукции, производительность и ритмичность работы трубопрошивных станов во многом обусловлена износостойкостью их основного технологического инструмента -прошивных оправок. Циклическое температурно-силовое воздействие (ЦТСВ) при температурах до 950 "С обусловливает интенсивный износ наиболее нагруженных частей оправки - носка и ее раскатной поверхности. Эффективным способом их упрочнения является наплавка износостойкими сплавами.

Значительный вклад в теорию и практику наплавки инструмента для деформирования горячего металла внесли Фрумин И. И., Радченко В. Г., Кащенко Ф. Д., Сафонов Е. Н., Рябцев И. А., Соколов Г. Н., Еремин Е. Н., Коротков В. A., A. Hickl, F. R. Nabarro, P. Murray, С. Evans и многие другие исследователи. В ряде работ показано, что повысить износостойкость оправок можно путем наплавки их носков. Этот прием дает возможность почти в два раза повысить их ресурс, но вместе с тем достаточной износостойкости он не обеспечивает. Для улучшения эксплуатационных характеристик оправки необходимо наплавлять и ее быстроизнашивающуюся раскатную поверхность. Поскольку специализированных материалов для наплавки подобного инструмента нет, то научные исследования, направленные на разработку нового материала, а также технологии его наплавки на криволинейную поверхность оправки представляются актуальными.

Повышенные сварочно-технологические свойства термо- и износостойкого наплавленного металла реализуются не только при оптимальных химическом составе, объемной доле и морфологии упрочняющих фаз, но напрямую зависят и от кристаллического строения матрицы, важным параметром которого является размер исходного зерна в металле. Из работ Данкова П. Д., Ребиндера П. А., Френкеля Я. И., Данилова В. И., Гаврилина И. В., Ершова Г. С., Гольдштейна Я. Е., Tilller W. A., Takahashi Т. и др., в которых рассмотрены физико-химические процессы модифицирования сплавов, известно, что максимальный эффект упрочнения и модифицирования металла достигается при введении в металлический расплав частиц, обладающих высокой термодинамической стабильностью, малыми (менее 100 нм) размерами и изоморфностью с кристаллической решеткой сплава. Однако результатов исследований особенностей легирования такими компонентами наплавленного металла в условиях электродуговой сварки и наплавки опубликовано сравнительно мало. Это подтверждает актуальность диссертационного исследования, выполненного в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России», государственный контракт Минобрнауки№ 16.740.11.0017.__

Автор выражает глубокую благодарность, члену-корреспонденту РАН, заслуженному деятелю науки РФ В. И. Лысаку за участие в формировании направления и анализе научной новизны диссертационного исследования.

Дель и задачи исследования. Целью диссертационного исследования является повышение износостойкости оправок трубопрошивного стана на основе разработки состава порошковой проволоки и технологии аргонодуговой наплавки азотосодержащим сплавом с аустенитно-мартенситной структурой.

Задачи, решение которых выносится на защиту:

1. Физико-химические взаимодействия в реакционной зоне при аргонодуговой наплавке азотсодержащего сплава с аустенитно-мартенситной струюурой.

2. Влияние наночастиц ПСЫ и азота, введенных в наполнитель порошковой проволоки, на формирование структуры и высокотемпературные свойства наплавленного металла.

3. Состав порошковой проволоки с наночастицами ПСИ в наполнителе для однопроходной аргонодуговой наплавки.

4. Методика расчета параметров режима дуговой наплавки колеблющимся электродом криволинейной поверхности полых прошивных оправок малого диаметра.

5. Технология однопроходной аргонодуговой наплавки колеблющимся электродом раскатной поверхности прошивных оправок.

Научная новизна работы заключается в установлении функциональных взаимосвязей между физико-химическими взаимодействиями, протекающими в реакционной зоне при аргонодуговой наплавке порошковой проволокой, а также свойствами и структурой азотосодержащего наплавленного металла системы Ре-С-Сг-Мо-М-ТШ, а именно:

1. Показано, что устойчивое существование дуги в аргоне, стабильный перенос капель, качественное формирование наплавленного металла и отсутствие в нем пор от азота достигаются при его содержании в наполнителе проволоки не более 0,32 масс.%, что обусловлено пределом растворимости азота в высокотемпературном расплаве капель.

2. Выявлено, что при легировании наплавленного металла азотом и титаном в диапазонах соответственно 0,05...0,2 и 0,02...0,18 масс. % в результате протекания экзотермической реакции образования нитридов титана вследствие повышения температуры сварочной ванны и уменьшения толщины прослойки расплава между быстро перемещающейся дугой и основным металлом увеличивается его проплавление, а качество формирования наплавленного металла улучшается.

3. Показано, что при введении в наполнитель проволоки наночастиц карбонитрида "ПСЫ в диапазоне от 0,2 до 0,6 масс. % реализуется эффект модифицирования наплавленного металла системы Ре-С-Сг-Мо-М-ТШ, и повышаются его эксплуатационные свойства, что можно объяснить сохранением в расплаве некоторого количества наночастиц ПСЫ, служащих инокуляторами в кристаллизующемся металле.

4. Выявлен механизм формирования высокопрочной, термически стабильной композиционной аустенитно-мартенситной структуры наплавочного сплава системы Ре-С-Сг-Мо-М-ТШ, заключающийся в

перераспределении легирующих элементов в зернах у-твердого раствора с образованием в них равномерно расположенных участков низкоуглеродистого мартенсита реечного типа, а также с формированием в центрах зерен сферических микровыделений с диаметром 1-2 мкм, в которых повышено содержание легирующих компонентов системы.

Практическая значимость. На основании проведенных исследований разработаны состав порошковой проволоки ПП-Нв-850 (ТУ ВолгГТУ 284-11) и технология аргонодуговой наплавки термостойкого сплава с аустенитно-мартенситной структурой. Материал и технология использованы в промышленности для наплавки экспериментальной партии оправок, которые испытаны в натурных условиях на ЗАО ВМЗ «Красный Октябрь». Они также внедрены на ОАО ВЗТИ «Термостепс» для изготовительной и ремонтной наплавки валков центробежной машины, производства термоизоляционных плит с экономическим эффектом 300 тыс. руб. (доля автора составила 20 %). Все разработки защищены двумя патентами на полезные модели РФ и внедрены в учебный процесс на кафедре сварочного производства ВолгГТУ по учебной дисциплине «Технология наплавки».

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на международных и всероссийских научно-технических конференциях: «Новые материалы и технологии в машиностроении» (Брянск 2010 г.), «Физико-химия и технология неорганических материалов» (Москва ИМЕТ РАН им. А. А. Байкова 2011 г.), «Научному прогрессу - творчество молодых» (Йошкар-Ола 2010 г.), «Новые перспективные материалы и технологии их получения НПМ-2010» (Волгоград 2010 г.), «Наука. Технологии. Инновации» (Новосибирск 2009, 2010 годы), в VIII научно-практической конференции «Dny Vedy — 2012» в Чехии, а также на XIV, XV и XVI региональных конференциях молодых исследователей Волгоградской области, ежегодных внугривузовских (2009-2011 гг.) ВолгГТУ и научных семинарах кафедры «Оборудование и технология сварочного производства» ВолгГТУ, г. Волгоград.

Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 16 печатных работ, из них 4 в периодических рецензируемых научно-технических журналах из списка ВАК и одна статья в международном информационно-техническом журнале, а также получено 2 патента на полезные модели; одна заявка на изобретение находится на стадии экспертизы.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, общих выводов и списка использованной литературы. Работа содержит 137 страниц, 71 рисунок, 20 таблиц. Список использованной литературы содержит 152 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, приведены цель и задачи исследований, сформулирована научная новизна и показана практическая значимость полученных результатов.

В первой главе сделан анализ условий работы прошивных оправок трубопрошивного стана, выявлены основные факторы износа их раскатной поверхности и сформулированы требования к наплавленному металлу. Обоснована эффективность применения способа аргонодуговой наплавки колеблющимся электродом, обеспечивающего формирование тонкого слоя наплавленного металла с заданными свойствами уже в первом проходе.

Рассмотрены структура и свойства современных типов наплавленного металла, применяемых для упрочнения инструмента горячего деформирования сталей, работающего в условиях ЦТСВ при повышенных температурах. Показано, что обеспечить высокую стойкость наплавленного металла к пластическому деформированию и образованию усталостных трещин, возможно формированием в мелкозернистой аустенитно-мартенситной матрице сплава равномерно распределенной и термически стабильной упрочняющей фазы с высокой дисперсностью.

Обоснован выбор наночастиц TiCN в качестве модификаторов структуры наплавленного металла, обусловленный их высокими физико-механическими свойствами: температурой плавления Тпл (до 3000 °С), изоморфностью с кристаллической решеткой матрицы, достаточной термодинамической стабильностью и стойкостью к растворению в расплавах сталей и чугунов.

Сформулирована цель диссертационного исследования, определены задачи, обеспечивающие ее достижение.

Во второй главе приведены материалы, оборудование, методы изготовления порошковых проволок (ПП), режимы наплавки экспериментальных образцов и методы металлографических исследований.

С целью легирования наплавленного металла азотом в наполнитель ПП вводили металлический порошок азотированного хрома, содержащий до 16 масс.% азота. Для предотвращения сепарации и обеспечения равномерного распределения наночастиц TiCN применяли композиционный порошок, микрогранулы которого состояли из никелевых частиц-носителей размером 40-60 мкм и механически внедренных в их поверхность в процессе совместной обработки в планетарной мельнице наночастиц TiCN с размером менее 100 нм.

Изучение структуры и микроморфологии наплавленного металла проводили с помощью оптической (микроскоп Zeiss Axiovert 40 МАТ с цифровой фотокамерой Canon) и электронной микроскопии (растровый электронно-ионный микроскоп Quanta 200 3D) при увеличениях 50...30000. Содержание и распределение легирующих элементов в структурных составляющих определяли при сканировании шлифов в локальном поверхностном объеме металла в режиме использования сигналов вторичных электронов и электронов обратного рассеяния (система энергодисперсионного анализа EDAX). Фазовый состав металла определяли рентгеноструктурным анализом на дифрактометре ДРОН-ЗМ.

Топографию поверхности микрошлифов изучали с использованием сканирующего зондового микроскопа Solver Pro и программного комплекса Nova в режиме полуконтактной атомно-силовой микроскопии (АСМ). Анализ цифровых фотографий и топографий производили в программном модуле обработки

изображений Image Analysis фирмы NT-MDT.

Разработана конструкция склерометра, позволившая провести исследование процессов микропластического деформирования наплавленного металла в диапазоне температур 750-950 °С при скрайбировании полированной поверхности образца в атмосфере аргона алмазным конусом Роквелла. Нагрузка на ин-дентор составляла 0,5 Н, а скорость его движения не превышала 1 мм/с. Критерием износостойкости служил показатель I, обратно пропорциональный объему метала, выдавленного индентором из трека. Расчет объемов деформированного при испытаниях металла осуществляли на основании анализа профилограмм, полученных с использованием АСМ.

Испытания образцов наплавленного металла на стойкость к образованию трещин термической усталости проводили на разработанной экспериментальной установке, содержащей сварочный источник тока, плазмотрон, систему управления и элементы коммутации. Испытания заключались в нагреве поверхности образца до 950 "С струей плазмы в течение 50 с с последующим переносом его под струю водопроводной воды. Высокая достоверность полученных данных обеспечена строгой ритмичностью процесса испытаний благодаря автоматизации работы механизированного узла перемещения образца.

