автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Литые хладо- и износостойкие стали для горнодобывающей техники

На правах рукописи

Сердитое Антон Евгеньевич

ЛИТЫЕ ХЛАДО- И ИЗНОСОСТОЙКИЕ СТАЛИ ДЛЯ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ ТЕХНИКИ

Специальность 05.16 01 «Металловедение и термическая обработка металлов»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических няте

оозшн^^

Санкт-Петербург - 2008

003168212

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий»

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Солнцев Юрий Порфирьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

Пряхин Евгений Иванович

кандидат технических наук, Шемонаева Галина Александровна

Ведущая организация: ОАО «Проектно-технологический институт литейного производства»

,.вС

Защита состоится «¿у » 2008г в 4л> на заседании диссерта-

ционного совета Д 212 229 03 при ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет» (ГОУ «СПбГПУ») по адресу

195251, г Санкт-Петербург, ул Политехническая, д 29, хим корпус, ауд 51

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет»

Автореферат разослан « чО» амЬыА 2оо8г

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

/Кондратьев СЮ/

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Особую актуальность проблема хладноломкости приобрела в связи с освоением Сибири и Крайнего Севера Более половины территории России расположено севернее изотермы января с температурой -20°С Такие районы, как Сибирь, Заполярье, Якутия, Дальний Восток характеризуются большими запасами полезных ископаемых и перспективны в промышленном отношении

Эффективность работы оборудования и транспорта в зимнее время в этих районах резко снижается При температурах ниже -35°С во избежание крупных поломок приходится останавливать мощные экскаваторы, буровые установки, строительные машины, хотя регламентом работы северных горнодобывающих предприятий предусмотрена их круглогодичная эксплуатация Это приводит к резкому снижению производительности карьеров в зимнее время (до 15-20%)

Основной поток отказов по износу падает на детали из литых сталей, подвергающиеся контакту с горными породами В зависимости от категории грунта и климатических условий стойкость зубьев ковша колеблется от 3 суток до 6 месяцев Отказы зубьев составляют до 50 % отказов всех элементов механических систем экскаваторов, причем в холодный период эксплуатации число отказов возрастает в 2-3 раза

Неудовлетворительная стойкость литых деталей при низких температурах приводит к простоям техники и большим экономическим потерям Так, масса зуба экскаватора ЭКГ-10 составляет несколько сотых процента от массы всей машины, а затраты на их приобретение до 30% годовой стоимости запасных частей к этой машине Потери усугубляются при повышении единичной мощности машин, при которых увеличиваются нагрузки на детали и стоимость часа простоя

Снижение работоспособности обусловлено недостаточной износо- и хла-достойкостью рабочего оборудования горнодобывающей техники, которое традиционно изготавливается из стали 110Г13Л

Этим обусловливается востребованность данной работы, которая направлена на разработку новых хладо- и износостойких сталей и решение актуальных вопросов повышения надежности рабочего оборудования горнодобывающей техники

Цель работы: Целью работы явилась разработка и исследование литых хладо- и износостойких сталей для горнодобывающей техники, работающей в северных регионах

В ходе работы для достижения поставленной цели были решены следующие задачи

- проведен анализ причин выхода из строя рабочего оборудования карьерных экскаваторов,

- исследовано влияние химического состава, механических свойств и термической обработки на износостойкость различных опытных сталей, полученные результаты сравнены с данными о работоспособности применяемых в настоящее время материалов,

- проведено фрактографическое исследование поверхностей разрушения образцов из опытных сталей, исследованы микроструктуры и их взаимосвязь с механическими свойствами и износостойкостью,

- разработана установка для проведения ускоренных испытаний абразивной износостойкости материалов рабочего оборудования горнодобывающей техники в различных горных породах, в том числе при низких температурах,

- на основании полученных данных разработаны две новые марки износостойких и хладостойких литейных сталей для рабочего оборудования горнодобывающей техники в зависимости от характеристик добываемых пород по аб-разивности,

-разработаны рекомендации по выбору материалов и режимам термической обработки Утверждены технические условия на изготовление стальных фасонных отливок из предложенных марок сталей

Научная новизна работы заключается в следующем: Исследованы износостойкие литейные стали в условиях различных абразивных материалов и температур Построены математические модели и графические зависимости их износостойкости от механических свойств и химического состава

Установлено влияние легирующих элементов и термической обработки на износостойкость рабочего оборудования горнодобывающей техники, что позволило сформулировать рекомендации для выбора литейных хладо- и износо-

стойких сталей и режимов термообработки, обеспечивающих получение необходимых свойств и структуры