В третьей главе обоснован выбор химического состава экспериментальных ПП для аргонодуговой наплавки, представлены результаты исследования структуры и свойств наплавленного металла.

Показано (рис. 1), что при однопроходной наплавке возможность легирования наплавленного металла азотом через наполнитель ПП определяется пределами его растворимости на стадиях капли [N]K и сварочной ванны [N]B, а также в закристаллизовавшемся наплавленном металле [N]HM и зависит от параметров режима, полярности тока, химического состава проволок и наплавленного металла.

Установлено, что в результате превышения предела растворимости азота в каплях электродного металла [N]K его интенсивное дегазирование из капли вызывает дестабилизацию длины дугового промежутка, которая иллюстрируется временными зависимостями величины сварочного тока при плавлении ПП с различным содержанием азота в наполнителе (рис. 2).

Результаты химического анализа образцов металла, наплавленного проволоками с различным количеством азота в наполнителе, показали, что с увеличением содержания азота в наполнителе ПП [N]nn пропорционально увеличивается и его содержание в наплавленном металле [N]HM (рис. 3). Достижение предела растворимости азота в наплавленном металле, равного 0,125 масс.%, обеспечивается при его содержании в наполнителе ПП в диапазоне 0,30-0,32 масс. %., превышение которого вызывает образование пор в наплавленном металле.

щои

2

Стадия капли

Т, 'С

3000

Ттах

2500-

- Г£„, 1

2000- 1

1500- ;

Стадия сварочной ванны 4

т

масс.% 0,25 -

0,20 -

0,15 -

0,10

Расчетный хим. состав металла напель

С г 24,0

Л// 7,0 Мо 4,5 Мп 0,5

Расчетный хим. состав металла сварочной ванны

^г 14,8

/V/ 3,8 МО 2,8 Мп 0,5

I с

/Л//,. при Т= Т„„

-'"Мвпри т=т*„

IМ™

0,35 с

6-12 с

Г, с

Рис. 1 - Влияние температуры и химического состава капель электродного металла и сварочной ванны на растворимость азота в них в процессе наплавки: 1 - ПП, 2 - капля электродного металла, 3 - поверхность сварочной ванны, 4 и 5 - предполагаемые закономерности изменения температуры расплава и

максимальные температуры капель электродного металла и реакционной зоны сварочной ванны при сварке на постоянном токе обратной полярности.

Поскольку при легировании азотсодержащего наплавленного металла титаном часть азота может быть связана в стойкие нитриды ТЖ, а его количество в твердом растворе уменьшено, то при легировании наплавленного металла титаном следует пропорционально увеличивать содержание азота в наполнителе ПП согласно экспериментально полученной зависимости

ОТ™ = [ТП„п / 0,96 + В, (1)

где [Ы]пп и ГП]пп - содержания азота и титана в наполнителе проволок, масс.%; В - коэффициент, равный предельно допустимому содержанию азота (0,32 масс.%) в наполнителе ПП при отсутствии в нем титана.

Для получения зависимости (1) провели серию экспериментов по наплавке металла проволоками с содержанием азота в наполнителе более 0,32 масс.% и последующей радиографией полученных дефектных образцов.

Графический анализ полученных изображений пор на негативах показал, что относительное их количество в металле, характеризуемое коэффициентом К (процентное отношение суммарной площади пор к площади валика наплавленного металла), пропорционально зависит от содержания азота в наполнителе исходных ПП и хорошо описывается линейной функцией (рис. 4). Экстраполирование

полученных графиков до пересечения с осью абсцисс позволило установить граничные условия получения качественного (беспористого) наплавленного металла.

Рис. 3 - Зависимость содержания азота (а) в наплавленном металле [1Ч]„„ от количества азота в экспериментальных проволоках [1Ч]1Ш.

масс.

Рис. 4 - Определение пределов содержания азота в наполнителе ПП, обеспечивающих отсутствие дефектов в наплавленном металле при различном содержании масс.% титана в них: линии 1, 2 и 3 соответствуют содержанию титана в ПП 0, 0,2 и 0,4, соответственно; • -

экспериментальные точки; х -критического содержания азота в ПП.

фв

точки

12

10-

1,0-

0,8-

0,6-

Уо> фвЬ.

Уо

Установлена зависимость между геометрическими параметрами валиков наплавленного металла от содержания в проволоках титана и азота (рис. 5), согласно которой увеличение количества титана в наплавленном металле (содержание азота в ПП увеличивали согласно формуле 1) вызывает рост значений коэффициентов, характеризующих форму ц/в и полноту валиков а также доли участия основного металла в наплавленном уа.

При металлографических исследованиях выявлено, что легированный азотом наплавленный металл имеет аусте-нитно-мартенситную структуру с объемным содержанием остаточного метастабильного аустенита 40-50 %. Рейки мартенсита сформированы в структуре в виде групп (с однонаправленными наборами реек) и равномерно расположены в структуре металла.

С использованием результатов энергодисперсионного анализа выявлено распределение легирующих элементов в металле и показано, что они распределены в объеме зерен относительно однородно, что свидетельствует об отсутствии ликвационных процессов при кристаллизации сплава. Однако в центре зерен металла в объеме 1-2 мкм имеется ликвация молибдена, марганца, титана и хрома (рис. 6). Эти микровыделения окружены переходной зоной, содержащей, по отношению к твердому раствору, повышенные количества молибдена и хрома и, предположительно, имеющей диффузионную природу происхождения.

-0,35

0,30

0,25

0,1

0,2

I 1 Чнм,

масс, у

Рис. 5 - Зависимость коэффициентов формы <//„ и полноты валиков а также доли участия основного металла в наплавленном у„ от содержания в нем титана ГП]„»,.

СК (5,6) 11

ГМК (0,9)

31К (1,0)

МоЬ (5,0) _________У "V________„

Т1К (0,7)

СгК (15,5)

МпК (1,3)

Ре К (63,1) 1и

Г\ПК (6,9)

С 6.65 13 19 26

* £ . ¡ИР' ;

■К ч

4М* « * '!,» ' ЭР Я ММк.

Рис. 6 - Распределение легирующих элементов внутри зерна наплавленного металла.

Исследованиями структуры образцов сплавов, полученных при наплавке проволоками, в наполнитель которых вводили нанодисперсный порошок кар-бонитрида титана (Т1С1Ч) установлено, что при его содержании в ПП свыше 0,2 масс.% реализуется эффект модифицирования наплавленного металла и средний размера зерна уменьшается в 2-2,5 раза (рис. 7 и 8). Вероятно, что на-ночастицы "ПСЫ, обладающие высокой термодинамической стабильностью, частично диссоциируя в реакционной зоне сварки, переходят в сварочную ванну, воздействуя на процесс кристаллизации наплавленного металла, что не наблюдалось при раздельном его легировании эквивалентными количествами титана и азота. Способствуя диспергированию структуры металла, наночастицы "ПСЫ обусловили также трансформацию морфологии, увеличение количества и равномерность распределения микровыделений, расположенных в центральных объемах зерен твердого раствора.

Рис. 7 - Микроструктуры образцов наплавленного металла по данным оптической (а) и электронной (б) микроскопии: 1 - структура исходного состава наплавленного металла; 2 - структура модифицированного металла; 3 -структура металла микролегированного титаном и азотом.

Исследование тонкой структуры наплавленного металла с использованием атомно-силовой микроскопии позволило выявить наличие в нем частиц с размерами около 100 нм (рис. 9). Предположительно это частицы ТлСИ, которые не растворились в процессе наплавки и служат эффективными инокуляторами, способствуя измельчению зерен матрицы металла.

Формирование такой мелкозернистой композиционной структуры металла обеспечивает повышение его жаропрочности при температурах до 950 °С.

Рис. 8 - Зависимость среднего размера зерна <1т наплавленного металла от содержания нанопорошка карбонитри-да ТКЛ в наполнителе ПП.

Рис. 9 - Топография поверхности микрошлифа наплавленного металла, модифицированного наночастицами ТЧИЧ.

Методом высокотемпературного склерометрирования показано (рис. 10), что с увеличением содержания нанодисперсного порошка в экспериментальных ПП возрастает высокотемпературная износостойкость наплавленного металла (кривые 1, 2 и 3), что можно объяснить совокупным действием дисперсионного и зернограничного упрочнений. Уменьшение сопротивления наплавленного металла высокотемпературному деформированию при содержании наночастиц TiCN в ПП более 0.4 масс.% (кривая 3) может быть вызвано чрезмерным укрупнением нитридов (карбонитридов) титана, образовавшихся из продуктов диссоциации наночастиц ПОЧ, и снижением их вклада в упрочнение матрицы сплава.

—I-1-1-1-1-1-1-1-1

750 800 850 900 950 Т 'С

Рие. 10 - Зависимость показателя сопротивления наплавленного металла пластической деформации / от температуры склерометрических испытаний Т.

При анализе микроструктуры и твердости основного и наплавленного металла, а также переходной зоны между ними (рис. 11) установлено, что в них нет сварочных дефектов в виде горячих и холодных трещин, микропор и

неметаллических включений. В структуре металла переходной зоны нет хрупких кристаллизационных и диффузионных прослоек, способных снизить его стойкость к образованию трещин термической усталости.

Показано, что образцы металла, наплавленные ПП с содержанием в наполнителе 0,4 масс.% наночастиц "ПСЬ!, обладают наибольшей стойкостью к образованию трещин термической усталости (рис. 12). Снижение показателя термической стойкости металла, наплавленного ПП с содержанием более 0,6 масс.% наночастиц ПСЫ, может быть объяснено тем, что сравнительно крупные частицы нитридов (карбонитридов) титана (более 1 мкм) остроугольной формы способствуют повышению напряженного состояния металла.

250 П

4

200 о 3 |вй 5

Рис. 11 - Распределение микротвердости в сечении наплавленного образца.

Рис. 12 - Стойкость различных типов сплавов к образованию трещин термической усталости: 1 — сплав типа 30Х2В8, 2 - английский сплав ЛУ.А. Ш\-8 (03Х13Н5К2АМВФС Г), 3-5 - образцы металла, наплавленного ПП с содержанием в наполнителе 0, 0,2, 0,4, и 0,6 масс.% нанопорошка 1404, 6 - сталь 20ХН4ФА; п - количество циклов.

В четвертой главе изложены результаты разработки методики расчета параметров режима наплавки оправок колеблющимся электродом, основанной на прогнозировании термического цикла в ЗТВ.

Показано, что при расчете параметров режима наплавки раскатной поверхности оправки необходимо учитывать тепловое состояние основного металла. Учет температурного воздействия на основной металл ранее наплавленных валиков обеспечил повышение качества и производительности аргонодуговой наплавки полых малогабаритных оправок, не применяя их принудительного охлаждения. Методика расчета режима наплавки реализована в программной среде МаШСАБ, что позволило в зависимости от вводимых параметров (геометрических размеров оправки, сварочно-технологических свойств основного и наплавочного материалов) получать параметры режима дуговой наплавки колеблющимся электродом в виде таблицы, а также

Н о,49, ГПа

сталь

20ХН4ФА

наплавленный металл

10 50 90 130 170 X, мкм

( Конец )

Рис. 13 - Блок-схема алгоритма расчета параметров режима.

производить их корректировку. Алгоритм расчета представлен в виде блок-схемы на рис. 13.

С использованием полученных параметров режима обеспечивается относительно мягкий термический цикл наплавки, что позволяет исключить предварительный подогрев оправок, а в металле ЗТВ не формируются закалочные структуры, способные вызвать образование холодных трещин. Это подтверждается экспериментально (рис. 14), из которого следует, что после наплавки первого валика происходит разогрев металла изделия до температуры -350 °С.

Методика расчета параметров режима наплавки колеблющимся электродом внедрена в учебный процесс на кафедре сварочного производства ВолгГТУ по дисциплине «Технология наплавки». По разработанной технологии наплавлены оправки (рис. 15), которые прошли испытания при прокатке труб на ЗАО ВМЗ «Красный Октябрь». После прошивки 100 заготовок из стали

120 160 200 260 300 340 380 420 460 500 540 580

Рис. 14 - Термические циклы процесса наплавки оправок, в местах наплавки 2-5 валиков металла: 1„ и /„ - продолжительность наплавки и пауз соответственно; 1, 2,3,4 - графики построенные по данным э.д.с. термопар.

ШХ15 проводили сравнительный анализ степени износа оправок, наплавленных проволокой ПП Нв-850 (ТУ ВолгГТУ 284-11), и штатного инструмента, изготовленного из стали 20ХН4ФА с носком, наплавленным сплавом «Хастеллой-С». Выявлено, что износостойкость инструмента, с поверхностью наплавленной разработанным материалом, превышала стойкость штатных оправок в 1,5-2,0 раза.

Рис 15 - Вид (а) и сечение (б) наплавленной оправки

Порошковая проволока ПП Нв-850 внедрена на ОАО ВЗТИ «Термостепс» для изготовительной и ремонтной наплавки валков центробежной машины, производства при температуре до 1000 °С термоизоляционных плит с экономическим эффектом 300 тыс. руб. (доля автора составила 20 %).

Общие выводы

1.На основании изученных условий работы прошивных оправок сформулированы требования к наплавленному металлу, заключающиеся в обеспечении повышенных значений сопротивления его пластическому деформированию, стойкости к образованию трещин термической усталости и способности к образованию при термической обработк© слоя оксидов толщиной не менее 100 мкм.

2. Выявлен диапазон содержания легирующих элементов в системе С-Ре-Сг-№-Мо-ТьМ, а именно, масс.% хрома 13,0-15,0, никеля 3,5-4,5, молибдена 2,0-2,8, углерода до 0,15 и азота 0,10-0,15, в котором обеспечивается формирование аустенитно-мартенситной структуры наплавленного металла, а в качестве модификатора предложено использовать наночастицы карбонитрида Т1СЫ.

3. Показано, что устойчивое существование дуги в аргоне, стабильный перенос капель, качественное формирование наплавленного металла и отсутствие в нем пор от азота достигаются при его содержании в наполнителе

проволоки не более 0,32 масс.%, что соответствует пределу растворимости азота в высокотемпературном расплаве капель.

4. Выявлено, что при легировании наплавленного металла азотом и титаном в диапазонах, соответственно, 0,05...0,2 и 0,02...0,18 масс.% в результате протекания экзотермической реакции образования нитридов титана, обусловливающей уменьшение поверхностного натяжения на межфазной границе газ - металлический расплав и снижение его вязкости, нарушается существование прослойки расплава между быстро перемещающейся дугой и основным металлом, что приводит к увеличению его проплавления, а также способствует качественному формированию наплавленного металла.

5. Показано, что при введении в наполнитель проволоки наночастиц карбонитрида ПСИ в диапазоне от 0,2 до 0,6 масс. % реализуется эффект модифицирования наплавленного металла системы Ре-С-Сг-Мо-М-ТьЫ и повышаются его эксплуатационные свойства, что можно объяснить формированием в расплаве капель гетерогенных кластеров соединения ТлСМ, из которых в процессе охлаждения сварочной ванны образуются коллоидные частицы нитридов и карбонитридов титана, служащие инокуляторами в кристаллизующемся металле, стойкость которого к пластической деформации при температурах (до 950 °С) увеличивается в два раза при содержании наночастиц "ПСЫ в наполнителе проволоки 0,4 масс.%.

6. Выявлен механизм формирования высокопрочной, термически стабильной композиционной аустенитно-мартенситной структуры наплавочного сплава системы Ре-С-Сг-Мо-М-Т1-Ы, заключающийся в перераспределении легирующих элементов в зернах у-твердого раствора с образованием в них равномерно расположенных участков низкоуглеродистого мартенсита реечного типа, а также с формированием в центрах зерен сферических микровыделений с диаметром 1-2 мкм, в которых повышено содержание легирующих компонентов системы.

7. Показано, что в процессе аргонодуговой наплавки оправок колеблющимся электродом в основном металле оправки формируется низкоградиентное тепловое поле, которое способствует уменьшению скорости охлаждения металла в ЗТВ в диапазоне температур бейнитного превращения, в результате чего можно исключить предварительный подогрев при наплавке оправки из закаливающейся стали 20ХН4ФА.

8. По разработанной технологии наплавлены оправки, прошедшие натурные испытания при прокатке труб на ЗАО ВМЗ «Красный Октябрь», в результате которых выявлено, что износостойкость инструмента, с поверхностью наплавленной разработанным материалом, превышала стойкость штатных оправок в 1,5-2,0 раза.

Основные положения диссертационного исследования опубликованы в работах:

В научно-технических журналах из списка ВАК

1. Литвиненко-Арьков, В. Б. Расчёт режима дуговой наплавки колеблющимся электродом оправок трубопрокатного стана / В. Б. Литвиненко-Арьков, Г. Н. Соколов, В. И. Лысак, Ф. А. Кязымов // Сварка и диагностика. - 2010. - № 5 (сентябрь-октябрь). - С. 20-24.

2. Соколов, Г. Н. Способы повышения ресурса прошивных оправок трубопрокатных станов / Г. Н. Соколов, В. Б. Литвиненко-Арьков, В. И. Лысак // Заготовительные производства в машиностроении.-2011.-№ 11.-С. 10-14.

3. Соколов, Г. Н. Диагностика износостойкости наплавленного металла методом склерометрии / Г. Н. Соколов, А. А. Артемьев, И. В. Зорин, В. И. Лысак,

B. Б. Литвиненко-Арьков // Сварка и диагностика. - 2012. - № 2 (март-апрель). -

C. 34-39.

4. Литвиненко-Арьков, В. Б. Структура и свойства термостойкого металла, наплавленного порошковыми проволоками с наночастицами TiCN / В. Б. Литвиненко-Арьков, Г. Н. Соколов, Ф. А. Кязымов // Изв. ВолгГТУ. Серия «Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении». Вып. 6 : межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2012. - № 9 (96). - С. 194-197.

Прочие публикации

5. Литвиненко-Арьков, В. Б. Исследование влияния азота и нитридообразую-щих элементов на структуру и износостойкость наплавленного металла [Электронный ресурс] / В.Б. Литвиненко-Арьков // Физико-химия и технология неорганических материалов : сб. матер. VIII рос. ежегод. конф. молодых науч. сотрудников и аспирантов, 15-18 ноября 2011 г. / ИМЕТ РАН. - М„ 2011. - С. 599-600. - Режим доступа : http://rn.imetran.ru/2011/index.php.

6. Литвиненко-Арьков, В. Б. Влияние нанопорошка карбонитрида титана на структуру и свойства термостойкого наплавленного металла /

B. Б. Литвиненко-Арьков, Г. Н. Соколов, А. В. Букин // Dny Vedy - 2012 : materialy VIII mezinar. vedecko-prakticka konference, 27 brezen - 05 dubna 2012 roku. Dil 89, Technicke vedy. - Praha, 2012. - S. 38-42.

7. Литвиненко-Арьков, В. Б. Влияние термического цикла широкослойной наплавки на структуру ЗТВ оправок из стали 20ХН4ФА / В. Б. Литвиненко-Арьков, Г. Н. Соколов // XV региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области (Волгоград, 9-12 ноября 2010 г.) : тез. докл. / ВолгГТУ [и др.].-Волгоград, 2011. - С. 126-128.

8. Букин, А. В. Влияние титана и азота на характер формирования наплавленного металла / А. В. Букин, В. Б. Литвиненко-Арьков, А. А. Артемьев, Г. Н. Соколов // XVI региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области, Волгоград, 8-11 ноября 2011 г.: тез. докл. / ВолгГТУ [и др.]. -Волгоград, 2012.-С. 133-134.

9. Литвиненко-Арьков, В. Б. Дуговая наплавка раскатной поверхности прошивных оправок / В. Б. Литвиненко-Арьков, Г. Н. Соколов, В. И. Лысак // Новые материалы и технологии в машиностроении : сб. науч. тр. по итогам междунар. науч.-техн. конф. Вып. 11 / Брянская гос. инж.-техн. академия. - Брянск, 2010. -

C. 79-81.

10. Литвиненко-Арьков, В. Б. Компьютеризированный расчёт режима дуговой широкослойной наплавки / В. Б. Литвиненко-Арьков, П. П. Титаренко, В. И. Лысак, Г. Н. Соколов // Научному прогрессу - творчество молодых : сб. матер, междунар. молодёжной науч. конф. по естественнонаучным и техническим дисциплинам (Йошкар-Ола, 16-17 апр. 2010 г.). В 3 ч. Ч. 1 / Марийский гос. техн. ун-т [и др.]. -Йошкар-Ола, 2010. - С. 271-273.

11. Литвиненко-Арьков, В. Б. Конечно-элементное моделирование тепловых полей при наплавке с поперечными колебаниями электрода / В.Б. Литвиненко-Арьков, И. В. Арефьев, П. П. Титаренко, П. Н. Олиферчук, Г. Н. Соколов // Наука. Технологии. Инновации : матер, всерос. науч. конф. молодых учёных (г. Новосибирск, 3-5 декабря 2010 г.). В 4 ч. Ч. 1 / ГОУ ВПО "Новосиб. гос. техн. ун-т". - Новосибирск, 2010. -С. 74-76.

12. Титаренко, П. П. Разработка методики и программы для расчёта режима дуговой наплавки колеблющимся электродом полых цилиндрических изделий / П. П. Титаренко, В. Б. Литвиненко-Арьков, Г. Н. Соколов // Наука. Технологии. Инновации : матер, всерос. науч. студенч. конф. молодых учёных (Новосибирск, 4-5 дек. 2009 г.). В 7 ч. Ч. 1 / ГОУ ВПО "Новосибир. гос. техн. ун-т". - Новосибирск, 2009. -С. 142-144.

13. Литвиненко-Арьков, В. Б. Способ и устройство газовой защиты процесса широкослойной наплавки колеблющимся электродом / В. Б. Литвиненко-Арьков, В. И. Лысак, Г. Н. Соколов // XIV региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области (Волгоград, 10-13 нояб. 2009 г.) : тез. докл. / ВолгГТУ [и др.]. - Волгоград, 2010. - С. 144-145.

14. Литвиненко-Арьков, В. Б. Формирование структуры ЗТВ оправок из стали 20ХН4ФА в процессе дуговой широкослойной наплавки / В. Б. Литвиненко-Арьков, Г. Н. Соколов, В. И. Лысак, Ф. А. Кязымов // Новые перспективные материалы и технологии их получения (НПМ-2010) : сб. науч. тр. V междунар. конф., Волгоград, 14-16 сент. 2010 г. / ВолгГТУ [и др.]. - Волгоград, 2010. - С. 165-167.