Установлены закономерности влияния механических свойств сталей на механизмы повреждения поверхностей Показано, что чрезмерное увеличение твердости может приводить к охрупчиванию материала и выкрашиванию из поверхностей отдельных микрообъемов металла

На основании проведенных исследований разработаны химические составы двух марок сталей для изготовления рабочего оборудования горнодобывающей техники в зависимости от характеристик добываемых пород по абра-зивности

Практическая значимость работы заключается в следующем:

Разработаны и запатентованы две марки литых сталей для изготовления зубьев ковшей карьерных экскаваторов в зависимости от характеристик добываемых пород по абразивности ЗОХГНМФЛ (пат №2303077) - для малоабразивных пород и 40Х2ГНМФЛ (пат №2303076)- для высокоабразивных пород Разработанные стали могут обеспечивать повышение износостойкости, по сравнению с применяемыми в настоящее время материалами, более чем на 20 %

Разработана установка для проведения ускоренных испытаний абразивной износостойкости материалов рабочего оборудования горнодобывающей техники при низких температурах

Результаты исследований приняты к внедрению в ООО «ОМЗ-Спецсталь» (Ижорские заводы) Разработаны и утверждены технические условия ТУ 4112-003-33902054-2005 на опытную партию зубьев экскаваторов

Достоверность результатов работы обеспечивается использованием фундаментальных положений физики твердого тела, теории трения и применением современных компьютерных методов статистической обработки и моделирования Научные положения, результаты экспериментов и выводы, полученные аналитически, подтверждены экспериментально и сопоставлены с экспериментальными и теоретическими данными, полученными другими исследователями

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 5 международных и российских конференциях и семинарах,

в том числе IX научно-технической конференции «Проблемы ресурса и безопасной эксплуатации материалов», СПб, 2003г , II научно-технической конференции «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке», СПб, 2003г , X научно- технической конференции «Проблемы ресурса и безопасной эксплуатации материалов», СПб, 2004г, XI научно технической конференции «Проблемы ресурса и безопасной эксплуатации материалов», СПб, 2005г , XII научно-технической конференции «Проблемы ресурса и безопасной эксплуатации материалов», СПб, 2006г

Публикации. По материалам работы опубликованы 1 монография и 9 печатных работ, библиографический список которых приведен в конце реферата

Объем и структура и работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, и общих выводов Основное содержание работы и выводы изложены на 123 страницах машинописного текста Диссертация содержит 47 рисунков, 19 таблиц Список литературы содержит 162 наименования

Содержание работы Во введении обоснована актуальность работы, сформулирована цель предполагаемого исследования, поставлены основные задачи Показана научная новизна и практическая значимость полученных результатов

В первой главе приведены сведения по анализу состояния существующих и развитию новых подходов к проблеме повышения износостойкости рабочего оборудования горнодобывающей техники, работающей в северных условиях

На основании проведенных исследований было показано, что в настоящее время не существует общепринятого критерия оценки износостойкости, однако большинство авторов считают, что он должен быть комплексным, включающим твердость, прочностные, пластические и вязкие свойства стали, а также температуру проведения испытаний

На основании анализа литературных и статистических данных определены требования к сталям для зубьев ковшей экскаваторов Значения предела прочности о„ должно находится в пределах 950-1100 МПа, твердость не менее 30 НЯС, КСУ"40 °с > 25-30 Дж/см2

Однако, в отечественной практике зубья ковша обычно изготавливаются из высокомарганцовистой стали 110Г13Л (ГОСТ 977-88). После термической обработки, которая заключается в закалке с 1050-1100 °С в воде, сталь имеет следующие свойства: 0^400 МПа, а„> 800МПа, 5 > 25%, у > 35%, НВ >190.

Использование стали Гадфильда обычно объясняется способностью марганцевого аустенита хорошо наклёпываться при высоких удельных давлениях и ударных нагрузках. Вместе с тем большинство опубликованных в литературе данных свидетельствуют о недостаточной износо- и хладостойкости рабочего оборудования горнодобывающей техники, изготовленного из стали 1 ЮГ 13Л.

В результате проведенного анализа причин выхода из строя рабочих органов горнодобывающей техники, изготовленных из стали 11ОГ13Л было установлено, что основными являются хрупкое разрушение, деформация и износ.

Для легирования стали НОГ 13Л, как правило, используется высокоуглеродистый ферромарганец с массовой долей фосфора до 0,70%. Однако при таком легировании в структуре стали появляется зернограничные карбофос-фидые выделения (рис. 1), которые оказывают отрицательное влияние на хладостойкость, в результате чего реализуется механизм хрупкого разрушения.