15. П. м. 87018 РФ, МПК в 01 N 3/46. Склерометр / Г. Н. Соколов, В. Б. Литвиненко-Арьков, И. В. Зорин, В. И. Лысак; ВолгГТУ. - 2009.

16. П. м. 105212 РФ, МПК В 23 К 9/04. Горелка для дуговой наплавки в защитных газах / В. Б. Литвиненко-Арьков, Г. Н. Соколов, В. И. Лысак; ВолгГТУ. - 2011.

17. Заявка 2011153170/02, приоритет от 26.12.2011. Порошковая проволока для наплавки / В. Б. Литвиненко-Арьков, Г. Н. Соколов, А. А. Артемьев, В. И. Лысак (решение о выдаче патента от 15.11.2012).

Личный вклад автора в представленных работах, выполненных в соавторстве с другими исследователями: автором получены и проанализированы результаты исследований влияния наночастиц ПСЫ на структуру и свойства наплавленного металла [4,6]; проведен критический анализ существующих методов упрочнения раскатной поверхности оправок и обоснован способ их аргонодуговой наплавки [2,9]; разработана методика расчета параметров режима наплавки оправок колеблющимся электродом и исследовано влияние термического цикла на структуру ЗТВ [1,7,10-12,14]; определено влияние титана и азота на свойства наплавленного металла [5,8]; усовершенствована конструкция склерометра для исследования процессов микропластического деформирования наплавленного металла при повышенных до 1000 'С температурах [3,15], а также разработаны конструкция горелки [13,16] и состав порошковой проволоки [4-6,17] для аргонодуговой наплавки колеблющимся электродом.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЙ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ НАПЛАВКИ ИНСТРУМЕНТА ГОРЯЧЕГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ СТЛЕЙ.

1.1. Анализ работы, способы повышения стойкости оправок трубопрошивного стана и требования к наплавленному металлу.

1.1.1. Условия работы водоохлаждаемых прошивных оправок.

1.1.2. Способы повышения износостойкости раскатной поверхности оправок и обоснование эффективности процесса наплавки.

1.2. Способы наплавки малогабаритных цилиндрических изделий.

1.3. Современные сплавы для наплавки инструмента горячего деформирования сталей.

1.4. Способы управления формированием структуры и эксплуатационных свойств наплавленного металла.

1.4.1. Способы формирования упрочняющей фазы в наплавленном металле.

1.4.2. Модифицирование наплавленного металла.

Выводы по 1 главе.

Цель и задачи исследований.

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Технологическое оборудование и материалы для изготовления порошковых проволок.

2.2. Методики наплавки опытных образцов металла.

2.3. Методики металлографических и дюрометрических исследований наплавленного металла.

2.4. Методики рентгеноструктурного и рентгеноспектрального анализа наплавленного металла.

2.5. Методики исследования эксплуатационных свойств наплавленного металла.

Диссертация Литвиненко-Арькова В. Б. Содержание

2.5.1. Склерометрические исследования высокотемпературной износостойкости наплавленного металла.

2.5.2. Исследование стойкости наплавленного металла к образованию трещин термической усталости.

2.5.3. Методика исследование процессов высокотемпературного окисления наплавленного металла.

2.5.4. Моделирование термосилового воздействия на поверхности наплавленного металла.

2.6. Методика исследования термического цикла наплавки.

Выводы по 2 главе.

3. РАЗРАБОТКА СОСТАВА ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ТЕРМОСТОЙКОГО НАПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА, МОДИФИЦИРОВАННОГО НАНОЧАСТИЦАМИ КАРБОНИТРИДА ТИТАНА Т1СЫ.

3.1. Разработка состава порошковой проволоки для наплавки термостойкого сплава с карбонитридным упрочнением.

3.2. Исследование характера формирования наплавленного металла и влияния на него азота и титана.

3.3. Исследование структуры и свойств наплавленного металла.

3.3.1. Исследование структуры наплавленного металла и влияния на него Т1СК.

3.3.2. Исследование свойств наплавленного металла и переходной зоны.

3.3.3. Исследование влияния термосилового воздействия на структуру и свойства наплавленного металла при его электромеханической обработке.

Выводы по 3 главе.

Диссертация Литвиненко-Аръкова В. Б. Содержание 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ДУГОВОЙ НАПЛАВКИ РАСКАТНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ОПРАВОК ТРУБОПРОШИВНОГО СТАНА.

4.1. Разработка методики расчета параметров режима наплавки колеблющимся электродом конических поверхностей.

4.1.1. Влияние параметров режима наплавки колеблющимся электродом на формирование наплавленного металла.

4.1.2. Расчет параметров режима наплавки малогабаритных оправок из стали 20ХН4ФА.

4.2. Технология электродуговой наплавки оправок в аргоне плавящейся порошковой проволокой.

4.3. Разработка горелки для дуговой наплавки колеблющимся электродом. .ИЗ

4.4. Сравнительная оценка себестоимости порошковых проволок с нанопорошком TiCN в наполнителе.

Выводы по 4 главе.

На предприятиях, изготавливающих бесшовные горячекатаные трубы из легированных сталей, прошивка трубных заготовок является одним из основных производственных этапов. Качество продукции, производительность и ритмичность работы трубопрошивных станов во многом обусловлена износостойкостью их основного технологического инструмента - прошивных оправок. Циклическое температурно-силовое воздействие (ЦТСВ) при температурах до 950 °С обусловливает интенсивный износ наиболее нагруженных частей оправки - носка и ее раскатной поверхности. Эффективным способом их упрочнения является наплавка износостойкими сплавами.

Значительный вклад в теорию и практику наплавки инструмента для деформирования горячего металла внесли Фрумин И. И., Радченко В. Г., Кащенко Ф. Д., Сафонов Е. Н., Рябцев И. А., Соколов Г. Н., Еремин Е. Н., Коротков В. A., A. Hickl, F. R. Nabarro, P. Murray, С. Evans и многие другие исследователи. В ряде работ показано, что повысить износостойкость оправок можно путем наплавки их носков. Этот прием дает возможность почти в два раза повысить их ресурс, но вместе с тем достаточной износостойкости он не обеспечивает. Для улучшения эксплуатационных характеристик оправки необходимо наплавлять и ее быстроизнашивающуюся раскатную поверхность. Поскольку специализированных материалов для наплавки подобного инструмента нет, то научные исследования, направленные на разработку нового материала, а также технологии его наплавки на криволинейную поверхность оправки представляются актуальными.

Повышенные сварочно-технологические свойства термо- и износостойкого наплавленного металла реализуются не только при оптимальных химическом составе, объемной доле и морфологии упрочняющих фаз, но напрямую зависят и от кристаллического строения матрицы, важным параметром которого является размер исходного зерна в металле. Из работ Данкова П. Д., Ребиндера П. А., Френкеля Я. И., Данилова В. И., Гаврилина И. В., Ершова Г. С., Гольдштейна Я. Е., Tilller W. A., Takahashi Т. и др., в которых

Диссертация Литвиненко-Арькова В. Б. Введение рассмотрены физико-химические процессы модифицирования сплавов, известно, что максимальный эффект упрочнения и модифицирования металла достигается при введении в металлический расплав частиц, обладающих высокой термодинамической стабильностью, малыми (менее 100 нм) размерами и изоморфностью с кристаллической решеткой сплава. Однако результатов исследований особенностей легирования такими компонентами наплавленного металла в условиях электродуговой сварки и наплавки опубликовано сравнительно мало. Это подтверждает актуальность диссертационного исследования, выполненного в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России», государственный контракт Минобрнауки № 16.740.11.0017.

Цель и задачи исследования:

Целью диссертационного исследования является повышение износостойкости оправок трубопрошивного стана на основе разработки состава порошковой проволоки и технологии аргонодуговой наплавки азотосодержа-щим сплавом с аустенитно-мартенситной структурой.

Задачи, решение которых выносится на защиту:

1. Физико-химические взаимодействия в реакционной зоне при аргонодуговой наплавке азотсодержащего сплава с аустенитно-мартенситной структурой.

2. Влияние наночастиц ТЮЫ и азота, введенных в наполнитель порошковой проволоки, на формирование структуры и высокотемпературные свойства наплавленного металла.

3. Состав порошковой проволоки с наночастицами ТЮК в наполнителе для однопроходной аргонодуговой наплавки.

4. Методика расчета параметров режима дуговой наплавки колеблющимся электродом криволинейной поверхности полых прошивных оправок малого диаметра.

5. Технология однопроходной аргонодуговой наплавки колеблющимся электродом раскатной поверхности прошивных оправок.

Диссертация Литвиненко-Арькова В. Б. Введение

Научная новизна работы заключается в установлении функциональных взаимосвязей между физико-химическими взаимодействиями, протекающими в реакционной зоне при аргонодуговой наплавке порошковой проволокой, а также свойствами и структурой азотосодержащего наплавленного металла системы Ре-С-Сг-Мо-№-Тл-1\[, а именно:

1. Показано, что устойчивое существование дуги в аргоне, стабильный перенос капель, качественное формирование наплавленного металла и отсутствие в нем пор от азота достигаются при его содержании в наполнителе проволоки не более 0,32 масс.%, что обусловлено пределом растворимости азота в высокотемпературном расплаве капель.

2. Выявлено, что при легировании наплавленного металла азотом и титаном в диапазонах соответственно 0,05.0,2 и 0,02.0,18 масс. % в результате протекания экзотермической реакции образования нитридов титана вследствие повышения температуры сварочной ванны и уменьшения толщины прослойки расплава между быстро перемещающейся дугой и основным металлом увеличивается его проплавление, а качество формирования наплавленного металла улучшается.

3. Показано, что при введении в наполнитель проволоки наночастиц карбонитрида Т1СЫ в диапазоне от 0,2 до 0,6 масс. % реализуется эффект модифицирования наплавленного металла системы Ре-С-Сг-Мо-№-Т1-1Ч, и повышаются его эксплуатационные свойства, что можно объяснить сохранением в расплаве некоторого количества наночастиц ТлСИ, служащих инокуляторами в кристаллизующемся металле.

Выявлен механизм формирования высокопрочной, термически стабильной композиционной аустенитно-мартенситной структуры наплавочного сплава системы Ре-С-Сг-Мо-М-ТьЫ, заключающийся в перераспределении легирующих элементов в зернах у-твердого раствора с образованием в них равномерно расположенных участков низкоуглеродистого мартенсита реечного типа, а также с формированием в центрах зерен сферических микровы

Диссертация Литвиненко-Арькова В. Б. Введение делений с диаметром 1 -2 мкм, в которых повышено содержание легирующих компонентов системы.

Практическая значимость:

На основании проведенных исследований разработаны состав порошковой проволоки ПП-Нв-850 (ТУ ВолгГТУ 284-11) и технология аргонодуговой наплавки термостойкого сплава с аустенитно-мартенситной структурой. Материал и технология использованы в промышленности для наплавки экспериментальной партии оправок, которые испытаны в натурных условиях на ЗАО ВМЗ «Красный Октябрь». Они также внедрены на ОАО ВЗТИ «Термостепс» I для изготовительной и ремонтной наплавки валков центробежной машины, производства термоизоляционных плит с экономическим эффектом 300 тыс. руб. (доля автора составила 20 %). Все разработки защищены двумя патентами на полезные модели РФ и внедрены в учебный процесс на кафедре сварочного производства ВолгГТУ по учебной дисциплине «Технология наплавки».

Публикации:

По результатам диссертационной работы опубликовано 16 печатных работ, из них 4 в периодических рецензируемых научно-технических журналах из списка ВАК и одна статья в международном информационно-техническом журнале, а также получено 2 патента на полезные модели; одна заявка на изобретение находится на стадии экспертизы.

1. Литвиненко-Арьков, В. Б. Расчёт режима дуговой наплавки колеблющимся электродом оправок трубопрокатного стана / В. Б. Литвиненко-Арьков, Г. Н. Соколов, В. И. Лысак, Ф. А. Кязымов // Сварка и диагностика. — 2010. — № 5 (сентябрь-октябрь). - С. 20-24.

2. Соколов, Г. Н. Способы повышения ресурса прошивных оправок трубопрокатных станов / Г. Н. Соколов, В. Б. Литвиненко-Арьков, В. И. Лысак // Заготовительные производства в машиностроении. - 2011. - № 11. - С. 10-14.

3. Соколов, Г. Н. Диагностика износостойкости наплавленного металла методом склерометрии / Г. Н. Соколов, А. А. Артемьев, И. В. Зорин,

Диссертация Литвиненко-Арькова В. Б. Введение

В. И. Лысак, В. Б. Литвиненко-Арьков // Сварка и диагностика. - 2012. - № 2 (март-апрель). - С. 34-39.

4. Литвиненко-Арьков, В. Б. Структура и свойства термостойкого металла, наплавленного порошковыми проволоками с наночастицами TiCN /

B. Б. Литвиненко-Арьков, Г. Н. Соколов, Ф. А. Кязымов // Изв. ВолгГТУ. Серия «Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении». Вып. 6 : межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2012. - № 9 (96).

C. 194-197.

5. Литвиненко-Арьков, В. Б. Исследование влияния азота и нитридооб-разующих элементов на структуру и износостойкость наплавленного металла [Электронный ресурс] / В.Б. Литвиненко-Арьков // Физико-химия и технология неорганических материалов : сб. матер. VIII рос. ежегод. конф. молодых науч. сотрудников и аспирантов, 15-18 ноября 2011 г. / ИМЕТ РАН. - М., 2011. - С. 599-600. - Режим доступа : http://m.imetran.ru/2011/index.php.

6. Литвиненко-Арьков, В. Б. Влияние нанопорошка карбонитрида титана на структуру и свойства термостойкого наплавленного металла / В. Б. Литвиненко-Арьков, Г. Н. Соколов, А. В. Букин // Dny Vedy - 2012 : ma-terialy VIII mezinar. vedecko-prakticka konference, 27 brezen - 05 dubna 2012 roku. Dil 89. Technicke vedy. - Praha, 2012. - S. 38-42.

7. Литвиненко-Арьков, В. Б. Влияние термического цикла широкослойной наплавки на структуру ЗТВ оправок из стали 20ХН4ФА / В. Б. Литвиненко-Арьков, Г. Н. Соколов // XV региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области (Волгоград, 9-12 ноября 2010 г.): тез. докл. / ВолгГТУ [и др.].- Волгоград, 2011. - С. 126-128.

8. Букин, А. В. Влияние титана и азота на характер формирования наплавленного металла / А. В. Букин, В. Б. Литвиненко-Арьков, А. А. Артемьев, Г. Н. Соколов // XVI региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области, Волгоград, 8-11 ноября 2011 г. : тез. докл. / ВолгГТУ [и др.]. - Волгоград, 2012. - С. 133-134.

Диссертация Литвиненко-Аръкова В. Б. Введение

9. Литвиненко-Арьков, В. Б. Дуговая наплавка раскатной поверхности прошивных оправок / В. Б. Литвиненко-Арьков, Г. Н. Соколов, В. И. Лысак // Новые материалы и технологии в машиностроении : сб. науч. тр. по итогам междунар. науч.-техн. конф. Вып. 11 / Брянская гос. инж.-техн. академия. -Брянск, 2010.-С. 79-81.

10. Литвиненко-Арьков, В. Б. Компьютеризированный расчёт режима дуговой широкослойной наплавки / В. Б. Литвиненко-Арьков, П. П. Титаренко, В. И. Лысак, Г. Н. Соколов // Научному прогрессу - творчество молодых : сб. матер, междунар. молодёжной науч. конф. по естественнонаучным и техническим дисциплинам (Йошкар-Ола, 16-17 апр. 2010 г.). В 3 ч. Ч. 1 / Марийский гос. техн. ун-т [и др.]. - Йошкар-Ола, 2010. - С. 271-273.

11. Литвиненко-Арьков, В. Б. Конечно-элементное моделирование тепловых полей при наплавке с поперечными колебаниями электрода / В.Б. Литвиненко-Арьков, И. В. Арефьев, П. П. Титаренко, П. Н. Олиферчук, Г. Н. Соколов // Наука. Технологии. Инновации : матер, всерос. науч. конф. молодых учёных (г. Новосибирск, 3-5 декабря 2010 г.). В 4 ч. Ч. 1 / ГОУ ВПО "Новосиб. гос. техн. ун-т". - Новосибирск, 2010. - С. 74-76.

12. Титаренко, П. П. Разработка методики и программы для расчёта режима дуговой наплавки колеблющимся электродом полых цилиндрических изделий / П. П. Титаренко, В. Б. Литвиненко-Арьков, Г. Н. Соколов // Наука. Технологии. Инновации : матер, всерос. науч. студенч. конф. молодых учёных (Новосибирск, 4-5 дек. 2009 г.). В 7 ч. Ч. 1 / ГОУ ВПО "Новосибир. гос. техн. ун-т". - Новосибирск, 2009. - С. 142-144.

13. Литвиненко-Арьков, В. Б. Способ и устройство газовой защиты процесса широкослойной наплавки колеблющимся электродом / В. Б. Литвиненко-Арьков, В. И. Лысак, Г. Н. Соколов // XIV региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области (Волгоград, 10-13 нояб. 2009 г.): тез. докл. / ВолгГТУ [и др.]. - Волгоград, 2010. - С. 144-145.

14. Литвиненко-Арьков, В. Б. Формирование структуры ЗТВ оправок из стали 20ХН4ФА в процессе дуговой широкослойной наплавки /

Диссертация Литвиненко-Аръкова В. Б. Введение

В. Б. Литвиненко-Арьков, Г. Н. Соколов, В. И. Лысак, Ф. А. Кязымов // Новые перспективные материалы и технологии их получения (НПМ-2010) : сб. науч. тр. V междунар. конф., Волгоград, 14-16 сент. 2010 г. / ВолгГТУ [и др.]. - Волгоград, 2010. - С. 165-167.

15. П. м. 87018 РФ, МПК G 01 N 3/46. Склерометр / Г. Н. Соколов, В. Б. Литвиненко-Арьков, И. В. Зорин, В. И. Лысак; ВолгГТУ. - 2009.

16. П. м. 105212 РФ, МПК В 23 К 9/04. Горелка для дуговой наплавки в защитных газах / В. Б. Литвиненко-Арьков, Г. Н. Соколов, В. И. Лысак; ВолгГТУ.-2011.

17. Заявка 2011153170/02, приоритет от 26.12.2011. Порошковая проволока для наплавки / В. Б. Литвиненко-Арьков, Г. Н. Соколов, А. А. Артемьев, В. И. Лысак (решение о выдаче патента от 15.11.2012).

Апробация работы:

Основные результаты работы доложены и обсуждены на международных и всероссийских научно-технических конференциях: «Новые материалы и технологии в машиностроении» (Брянск 2010 г.), «Физико-химия и технология неорганических материалов» (Москва ИМЕТ РАН им. А. А. Байкова 2011 г.), «Научному прогрессу - творчество молодых» (Йошкар-Ола 2010 г.), «Новые перспективные материалы и технологии их получения НПМ-2010» (Волгоград 2010 г.), «Наука. Технологии. Инновации» (Новосибирск 2009, 2010 годы), в VIII научно-практической конференции «Dny Vedy - 2012» в Чехии, а также на XIV, XV и XVI региональных конференциях молодых исследователей Волгоградской области, ежегодных внутривузовских (20092011 гг.) ВолгГТУ и научных семинарах кафедры «Оборудование и технология сварочного производства» ВолгГТУ, г. Волгоград.

Структура и объем диссертации:

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, общих выводов и списка использованной литературы. Работа содержит 137 страниц, 71 рисунок, 20 таблиц. Список использованной литературы содержит 152 наименования.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. На основании изученных условий работы прошивных оправок сформулированы требования к наплавленному металлу, заключающиеся в обеспечении повышенных значений сопротивления его пластическому деформированию, стойкости к образованию трещин термической усталости и способности к образованию при термической обработке слоя оксидов толщиной не менее 100 мкм.

2. Выявлен диапазон содержания легирующих элементов в системе С-Ре-Сг-М-Мо-Тл-Ы, а именно, масс.% хрома 13,0-15,0, никеля 3,5-4,5, молибдена 2,0-2,8, углерода до 0,15 и азота 0,10-0,15, в котором обеспечивается формирование аустенитно-мартенситной структуры наплавленного металла, а в качестве модификатора предложено использовать наночастицы карбонитрида ТлСИ

3. Показано, что устойчивое существование дуги в аргоне, стабильный перенос капель, качественное формирование наплавленного металла и отсутствие в нем пор от азота достигаются при его содержании в наполнителе проволоки не более 0,32 масс.%, что обусловлено пределом растворимости азота в высокотемпературном расплаве капель.

4. Выявлено, что при легировании наплавленного металла азотом и титаном в диапазонах, соответственно, 0,05.0,2 и 0,02.0,18 масс.% в результате протекания экзотермической реакции образования нитридов титана, обусловливающей уменьшение поверхностного натяжения на межфазной границе газ - металлический расплав и снижение его вязкости, нарушается существование прослойки расплава между быстро перемещающейся дугой и основным металлом, что приводит к увеличению его проплавления, а также способствует качественному формированию наплавленного металла.

5. Показано, что при введении в наполнитель проволоки наночастиц карбонитрида Т1СЫ в диапазоне от 0,2 до 0,6 масс. % реализуется эффект

Диссертация Литвиненко-Аръкова В. Б. Общие выводы модифицирования наплавленного металла системы Ре-С-Сг-Мо-№-Тл-К и повышаются его эксплуатационные свойства, что можно объяснить формированием в расплаве капель гетерогенных кластеров соединения ТЮМ, из которых в процессе охлаждения сварочной ванны образуются коллоидные частицы нитридов и карбонитридов титана, служащие инокуляторами в кристаллизующемся металле, стойкость которого к пластической деформации при температурах (до 950 °С) увеличивается в два раза при содержании наночастиц ТлСК в наполнителе проволоки 0,4 масс.%.

6. Выявлен механизм формирования высокопрочной, термически стабильной композиционной аустенитно-мартенситной структуры наплавочного сплава системы Ре-С-Сг-Мо-№-Т1->1, заключающийся в перераспределении легирующих элементов в зернах у-твердого раствора с образованием в них равномерно расположенных участков низкоуглеродистого мартенсита реечного типа, а также с формированием в центрах зерен сферических микровыделений с диаметром 1-2 мкм, в которых повышено содержание легирующих компонентов системы.

7. Показано, что в процессе аргонодуговой наплавки оправок колеблющимся электродом в основном металле оправки формируется низкоградиентное тепловое поле, которое способствует уменьшению скорости охлаждения металла в ЗТВ в диапазоне температур бейнитного превращения, в результате чего можно исключить предварительный подогрев при наплавке оправки из закаливающейся стали 20ХН4ФА.