Рис. 1 Микроструктура стали 110Г13Л после закалки с выделениями карбофосфидной эвтектики по границам зерен, хЮО

Основным достоинством стали Гадфильда считается её высокая износостойкость при приложении особо высоких удельных давлений, обеспечивающих наклеп аустенитной структуры. После такой деформации ее твердость может достигать 50-55 НЯС. Однако, при других условиях эксплуатации износостойкость данного типа сталей практически не отличается от износостойкости обычных углеродистых сталей т.к. исходная твердость стали 110Г13Л составляет всего около 200 НВ.

Для оценки износостойкости зубьев ковшей экскаваторов, изготовленных из стали 110Г13Л был проведен анализ условий работы экскаваторов типа ЭКГ Для карьерных экскаваторов типа ЭКГ основным параметром, определяющим нагрузки на рабочий орган, является наибольшее усилие на подвеске ковша, которое в зависимости от типа экскаватора может колебаться от 490 кН до 2000 кН Расчеты показали, что в момент касания зубьями породы в них возникают напряжения около 170 МПа, что составляет менее 50% от величины <7Т и недостаточно для существенного увеличения твердости стали 110Г13Л за счет наклепа Проведенные эксперименты показали, что для увеличения твердости хотя бы до 420 НВ, на подвеске ковша необходимо усилие в 18 раз превышающее предусмотренное конструкцией Это подтверждается результатами замеров твердости элементов рабочего оборудования экскаватора ЭКГ-10, изготовленных из стали 110Г13Л и отработавших в ОАО «Качканарский ГОК» В местах активного контакта с горной породой твердость стали не превышала 240 НВ

Кроме того, сталь Гадфильда и все ее современные модификации являются экологически опасными при выплавке и ремонте, так, например, при сварке плавлением содержание оксида марганца более чем в 4 раза превышает предельно допустимые нормы

В работе проведен анализ патентной литературы и других источников информации с целью уточнения направления исследований по выбору материала, удовлетворяющего современным эксплуатационным свойствам зубьев ковшей экскаваторов Установлено, что в России и ряде стран ведутся интенсивные разработки среднеуглеродистых сталей повышенной износостойкости и показана целесообразность разработки новых марок среднеуглеродистых сталей легированных хромом, никелем и молибденом

Во второй главе описывается методика проведения теоретических, экспериментальных лабораторных и опытных исследований, применяемое оборудование, материалы и измерительные приборы Обосновывается выбор материалов для исследования, описываются технологии и режимы их выплавки, термической обработки, технологии изготовления образцов для механических испытаний и испытаний на износостойкость

В работе были использованы как стали промышленной плавки, в частности, материалы рабочего оборудования горнодобывающей техники после эксплуатации, так и опытные плавки, которые были выплавлены на ОАО «Ижор-ские заводы» в открытой высокочастотной индукционной печи с основной футеровкой Границы варьирования химических составов опытных сталей (углерода от 0,30 до 0,50 масс %, хрома от 0,90 до 3,50 масс %, никеля от 1,0 до 2,5 масс %, молибдена от 0,20 до 0,60 масс %) выбирались таким образом, чтобы проверить работоспособность легированных износостойких сталей, анализ составов которых был проведен в литературном обзоре Содержание остальных элементов было закреплено на постоянном уровне и составляло 0,30-0,50 Б1, 0,80-1,20% Мп, 0,10-0,15% V, 0,03-0,06% А1, < 0,30% Си, <0,02% 8, < 0,02% Р Дополнительно было исследовано влияние кремния (от 0,10 до 0,60 масс %) на износостойкость

Термическая обработка заключалась в закалке с температуры 890-920°С с охлаждением в масле с последующими отпусками при температуре 200°С и

Всего было исследовано 20 различных марок сталей, в том числе эталонные образцы из стали 110Г13Л

На основании анализа существующих методов на базе университета г Зи-ген (ФРГ) при участии автора была разработана методика и установка для ускоренных испытаний на абразивное изнашивание о закрепленные абразивные частицы

Схема испытания представлена на рис 2

Стол станка с закрепленной на нем абразивной бумагой, совершает продольное перемещение, а закрепленный в шпинделе станка образец совершает поперечное движение и одновременно вращается вокруг своей оси Благодаря

600°С

Рис 2 Схема испытания на абразивный износ

1 - образец, 2 - абразивная бумага, Р., - нагрузка на образец, п - вращение образца вокруг оси, Бпр - продольное перемещение стола с абразивной бумагой, вп- поперечное перемещение образца

этому образец не только всегда движется по новому абразиву, но и стачивается равномерно, имея неизменную площадь контакта Оценку износа определяли по потере массы образца, отнесенной к длине пробега образца

Для испытаний были выбраны следующие характеристики образов диаметр образца 6 мм, длина образца - 40 мм Использовались абразивные бумаги на основе естественных и синтетических материалов с твердостью от 1000 до 2200 НУ, моделирующие мало- и среднеабразивные породы (сульфидные руды, мягкие сланцы, кварцевые мелкозернистые песчаники, кварцево-сульфидные руды) и высокоабразивные породы (граниты, корундосодержащие породы) Размер абразивных частиц составлял 70 мкм и 200 мкм Испытания проводились при начальных температурах +20°С и -80 °С Путь трения образца был выбран равным 10 м, удельная нагрузка - 1,75 и 3,10 МПа, скорость скольжения - 10 м/мин Эти режимы обеспечивали постоянство температуры в зоне трения и минимальный разброс значений величины износа испытываемых материалов

На базе ОАО «Ижорские заводы» была разработана установка для испытания металлов на ударно-абразивный износ Испытание основано на циклическом внедрении образцов с частотой 2 Гц и усилием около 1500 кг в емкость с абразивным материалом (гранитный щебень) Сечение образцов 10x10 мм Оценка износа определялась по потере массы образца

Схема испытания представлена на рис 3

В третьей главе приведены данные экспериментальных исследований механических свойств и износостойкости опытных сталей и стали 1 ЮГ 13Л, на основании анализа которых были разработаны химические составы сталей для рабочего оборудования горнодобывающей техники

Рис 3 Схема работы установки

1 - контейнер с абразивной породой,

2 - образцы

Исследование выполнялось методом статистической обработки массива данных с использованием программного пакета MS Office Excel

Обработкой данных на компьютере определены зависимости износостойкости Z от химического состава для различных абразивных материалов, пример такой зависимости для условий кварца с размером зерен 70 мкм приведен ниже

Z%L = 79,4 + 100,6 С + 3,6 Сг + 4,2 Ni + 5,8 Mo - 3,6 Si, м/г R2=0,96 (1) На основании анализа влияния химического состава на износостойкость установлено, что введение в сталь хрома, никеля и молибдена благоприятно сказывается на износостойкости стали Однако, содержание этих элементов должно быть строго ограничено исходя из экономических и технологических аспектов решения вопроса о разработке материала Введение кремния неблагоприятно сказывается на износостойкости, поэтому желательно, чтобы его содержание в стали было минимальным Основными ограничениями, препятствующими уменьшению его содержания, являются технологические особенности выплавки стали, в частности, необходимость ее полного раскисления

В случае оценки по параметру «Износостойкость —> шах» и выполнении требований к сталям для зубьев ковшей экскаваторов для условий различных горных пород были предложены следующие химические составы сталей (табл 1)

Таблица 1

Химические составы рекомендуемых сталей

Сталь Легирующие элементы, масс. %

С Сг Ni Mo Si Mn У A1 p S

не более

ЗОХГНМФЛ для малоабразивных пород 0,300,35 0,951.40 0,801 10 0,200,30 0,300,50 0,801,20 0,100,15 0,030,06 0,020 0,015

40Х2ГНМФЛ для высокоабразивных пород 0,380,45 2,02,50 1,301,60 0,200,30 0,300,50 0,801,20 0,100,15 0,030,06 0,020 0,015

В таблице 2 приведены механические свойства предлагаемых сталей

Таблица 2

Механические свойства и ударная вязкость сталей после закалки и низкого отпуска и высокого отпуска, не менее

Сталь ОБ, Со,2, 8, ксу+20ос КСУ40"0, же

МПа МПа % % Дж/см2 Дж/см2

Закалка и отпуск 200°С

ЗОХГНМФЛ 1600 1400 8 20 39 25 48

Закалка и отпуск 600°С

950 850 15 40 45 30 30

Закалка и отпуск 200°С

40Х2ГНМФЛ 1700 1500 5 10 33 20 53

Закалка и отпуск 600°С

1000 900 12 25 40 25 32

На основании исследований, проведенных на кафедре технологии металлов и металловедения СПбГУНиПТ, и практических опытов было рекомендовано введение в разработанные стали кальция в количестве 0,005-0,010% и церия в количестве 0,005-0,010%