8. По разработанной технологии наплавлены оправки, прошедшие натурные испытания при прокатке труб на ЗАО ВМЗ «Красный Октябрь», в результате которых выявлено, что износостойкость инструмента, с поверхностью наплавленной разработанным материалом, превышала стойкость штатных оправок в 1,5-2,0 раза.

Диссертация Литвиненко-Аръкова В. Б. Список использованной литературы

1. Вавилкин, Н. М. Особенности износа водоохлаждаемых оправок при прошивке легированных сталей / Н. М. Вавилкин, В. С. Гончаров, Д. В. Бодров, и др. // Известия вузов. Черная металлургия. 2009. - №7. -С. 37-40.

2. Вавилкин, Н. М., Прошивная оправка / Н. М. Вавилкин, В. В. Бухмиров. -М.: «МИСиС», 2000. 128 с.

3. Потапов, И. Н. Теория трубного производства / И. Н. Потапов, А. П. Коликов, В. М. Друян. М.: Металлургия, 1991. - 305 с.

4. Потапов, И. Н. Технология винтовой прокатки / И. Н. Потапов, П. И. Полухин. М.: Металлургия, 1990. - 343 с.

5. Мискин, В. А. Промышленные испытания штамповых оправок прошивного стана / В. А. Мискин // Современная технология производства трубопрокатного и трубоволочильного инструмента: Сб. науч. Тр., 1974. -№ 3. С. 55-56.

6. Касьян, В. X. Влияние температурно-силовых условий деформации на стойкость прошивных оправок / В. X. Касьян, С. В. Мазур // Металлургическая и горнорудная промышленность. — 2003. №2. - С. 57-61.

7. Чикалов, С. Г. Исследование работы технологического инструмента непрерывного стана ТПА 159-426 / С. Г. Чикалов, А. П. Фадеев,

8. A. П. Коликов // Сталь. 1999. - №3.- С. 38-44.

9. Толмачев, В. С. Освоение прошивки гильз на стане конструкции ЭЗТМ /

10. B. С. Толмачев, А. И. Степанов, Ю. Г. Губин // Сталь. 2009. - №7.1. C. 56-58.

11. Рахманов, С. Р. Калибровка оправок и оптимизация очага деформации прошивного стана / С. Р. Рахманов, В. Н. Данченко // Сталь. 2009. -№6.-С. 53-55.

12. Диссертация Литвиненко-Арькова В. Б. Список использованной литературы

13. Чучвага, А. П. Повышение стойкости оправок стана пресс-валковой прошивки на ТПА 159-426 / А. П. Чучвага, Б. М. Фискин, В. В. Фролочкин и др. // Сталь. 2000. - №2. - С. 51-52.

14. Романцев, Б. А. Повышение износостойкости оправок прошивного стана / Б. А. Романцев, О. К. Матыко // Известия вузов. Черная металлургия.2008.-№8.-С. 16-19.

15. Хавкин, Г. О. Сравнительная характеристика водоохлаждаемых оправок прошивного стана, изготовленных различными способами / Г. О. Хавкин, В. М. Бродский, Г. В. Лисовая // Сталь. 2004. - №8. - С. 60-62.

16. Шапиро, И. А. Повышение эффективности использования оправок прошивных станов / И. А. Шапиро, Г. О. Хавкин, В. М. Бродский // Сталь.2009.-№9.-С. 75-76.

17. Белошапко, М. В. Применение оправок из стали типа 20ХН8Л для прошивки заготовок из коррозионностойких сталей / М. В. Белошапко, Т. Г. Даничек, И. Ю. Коробочкин и др. // Сталь. 1980. - №12. - С. 1088-1089.

18. Македонов, С. И. Высокотемпературное оксидирование оправок прошивного стана / С. И. Македонов, Р. В. Ермакова, В. М. Козлов и др. // Сталь. 1989.-№11,-С.68-70.

19. Carr, G. Е. Tribology of hard coating alloys deposited by thermal methods: Applications to industrial components / G. E. Carr, R. H. Conde // Surface & Coatings Technology. 2008. - vol. 203. - p. 685-690.

20. A. c. 1532107, В 21 В 25/00 Оправка прошивного трубопрокатного стана / Г. А. Поздеев, В. К. Цебратенко, Б. А. Резниченко и др., опубл. 30.12.1989.

21. Соколов, Г. Н. Наплавка износостойких сплавов на прессовые штампы и инструмент для горячего деформирования сталей: монография / Г.Н. Соколов, В.И. Лысак; ВолгГТУ. Волгоград: РПК «Политехник», 2005.-284 с.

22. А. с. 1340843, В 21 В 25/00 Оправка прошивного стана / К. В. Барабадзе, А. Н. Веремеевич, В. М. Друян и др., опубл. 30.09.1987.

23. Диссертация Литвиненко-Арькова В. Б. Список использованной литературы

24. А. с. 1491596, В 21 В 25/00 Водоохлаждаемая оправка прошивного стана / К. Ф. Миленный, Б. А. Романцев, К. В. Барабадзе и др., опубл. 07.07.1989.

25. Переплетчиков, Е. Ф. Плазменная наплавка деталей металлургического оборудования / Е. Ф. Переплетчиков // Сварщик. -2004. -№1. -С. 10-11.

26. Фрумин, И. И. Технология механизированной наплавки / И. И. Фрумин, Ю. А. Юзвенко, Е. И. Лейначук. М.: Высшая школа, 1964. - 304 с.

27. Пахолюк, А. П. Оптимизация процесса дуговой широкослойной наплавки поверхностей цилиндров малых диаметров / А. П. Пахолюк, Ю. А. Юзвенко, Г. А. Кирилюк // Автоматическая сварка. 1980. - №6. -С. 49-51.

28. Рябцев, И. А. Высокопроизводительная широкослойная наплавка электродными проволоками и лентами (обзор) / И. А. Рябцев // Автоматическая сварка. 2005. - №6. - С. 36-41.

29. Соколов, Г. Н. Наплавка колеблющимся электродом цилиндрических деталей штампов для горячего деформирования сталей / Г. Н. Соколов, А. С. Трошков // Ремонт восстановление модернизация. 2009. - №1. -С. 8-11.

30. Filler materials for manual and automatic welding // ESAB welding handbook. Goteborg: ESAB AB. - 2002. - 282 p.

31. Welding Alloys limited catalog. S. Peterburg, Russia: WAR. - 2000. - 50 p.

32. Сафонов, E. H. Новые материалы и технологические процессы для продления эксплуатационного ресурса прокатных валков / Е. Н.Сафонов / Научное издание. Нижний Тагил: НФТИ (ф.) УГТУ - УПИ, 2005. - 212 с.

33. Cored wirer electrodes for surfacing. Germany, Edtlstahl: Omnitrode. -1995.-88 p.

34. Диссертация Литвиненко-Аръкова В. Б. Список использованной литературы

35. Пряхин, А. В. Износостойкая наплавка деталей прессового и прокатного оборудования на предприятиях цветной металлургии / А. В. Пряхин, J1. Н. Бармин // Наплавка. Опыт и эффективность применения: Сб. научн. тр., Киев: ИЭС им. Е.О. Патона, 1985. С. 23-26.

36. Гудремон, Э. Специальные стали, т.2 / Э. Гудремон. М.: Металлургия, 1966.- 1274 с.

37. Меськин, В. С. Основы легирования стали / В. С. Меськин. М.: Металлургия, 1964.-684 с.

38. Константинов, В. М. Диффузионно-легированный сплав для восстановления наплавкой инструмента горяче-штамповой оснастки / В. М. Константинов // Ремонт, восстановление, модернизация. 2002. -№ 8.-С. 29-33.

39. Soudometal welding consumables for joining, surfacing and hardfacing. -UK, Manchester: Soudoinfor. 1995. - 155 p.

40. Welding materials. Germany: Thyssen Schweistechnik GmbH. - 2000. -32 p

41. Опыт изготовительной наплавки штампов электродами ОЗШ-6 на ПО "Камаз" / И. Б. Лужанский, X. JT. Яровинский, В. И. Семендий // Наплавка при изготовлении деталей машин и оборудования: Сб. науч. тр., Киев: ИЭС им. Е.О. Патона, 1986. С. 71-74.

42. Бармин, JI. Н. Разработка износостойких наплавочных материалов и процессов их наплавки / J1. Н. Бармин, В. П. Гусев // Современные способы наплавки и их применение: Сб. науч. тр., Киев: ИЭС им. Е.О. Патона, 1982.-С. 40-47.

43. Сафонов, Е. Н. Повышение служебных характеристик наплавленного мартенситостареющего металла при циклическом термомеханическом воздействии / Е. Н. Сафонов, J1. Н. Бармин, А. В. Пряхин // Изв. вузов. Черная металлургия. 1983. -№ 12. - С. 72-74.

44. Падун, А. Н. Повышение стойкости штампов горячего деформирования наплавкой / А. Н. Падун, В. П. Ильин, Ю. А. Алимов // Сварочное производство. 1981. - С. 29-30.

45. Диссертация Литвиненко-Аръкова В. Б. Список использованной литературы

46. Демянцевич, В. П. Структурные и фазовые превращения наплавленного металла систем Fe-Co-W и Fe-Co-Mo / В. П. Демянцевич,

47. A. С. Крыжановский // Сварочное производство. 1979. - № 5. - С. 3-5.

48. Кондратьев, И. А. Исследование свойств наплавленного металла типа мартенситостареющих сталей / И. А. Кондратьев, И. А. Рябцев, Я. П. Черняк // Автоматическая сварка. 2004. - № 10. - С. 16-18.

49. Bransali, К. New low cobalt alloys cut hard-facing cost / K. Bransali, W. Si-lense, A. Hickl // Welding desing and fabrication 1980. - 53. - № 5. - P. 75-77.

50. Микаелян, Г. С. Применение сталей ПНП в качестве наплавочных материалов для повышения усталостной прочности наплавленных деталей / Г. С. Микаелян, И. А. Рябцев, В. Г. Васильев // Автоматическая сварка. -1993.- № 10.-С. 34-36.

51. Welding Alloys limited catalog. S. Peterburg, Russia: WAR. - 2000. - 50 p.

52. Open arc welding method and flux cored consumable electrod wires for use the above method : pat. 2253804 UK : Int. cl. В 23 К 9/00 / S. Atamert, J. J. K. Stekly ; applicants S. Atamert. № 9106019.4 ; filing 21.03.91 ; publ. 23.09.92.

53. Богачев, И. H., Еголаев, В. Ф. Структура и свойства железомарганцевых сплавов. М.: Металлургия, 1973. - 295 с.

54. Потак, Я. М. Высокопрочные стали. / Я. М. Потак., серия «Успехи современного металловедения». М.: Металлургия. - 1972. - 208 с.

55. Кондратьев, И. А. Исследование свойств наплавленного металла типа мартенситостареющих сталей / И. А. Кондратьев, И. А. Рябцев, Я. П. Черняк // Автоматическая сварка. 2004. - № 10. - С. 16-18.