В четвертой главе проведено исследование механизма абразивного изнашивания образцов опытных литых хладостойких сталей после различных режимов термической обработки Приведены фрактограммы поверхностей разрушения образцов после испытаний на абразивный и ударно-абразивный износ, из которых следует, что при испытаниях наблюдаются все известные механизмы повреждения поверхности при абразивном износе упругое оттеснение, пластическое оттеснение и срез Наиболее часто встречающимся механизмом является микрорезание, которое сопровождается первоначальным внедрением абразивных частиц породы в металл и при дальнейшем перемещении происходит микрорезание Однако если частице не удается проникнуть в металл на достаточную глубину, то основным видом повреждений становится пластическое оттеснение - образование углублений на поверхности трения в направлении скольжения при взаимодействии твердых частиц Иными словами, происходит образование пластически выдавленных канавок с последующим деформированием поверхностных слоев и отделением частиц металла в результате отслаивания или выкрашивания На рис 4 приведены типичные фрактограммы поверхности шлифа из стали ЗОХГНМФЛ

Фрактографическими исследованиями показано, что при увеличении твердости металла происходит переход от микрорезания к пластическому оттеснению, что обусловливает рост износостойкости. Однако, чрезмерное увеличение твердости может приводить к охрупчиванию материала и выкрашиванию из поверхностей отдельных микрообъемов металла, что отрицательно сказывается на износостойкости, особенно при ударно-абразивном износе. На рис. 5 показано влияние твердости стали на износостойкость.

>ксид кремния, 70 мк

-----

у Карбид ремния, 7 «км

/ /

/ У

/

Рис. 5 Влияние твердости стали на износостойкость

Твердость стали. НЯС

Рис. 4 Фрактограммы поверхности шлифа из стали ЗОХГНМФЛ

а - типичный участок поврежденной поверхности микрошлифа. Видны внедрившиеся частицы минерала и грубые риски.

б - при большем увеличении на участках грубых рисок выявлены два механизма их образования: 1 - в результате микрорезания; 2 - в результате царапания с пластическим оттеснением металла в виде гребешков на боковые стенки рисок, в - участок поврежденной поверхности. Обломок частицы внедрился в материал образца с пластическим оттеснением металла в виде гребня.

Анализ испытаний показал, что при абразивном износе в условиях мало-и среднеабразивных пород повышение твердости стали свыше 47 Н11С не приводит к существенному росту износостойкости При этом необходимо учитывать, что металл не только должен иметь высокую твердость и усталостную прочность при знакопеременных нагрузках, но и высокую пластичность, что должно обеспечиваться высокой чистотой по вредным примесям и гомогенностью металла

Проведенные исследования и испытания показали, что для рабочего оборудования карьерных экскаваторов, работающих в северных регионах, наиболее предпочтительной является сталь ЗОХГНМФЛ, так как она обладает не только износостойкостью, но и высокой хладостойкостью

Пятая глава диссертации посвящена исследованию опытных марок сталей, химический состав которых был определен в главе 3

Приводятся данные модельных испытаний на ударно-абразивную износостойкость в гранитной среде образцов из стали ЗОХГНМФЛ, прошедшей термическую обработку, заключающуюся в закалке с температуры 900°С и отпусках при температуре 200°С и 600°С и имеющей механические свойства, приведенные в таблице 3

Таблица 3

Механические свойства стали ЗОХГНМФЛ после закалки и низкого отпуска и высокого отпуска

св, МПа Сто,2, МПа 5,% ¥,% КСV"40°с,Дж/см2 няс

Закалка и отпуск 200°С

1610 1440 8 22 28 | 49

Закалка и отпуск 600°С

990 850 18 59 47 32

После низкого отпуска сталь имела микроструктуру мартенсита отпуска, после высокого отпуска - сорбита отпуска

Использование низкотемпературного отпуска может быть рекомендовано для зубьев экскаваторов, работающих в регионах с теплым климатом

Результаты ударно-абразивных испытаний показали более чем 20% увеличение износостойкости, по сравнению со сталью 110Г13Л

Исследование микроструктуры показало, что модифицирование стали ЩЗМ и РЗМ позволило благоприятно изменить природу и форму неметаллических включений, уменьшить размер зерна, уменьшить развитие химической и структурной неоднородности и повысить комплекс технологических, механических и эксплуатационных свойств

Были изучены литейные свойства стали Температура начала затвердевания 1490-1510°С Линейная усадка стали составляет 2,1%, что ниже, чем у стали 110Г13Л (2,6-2,7%), в связи с этим уменьшается вероятность появления горячих трещин Жидкотекучесть стали близка к эталону - стали ЗОЛ

Приведена технология изготовления зубьев, включающая в себя подготовительные операции по литью, сам процесс литья и последующую термическую обработку Были разработаны и утверждены технические условия на опытную партию отливок ТУ 4112-003-33902054-2005

Разработанные стали приняты к внедрению в ООО «ОМЗ-Спецсталь» (Ижорский завод)

Основные выводы по работе:

1 На основании анализа литературных данных показано, что сталь 1 ЮГ 13 Л, из которой обычно изготавливаются элементы рабочего оборудования горнодобывающей техники, не удовлетворяет современным эксплуатационным требованиям Основными причинами выхода из строя зубьев карьерных экскаваторов являются хрупкое разрушение, деформация и износ Наиболее перспективными композициями являются хладо- и износостойкие стали, легированные хромом, никелем и молибденом

2 Предложена методика исследования абразивной износостойкости, учитывающая различные температурно-силовые условия Разработана установка для проведения ускоренных испытаний абразивной износостойкости материалов рабочего оборудования горнодобывающей техники Проведены испытания на абразивный и ударно-абразивный износ, в том числе при низких температурах

3 Исследовано влияние химического состава, механических свойств и режимов термической обработки на износостойкость среднеуглеродистых легированных сталей Установлено, что в условиях мало- и среднеабразивных пород

увеличение твердости стали свыше 47 ЬЖС не приводит к существенному увеличению износостойкости Для предотвращения опасности хрупкого разрушения при низких температурах металл должен обладать высокой хладо-стойкостью (КСУ400^ 25 Дж/см2)

4 Установлены закономерности влияния механических свойств сталей на механизмы повреждения поверхностей Фрактографическими исследованиями показано, что при увеличении твердости металла происходит переход от микрорезания к пластическому оттеснению Однако, чрезмерное увеличение твердости может приводить к охрупчиванию материала и выкрашиванию из поверхностей отдельных микрообъемов металла

5 Разработаны две марки литейных сталей для изготовления рабочего оборудования горнодобывающей техники в зависимости от характеристик добываемых пород по абразивности ЗОХГНМФЛ - для малоабразивных пород и 40Х2ГНМФЛ - для высокоабразивных пород, показавшие повышение износостойкости, по сравнению с применяемыми в настоящее время материалами, более чем на 20 % Разработаны рекомендации по выбору режимов термической обработки в зависимости от климатических условий эксплуатации оборудования

6 На предложенные марки сталей получены патенты на изобретение (№2303076, №2303077) и разработана технология их изготовления, разработаны и утверждены технические условия ТУ 4112-003-33902054-2005

Материалы диссертации изложены в следующих работах:

1 Сердитов А Е, Лебедев В В , Солнцев Ю П Литые износостойкие стали для горнодобывающей техники, работоспособность некоторых литых деталей северной техники // Проблемы ресурса и безопасной эксплуатации материалов Сборник трудов СПб СПбГУНиПТ, 2003 - С 70-77

2 Сердитов А Е , Лебедев В В , Солнцев Ю П Литые износостойкие стали для деталей северной техники // Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке Сборник трудов 2-й международной конференции СПб СПбГУНиПТ, 2003 Т1 -С 129-135

3 Сердитов А Е, Лебедев В В Исследование износостойкости хладостойких литейных сталей на различных горных породах // Проблемы ресурса и безопасной эксплуатации материалов Сборник трудов СПб СПбГУНиПТ, 2004. -С 97-102

4 Сердитов А Е Исследование сталей для литых износостойких деталей техники пищевых производств / Санкт-Петербургский гос универс низкотемп и пищ техн - СПб, 2005 -156с Деп ВИНИТИ 07 04 2005 №465-В2005

5 Разработка и исследование литых износостойких сталей, работающих в условиях Севера и Сибири / Сердитов А Е, Лебедев В В , Солнцев Ю П, Weiß H, Kern Е // Проблемы ресурса и безопасной эксплуатации материалов Сбор-никтрудов СПб СПбГУНиПТ, 2005 -С 146-151

6 Лебедев В В , Сердитов А Е , Солнцев Ю П Повышение ресурса зубьев ковшей экскаваторов северного исполнения И Проблемы ресурса и безопасной эксплуатации материалов Сборник трудов СПб СПбГУНиПТ, 2006 -С 194-201

7 Сталь износостойкая ССИЛ-500 пат 2303077 Рос Федерация МПК7 С22С 38/46/ Дурынин В А , Лебедев В В , Солнцев Ю П , Сердитов АЕ , X Вайс, Е Керн, Габов В В , Болобов В И, заявитель и патентообладатель Общ с ог-ранич ответств «ОМЗ-Спецсталь» -№ 2005132773/02, заявл 24 10 05, опубл 20 07 07, Бюл №20