56. Кальянов, В. Н. Мартенситно-стареющие стали для наплавки штампов /

57. B. Н. Кальянов, В. А. Багров // Сварочное производство. 2003. - № 2.1. C. 35-37.

58. Потак, Я. М. Структурная диаграмма низкоуглеродистых нержавеющих сталей применительно к литому и наплавленному при сварке металлу /

59. Диссертация Литвиненко-Арькова В. Б. Список использованной литературы

60. Я. М. Потак, Е. А. Сагалевич // Автоматическая сварка. 1972. - № 5. -С. 10-15.

61. Королев, Н. В. Метод расчетного определения фазового состава и структуры износостойких наплавочных сплавов / Н. В. Королев, О. В. Пименова, Н. В. Бороненков // Сварочное производство. 2002. - № 4. - С. 11-16.

62. Карпенко, В. М. Влияние субмикроскопических включений в наплавленном металле на стойкость штампов / В. М. Карпенко, В. Т. Катренко,

63. B. Д. Кассов // Сварочное производство. 1972. - №12. - С. 14-16.

64. Сварка и наплавка. Пособие по-выбору наплавочных материалов ESAB Электронный ресурс. Режим доступа : http://www.esab.ru/products/up-load/KatalogSvarkai naplav-ka.pdf.

65. Product Data Sheet. Standard Flux-Cored Wires for Hardfacing Электронный ресурс. / CORODUR Verschleiss-Schutz GmbH Thale. Режим доступа : http://www.corodur-thale.de/eng/Downloads/Standardfluxcoredwi-resforhardfacing.pdf.

66. Каталог продукции Электронный ресурс. / ASM. Режим доступа :чhttp://asm-swm.com/index.php?name=pages&op=view&id=l

67. Welding consumables. Catalog Электронный ресурс. / Lincoln Electric. -2011. Режим доступа : http://www.lincolnelectric.com/assets/US/EN/lite-rature/Cl 10.pdf

68. Welding consumables. Catalog Электронный ресурс. / UTP. 2009. - Режим доступа : http://www.kskct.cz/images/materialy/en/utp.pdf.

69. Вознесенская, H. М. Структура и свойства высокопрочной нержавеющей стали 1Х15Н4АМЗ / H. М. Вознесенская, В. И. Изотов, Н. В. Ульянова и др. // Металловедение и термическая обработка металлов. 1971. - №1.1. C. 32-35.

70. Короткое, В. А. Наплавка роликов MHJI3 / В. А. Коротков, И. Д. Михайлов // Сварочное производство. 2011. - № 8. - С. 33-38.

71. Микаэлян, Г. С. Структурные превращения в металле, наплавленном на бандажи валков-кристаллизаторов / Г. С. Микаэлян, В. Г. Васильев //

72. Диссертация Литвиненко-Арькова В. Б. Список использованной литературы

73. Наплавка при изготовлении деталей машин и оборудования: Сб. науч. тр., Киев: ИЭС им. Е.О. Патона, 1986. С. 45-48.

74. Effect of N on microstructure and mechanical properties of 16Cr5NilMo martensitic stainless steel / X.P. Ma etc. // Materials and Design. 2012. -vol. 34. - p. 74-81.

75. Упрочнение конструкционных сталей нитридами / М. И. Гольштейн и др. М. : Металлургия, 1970. - 224 с.

76. The relationship between chromium nitride and secondary austenite precipitation in duplex stainless steels / A.J. Ramirez, J.C. Lippold, S.D. Brandi // Metallurgical and materials transactions. 2003. - vol. 34a. - p. 1575-1597.

77. Effect of oxygen and nitrogen on the structure and properties of weld metal in welding type 01 Khl4N5MF low-carbon hardening steels / Zh. A. Lepilina etc. // Welding International. 1990. - № 4. - p. 743-745.

78. Berns, H. Properties of high nitrogen steels / H. Berns, F. Krafft // In: Proc 2nd int conf high nitrogen steels. 1999. p. 338-342.

79. Rawers, J.C. Nitrogen as a friendly addition to steel / J.C. Rawers // Steel Grips. 2006. - №2. - p. 125-135.

80. Каковкин, О. С. Особенности легирования наплавленного металла карбидом титана при дуговой износостойкой наплавке / О. С. Каковкин, Ю. Д. Дарахвелидзе, Г. Г. Старченко // Технология металлов. 2009. -№ 1. - С. 33-34.

81. Сараев, JI. И. Рентгеноструктурное исследование покрытий, полученных электродуговой наплавкой композиционного порошка на основе карбида титана / JI. И. Сараев и др. // Сварочное производство. 2000. - № 8. -С. 21-23.

82. Коберник, Н. В. Аргонодуговая наплавка износостойких композиционных покрытий / Н. В. Коберник, Г. Г. Чернышов, Р. С. Михеев и др. // Физика и химия обработки материалов. 2009. - № 11. - С. 51-55.

83. Белый, А. И. Влияние легирующих элементов на структуру композиционного сплава на основе карбидов вольфрама / И. А. Белый,

84. Диссертация Литвиненко-Аръкова В. Б. Список использованной литературы

85. A. П. Жудра, В. И. Дзыкович // Автоматическая сварка. 2002. - № 11.-С. 18-11.

86. Бороненков, В. Н. Методика расчета равновесного количества фаз, выделяющихся из многокомпонентных расплавов на основе железа /

87. B. Н. Бороненков, Н. В. Королев, О. В. Пименова // Ресурсосберегающие технологии в машиностроении: Сб. научн. тр., Екатеринбург: УГТУ, 1997 .-С. 15-20.

88. Быстров, В. А. Исследование процессов на поверхности раздела КМ на основе карбидов титана / В. А. Быстров // Изв. вузов. Черн. Металлургия. 2002. - № 8. - С. 38-37.

89. Kivineva, Т. I. Particulate reinforced metal matrix composite as a weld deposit / Т. I. Kivineva, D. L. Olson, D. К Matlock // Welding journal. - 1995. - № 3. -P. 83-92.

90. Пархоменко, А. Г. Особенности легирования металла карбидами титана в процессе наплавки под керамическим флюсом / А. Г. Пархоменко, Н. Н. Потапов, С. А. Курланов, и др. // Сварочное производство. 1989. -№4.-С. 34-36.

91. Сараев, Ю. Н. Особенности формирования структуры и свойства порошковых покрытий, содержащих карбид титана, при дуговой наплавке / Ю. Н. Сараев и др. // Сварочное производство. 1999. -№ 8. - С. 19-23.

92. Григоров, И. Г. О зависимости температуры плавления нанодисперсного карбонитрида титана от радиуса частиц / И. Г. Григоров, Ю. Г. Зайнулин // Преспективные материалы. 2007. - № 6. - С. 60-63.

93. Быстров, В. А. Основы электрошлаковых технологий упрочнения композиционными сплавами деталей, работающих при высокотемпературном износе: автореф. дис. на соискание ученой степени докт. техн. наук по специальности 05.03.06. Барнаул, 2003. - 35 с.

94. Жудра, А. П. Новые композиционные сплавы и результаты исследования их свойств / А. П. Жудра, А. И. Белый // Теоретические и техноло

95. Диссертация Литвиненко-Аръкова В. Б. Список использованной литературыгические основы наплавки. Наплавленный металл: Сб. науч. тр., Киев: ИЭС им. ЕО Патона, 1977.-С. 151-157.

96. Танеев, А. А. Анализ и ранжирование критериев выбора дисперсных частиц для упрочнения штамповых сплавов с рабочей температурой 950°-1000°С / А. А. Танеев, В. А. Енгулатова // Ползуновский альманах. -2003 -№3-4.-С. 134-135.

97. Деменок, О. Б. Выбор тугоплавких дисперсных соединений (ТДС) для упрочнения жаропрочных штамповых сплавов / О. Б. Деменок, А. А. Танеев // Ползуновский альманах. 2006 - №3. - С. 29-31.

98. Di Schino, A Grain size dependence of mechanical, corrosion and tribologi-calproperties of high nitrogen stainless steels / A. Di Schino, M. Barteri, J. M. Kenny // Journal of Materials Science. vol. 38. - 2003. -pp. 3257-3262.

99. Багрянский, К. В. Электродуговая сварка и наплавка под керамическими флюсами / К. В. Багрянский. Киев : «Техшка», 1976. - 184 с.

100. Ребиндер, П. А. Избранные труды. В 2 кн. Текст. . Кн. 2 : Поверхностные явления в дисперсных системах. Физико-химическая механика / П. А. Ребиндер. М. : Наука, 1979. - 384 с.

101. Гольдштейн, Я. Е. Модифицирование и микролегирование чугуна и стали / Я. Е. Гольдштейн, В. Г. Мизин. М. : Металлургия, 1986. - 272 с.

102. Гольдштейн, Я. Е. Инокулирование железоуглеродистых сплавов / Я. Е. Гольдштейн, В. Г. Мизин. М. : Металлургия, 1993. - 415 с.

103. Ершов, Г. С. Строение и свойства жидких и твердых металлов / Г. С. Ершов, В.А. Черняков. Металлургия. 1978. - 125 с.

104. Tilller, W. A. the electrostatic contribution in heterogeneous nucleation theory: pure liquids / W. A. Tilller, T. Takahashi // Acta Metallurgica. vol. 17. -1969.-pp. 483-496.

105. Кривоносова, E. А. К проблеме рационального микролегирования сварного шва титаном / Е. А. Кривоносова, В. В. Уточкин, В. М. Язовских // Сварочное производство. №5. - 2001. - С. 6-9.

106. Диссертация Литвиненко-Арькова В. Б. Список использованной литературы

107. Кривоносова, Е. А. Математическая модель кинетики роста частиц нитрида титана в сварном шве / Е. А. Кривоносова, В. М. Язовских, В. В. Уточкин и др. // Сварочное производство. №7. - 2002. - С. 24-28.

108. Бельченко, Г. И. Неметаллические включения и качество стали / Г. И. Бельченко, С. И. Губенко. Киев : «Техшка», 1980. - 168 с.

109. Муравьев, К. А. Трещино- и коррозионностойкость сварных соединений нефтепроводов Западной Сибири : дис. на соискание уч. степ. канд. техн. наук : 05.03.06 / К. А. Муравьев. Челябинск, 2004. - 204 с.

110. Еремин, Е. Н. Применение наночастиц тугоплавких соединений для повышения качества сварных соединений из жаропрочных сплавов / Е. Н. Еремин // Омский научный вестник. №3. - 2009. - С. 63-67.

111. Соколов, Г. Н. Модифицирование структуры наплавленного металла нанодисперсными карбидами вольфрама / Г. Н. Соколов, В. И. Лысак,

112. A. С. Трошков, и др. // Физика и химия обработки материалов. 2009. -№6.-С. 41-47.

113. Соколов, Г. Н. Влияние нанодисперсных карбидов \¥С и никеля на структуру и свойства наплавленного металла / Г. Н. Соколов, А. С. Трошков,

114. B. И. Лысак, и др.// Сварка и диагностика. 2011. - №3. - С. 36-38.

115. Трошков, А. С. Структура и свойства низкоуглеродистого металла, наплавленного под керамическим флюсом, содержащим композиционные микрогранулы №-нанодисперсный / А. С. Трошков, Г. Н. Соколов,

116. C. С. Сычева, и др. // Изв. ВолгГТУ. Серия / ВолгГТУ. Волгоград, 2012. -№9.-С. 187-190.

117. Миннеханов, Г. Н. Влияние модифицирования наночастицами карбо-нитрида титана и легирования титаном на струтуру и свойства доэвтек-тических чугунов / Г. Н. Миннеханов, О. А. Шуйкин, Р. Г. Миннеханов // Омский научный вестник. 2009. - № 1. - С. 22-25.