8 Сталь износостойкая ССИЛ-600 пат 2303076 Рос Федерация МПК7 С22С 38/46/ Дурынин В А, Лебедев В В , Солнцев Ю П , Сердитов А Е, X Вайс, Е Керн, Габов В В , Болобов В И, заявитель и патентообладатель Общ с ог-ранич ответств «ОМЗ-Спецсталь» - № 2005132698/02, заявл 24 10 05, опубл 20 07 07, Бюл №20

9. Солнцев Ю.П., Сердитов А.Ё., Лебедев В.В. Повышение ресурса литых деталей экскаваторов северного исполнения // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2007. -№3. -С. 35-39

10 Солнцев Ю П, Андреев А К , Сердитов А Е Хладостойкие и износостойкие литейные стали - СПб Химиздат, 2007 -336с

Лицензия ЛР №020593 от 07 08 97

Подписано в печать 09 04 2008 Формат 60x84/16 Печать цифровая Уел печ л 1,0 Тираж 100 Заказ 2833Ь

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в Цифровом типографском центре Издательства Политехнического университета 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул, 29 Тел 550-40-14

Тел /факс 297-57-76

Введение.

1. Глава 1. Состояние вопроса.

2. Глава 2. Методика испытаний.

3. Глава 3. Разработка состава сталей для рабочего оборудования горнодобывающей техники.

4. Глава 4. Фрактографическое исследование поверхности сталей при абразивном разрушении.

5. Глава 5. Повышения конструкционной прочности литых хладостойких сталей и разработка технологии выплавки.

6. Выводы.

Актуальность работы. Особую актуальность проблема хладноломкости приобрела в связи с освоением Сибири и Крайнего Севера. Более половины территории России расположено севернее изотермы января с температурой -20°С. Такие районы, как Сибирь, Заполярье, Якутия, Дальний Восток характеризуются большими запасами полезных ископаемых и перспективны в промышленном отношении.

Эффективность работы оборудования и транспорта в зимнее время в этих районах резко снижается. При температурах ниже -35°С во избежание крупных поломок приходится останавливать мощные экскаваторы, буровые установки, строительные машины, хотя регламентом работы северных горнодобывающих предприятий предусмотрена их круглогодичная эксплуатация. Это приводит к резкому снижению производительности карьеров в зимнее время (до 15-20%).

Основной поток отказов по износу падает на детали из литых сталей, подвергающиеся контакту с горными породами. .В зависимости от категории грунта и климатических условий стойкость зубьев ковша колеблется от 3 суток до 6 месяцев. Отказы зубьев составляют до 50 % отказов всех элементов механических систем экскаваторов, причем в холодный период эксплуатации число отказов возрастает в 2-3 раза.

Неудовлетворительная стойкость литых деталей при низких температурах приводит к простоям техники и большим экономическим потерям. Так, масса зуба экскаватора ЭКГ-10 составляет несколько сотых процента от массы всей машины, а затраты на их приобретение до 30% годовой стоимости запасных частей к этой машине. Потери усугубляются при повышении единичной мощности машин, при которых увеличиваются нагрузки на детали и стоимость часа простоя.

Снижение работоспособности обусловлено недостаточной износо- и хладостойкостью рабочего оборудования горнодобывающей техники, которое традиционно изготавливается из стали 110Г13Л.

Этим обусловливается востребованность данной работы, которая направлена на разработку новых хладо- и износостойких сталей и решение актуальных вопросов .повышения надежности рабочего оборудования горнодобывающей техники.

В ходе работы для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- проведен анализ причин выхода из строя рабочего оборудования карьерных экскаваторов;

- исследовано влияние химического состава, механических свойств и термической обработки на износостойкость различных опытных сталей, полученные результаты сравнены с данными о работоспособности применяемых в настоящее время материалов;

- проведено фрактографическое исследование'поверхностей разрушения образцов из опытных сталей, исследованы микроструктуры и их взаимосвязь с механическими свойствами и износостойкостью;

- разработана установка для проведения ускоренных испытаний абразивной износостойкости материалов рабочего оборудования горнодобывающей техники в различных горных породах, в том числе при низких температурах; '

- на основании полученных данных разработаны две новые марки износостойких и хладостойких литейных сталей для рабочего оборудования горнодобывающей техники в зависимости от характеристик добываемых пород по абразивности;

- разработаны рекомендации по выбору материалов и режимам термической обработки. Утверждены технические условия на изготовление стальных фасонных отливок из предложенных марок сталей.

Научная новизна работы заключается в следующем:

Исследованы износостойкие литейные стали в условиях различных абразивных материалов и температур. Построены математические модели и графические зависимости их износостойкости от механических свойств и химического состава.