118. Миннеханов, Г. Н. Влияние модифицирования наночастицами карбо-нитрида титана на кристаллизацию жаропрочного никелевого сплава

119. Диссертация Литвиненко-Аръкова В. Б. Список использованной литературы

120. ЖС-32 / Г. Н. Миннеханов, Р. Г. Миннеханов, Е. Н. Еремин // Омский научный вестник. 2009. - № 1. - С. 39-42.

121. Артемьев, А. А. Влияние микрочастиц диборида титана и наночастиц карбонитрида титана на структуру и свойства наплавленного металла / А. А. Артемьев, Г. Н. Соколов, В. И. Лысак // Металловедение и термическая обработка металлов. -2011. -№ 12. С. 32-37.

122. Производство порошковой проволоки : учеб. пособие / И. К. Походня и др.. Киев : Вища шк., 1980. - 232 с.

123. Пацекин, В. П. Производство порошковой проволоки / В. П. Пацекин, К. 3. Рахимов ; под ред. А. М. Павлова. М. : Металлургия, 1979. - 79 с.

124. Браверман, Б. Ш. Получение нитрида хрома и его использование для изготовления высокоазотистых покрытий / Б. Ш. Браверман, О. К. Лепакова, Ю. Н. Сараев и др. // Сварочное производство. 2000. - №12. - С. 8-10.

125. Самохин, А. В. Плазмохимические процессы создания нанодисперсных порошковых материалов / А. В. Самохин, Н. В. Алексеев, Ю. В. Цветков // Химия высоких энергий. 2006. - Т. 40. - №. 2. - С. 120-126.

126. Петров, Г. Л. Теория сварочных процессов ( с основами физической химии ) : учебник / Г. Л. Петров, А. С. Тумарев. Изд. 2-е, перераб. -М. : Высш. шк., 1977. - 392 с.

127. Червяков, А. Н. Металлографическое определение включений в стали / А. Н. Червяков, С. А. Киселева, А. Г. Рыльникова. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Металлургиздат. - 1962. - 248 с.

128. Беккерт, М. Способы металлографического травления, Справочник / М. Беккерт, X. Клемм. М. Металлургия. - 1988. - 400 с.

129. Миркин, Л. И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов. М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1961. - 803 с.

130. Уманский, Я. С. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия / Я. С. Уманский, Ю. А. Скаков, А. Н. Иванов, Л. Н. Расторгуев. -М.: Металлургия, 1982. 632 с.

131. Диссертация Литвиненко-Арькова В. Б. Список использованной литературы

132. Горелик, С. С. Рентгенографический и электроннооптический анализ / С. С. Горелик, JI. Н. Расторгуев, Ю. А. Скаков. М.: Металлургия, 2002. -360 с.

133. Корнеев, А. Е. Определение количества остаточного аустенита в сталях мартенситного класса / А. Е. Корнеев // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2006. - №2. - С. 34-35.

134. Лебедев, Е. Н. Исследование высокотемпературных свойств наплавленного металла методом склерометрии / Е. И. Лебедев, Г. Н. Соколов, И. В. Зорин и др. // Упрочняющие технологии и покрытия. 2006. - №1. -С. 40-44.

135. Хрущев, М. М. Склерометрия / М. М. Хрущев. М.: Наука, 1968. - 205 с.

136. Кузнецова, Т. А. Применение атомно-силовой микроскопии при определении микротвердости тонких покрытий методом склерометрии / Т. А. Кузнецова, М. А. Андреев, Л. В. Макарова, и др. // Трение и износ. -2007. -№3.- С. 276-281.

137. Кречмар, Э. Методы испытаний наплавленного металла / Э. Кречмар // Теоретические и технологические основы наплавки. Свойства и испытания наплавленного металла: Сб. науч. тр., Киев: ИЭС им. Е. О. Патона, 1979.-С. 3-22.

138. Ламзин, А. Г. Метод испытания материалов, работающих при трении в условиях циклических теплосмен / А. Г. Ламзин // Трение и изнашивание при высоких температурах: Сб. науч. тр. М.: Наука, 1973. - С. 15-16.

139. Диссертация Литвиненко-Арькова В. Б. Список использованной литературы

140. Ващенко, К. И. Автоматизированная установка для испытаний сталей на термостойкость и формоизменения при колебаниях температуры / J1. И. Ростовцев, А. В. Алеккевич // Заводская лаборатория, 1972. №7. -С. 878-880.

141. Жадан, В. Т. Установка для испытания на термостойкость / В. Т. Жадан, Ю. Е. Кулак // Заводская лаборатория, 1970. №2. - С.228-230.

142. Лебедев, О. В. Автоматическая установка для термоциклирования металлов / О. В. Лебедев // Заводская лаборатория, 1971. №3. - С. 376-378.

143. Б л очно-модульная установка для испытаний наплавленного металла / И. И. Рябцев, Я. П. Черняк, В. В. Осин // Сварщик. 2004. - № 1. - С. 18-19.

144. Никитин, В. И. Расчет жаростойкости металлов / В. И. Никитин. М.: Металлургия, 1976. - 207 с.

145. Багмутов, В. П. Электромеханическая обработка: технологические и физические основы, свойства, реализация: монография / В. П. Багмутов, С. Н. Паршев, Н. Г. Дудкина, и др. Новосибирск: Наука, 2003. - 318 с.

146. Лившиц, Л. С. Металловедение для сварщиков (сварка сталей) / Л. С. Лившиц. М. : Машиностроение, 1979. - 253 с.

147. Кальянов, В. Н. Наплавка азотистыми сплавами / В. Н. Кальянов // Автоматическая сварка. 2002. -№10. - С. 50-51.

148. Металлургия дуговой сварки: Процессы в дуге и плавление электродов / под ред. И. К. Походни ; АН УССР, Ин-т электросварки. Киев : Наук, думка, 1990.

149. Thermo Cale DEMO electronic progr. // ТС Software, Sweden. System Requirements: CD drive, 150 MB free of disk space, Processor Intel Pentium 4 or later, Windows XP/Vista/7 32 or 64 bit.

150. Походня, И. К. Сварка порошковой проволокой / И. К. Походня, А. М. Суптель, В. Н. Шлепаков. Киев : Наук, думка, 1972. - 223 с.

151. Походня, И. К. Газы в сварных швах / И. К. Походня. М. : Машиностроение, 1972. - 256 с. : ил.

152. Диссертация Литвиненко-Арькова В. Б. Список использованной литературы

153. Wada, Н. Solubility of nitrogen in liquid Fe-Cr-Ni alloys containing manganese and molybdenum / H. Wada, Pehlke R. D. // Metallurgical Transactions

154. B. 1977. - vol. 8b. - pp. 675-682.

155. Йоффе, И. С. Влияние поглощения азота ванной на образование пор при сварке порошковой проволокой / И. С. Йоффе // Автоматическая сварка. 1976.-№9.-С. 12-14.

156. Гуревич, Ю. Г. Исследование в лабораторных условиях деазотации жидкой хромоникелевой стали титаном / Ю. Г. Гуревич // Известия вузов. Черная металлургия. 1961. - №1. - С. 21-30.

157. Ющенко, К. А. Влияние титана и азота на фазовый состав и свойства сварных соединений аустенитно-ферритных коррозионно-стойких сталей типа 08Х22Н6Т / К. А. Ющенко, А. К. Авдеев, В. И. Санников и др. // Сварочное производство. 1989. - №9. - С. 12-14.

158. Дворникова, Н. В. Исследование нитридных и карбонитридных фаз в железоуглеродистых сплавах / Н. В. Дворникров, М. О. Матвеева, А. Ю. Пройдак и др. // Теория и практика металлургии. 2003. - №1.1. C. 37-42.

159. Radhavan, V. C-Fe-N-Ti (Carbon-Iron-Nitrogen-Titanium) / V. Radhavan // Journal of Phase Equilibria and Diffusion. Vol. 31. - №5. - 2010. -pp. 470-471.

160. Куликов, И. С. Термодинамика карбидов и нитридов : справочник / И. С. Куликов. Челябинск : Металлургия, 1988. - 319 с.

161. Kagava, A. Influence of alloying elements on temperature and composition for peritectic reaction in plain carbon steel / A. Kagava, T. Okamota // Material science and technology. 1986. - vol. 2. - №10. - p. 997-1008

162. Лучинский, Г. П. Химия титана / Г. П. Лучинский.- М.: «Химия». 1971. -473 с.

163. Френкель, Я. И. Кинетическая теория жидкостей / Я. И. Френкель ; отв. ред. Н. Н. Семенов, А. Е. Глауберман. Л. : Наука, 1975. - 592 с.

164. Диссертация Литвиненко-Аръкова В. Б. Список использованной литературы

165. Лободюк, В. А. Мартенситные превращения / В. А. Лободюк, Э. И. Эстрин. М. : ФИЗМАТЛИТ, 2009. - 351 с.

166. Строение металлических жидкостей: Учебное пособие / Л. А. Жукова. -Екатеринбург : УГТУ-УПИ, 2002. 46 с.

167. Chen, Z. Y. Growth of titanium nitride: From clusters to microcrystals / Z. Y. Chen, A. W. Castleman // J. Chem. Phys. 1993. - vol. 98. - pp. 231-235.

168. Махненко, В.И. Тепловые процессы при механизированной наплавке деталей типа круговых цилиндров / Т.Г. Кравцов, В.И. Махненко. Киев: Наук. Думка. - 1976. - 160 с.

169. Соколов, Г.Н. К оптимизации процесса дуговой широкослойной наплавки цилиндров малого диаметра / Г.Н. Соколов, В.М. Хрипунов // Автоматическая сварка. 1988. -№11. - С. 53.

170. Кравцов, Т. Г. Расчет температурного поля при широкослойной наплавке цилиндрических изделий из условия формирования / Т. Г. Кравцов // Автоматическая сварка. 1971. - 3. - С. 30-34.

171. Ляховая, И. В. Влияние скорости поперечных колебаний электрода на производительность широкослойной наплавки / И. В. Ляховая, Д. М. Кушнерев // Автоматическая сварка. 1972. - №5. - С.62-63.

172. Акулов, А. И. Технология и оборудование сварки плавлением / А. И. Акулов, Г. А. Бельчук, В. П. Демянцевич. М.: Машиностроение, 1977.-432 с.

173. Скульский, В. Ю. Структурные превращения и свариваемость закаливающейся высокопрочной стали 20ХН4ФА / В. Ю. Скульский, А. К. Царюк, В. Г. Васильев и др. // Автоматическая сварка. 2003. -№2.-С. 19-23.

174. Диссертация Литвиненко-Аръкова В. Б. Список использованной литературы

175. Федько, В. Т. Конструкционные особенности некоторых сварочных горелок, применяемых при сварке в среде защитных газов / В. Т. Федько, С. С. Киянов // Сварочные технологии: Пайка. 2000. - №10. - С. 15-21.

176. Чигарев, В. В. Исследование режима течения защитного газа из горелки при сварке порошковой проволокой / В. В. Чигарев, В. Н. Пучков // В1сник Приазовського державного техшчного ушверситету. 2002. -№12.-С. 149-152.

177. Федько, В. Т. Оптимизация конструкции сопла сварочной горелки при сварке в СОг / В. Т. Федько, С. С. Киянов, С. Б. Сапожников // Сварочные технологии: Пайка. 2001. - №7. - С. 9-14.