Установлено влияние легирующих элементов и термической обработки на износостойкость рабочего оборудования горнодобывающей техники, что позволило сформулировать рекомендации для выбора литейных хладо- и износостойких сталей и режимов термообработки, обеспечивающих получение необходимых свойств и структуры.

Установлены закономерности влияния механических свойств сталей на механизмы повреждения поверхностей. Показано, что чрезмерное увеличение твердости может приводить к охрупчиванию материала и выкрашиванию из поверхностей отдельных микрообъемов металла.

На основании проведенных исследований разработаны *химические составы двух марок сталей для изготовления, рабочего оборудования горнодобывающей техники, в зависимости от характеристик добываемых пород по абразивности.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

Разработаны и запатентованы две марки литых сталей дш^ изготовления зубьев ковшей карьерных экскаваторов в зависимости от характеристик-добываемых пород по абразивности: ЗОХГНМФЛ (пат. №2303077) - дляшало-абразивных пород и 40Х2ГНМФЛ (пат. №2303076)- для высокоабразивных пород. Разработанные стали могут обеспечивать, повышение износостойкости, по сравнению с применяемыми в настоящее время материалами; более чем на 20 %.

Разработана установка для проведения ускоренных испытаний абразивной износостойкости материалов рабочего оборудования горнодобывающей техники при низких температурах.

Результаты исследований приняты к внедрению в ООО «ОМЗ-Спецсталь» (Ижорские заводы). Разработаны и утверждены технические условия ТУ 4112-003-33902054-2005 на опытную партию зубьев экскават<эров.

Достоверность результатов, работы-обеспечивается использованием фундаментальных положений физики твердого тела, теории трения и применением современных компьютерных методов статистической обработки и моделирования. Научные положения, результаты экспериментов и выводы, полученные аналитически, подтверждены экспериментально и сопоставлены с экспериментальными и теоретическими данными, полученными другими исследователями.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 5 международных и российских конференциях и семинарах, в том числе: IX научно-технической^ конференции «Проблемы ресурса и безопасной эксплуатации материалов», СПб, 2003г.; II научно-технической конференции «Низкотемпературные и пищевые технологии в , XXI веке», СПб, 2003г.; X научно- технической конференции «Проблемы ресурса и безопасной эксплуатации материалов», СПб, 2004г.; XI-научно технической конференции «Проблемы ресурса и безопасной эксплуатации матеj риалов», СПб, 2005г.; XII научно-технической конференции^ «Проблемы ресурса и безопасной эксплуатации материалов», СПб, 2006г. I

Публикации:

1. Сердитов А.Е., Лебедев В.В., Солнцев Ю.П. Литые износостойкие стали для горнодобывающей техники, работоспособность некоторых литых деталей северной техники // Проблемы ресурса и безопасной эксплуатации' материалов. Сборник трудов. СПб: СПбГУНиПТ, 2003: - С. 70-77

2. Сердитов А.Е., Лебедев В.В., Солнцев Ю.П. Литые износостойкие стали для деталей северной техники // Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке: Сборник трудов 2-й международной конференции. СПб^ СПбГУНиПТ, 2003. Т.1. - С. 129-135

3. Сердитов А.Е., Лебедев В.В. Исследование износостойкости хладостойких литейных сталей на различных горных породах // Проблемы ресурса и безопасной эксплуатации материалов. Сборник трудов. СПб: СПбГУ-НиПТ, 2004. - С. 97-102

4. Сердитов А.Е. Исследование сталей для литых износостойких деталей техники пищевых производств / Санкт-Петербургский гос. универс. низко-темп. и пищ. техн. - СПб, 2005. - 156 с. Деп. ВИНИТИ 07.04.2005 №465-В2005

5. Разработка и исследование литых износостойких сталей, работающих в условиях Севера и Сибири / Сердитов А.Е., Лебедев В.В., Солнцев Ю.П:, Weip Н., Kern Е. // Проблемы ресурса и безопасной'Эксплуатации материалов. Сборник трудов. СПб: СПбГУНиПТ, 2005. - С. 146-151

6. Лебедев В.В., Сердитов А.Е., Солнцев Ю.П. Повышение ресурса зубьев ковшей экскаваторов северного исполнения // Проблемы ресурса и безопасной эксплуатации материалов. Сборник трудов. СПб: СПбГУНиПТ, 2006. -С. 194-201

7. Сталь износостойкая ССИЛ-500: пат. 2303077 Рос. Федерация : МПК7 С22С 38/46/ Дурынин В.А., Лебедев В.В., Солнцев Ю.П., Сердитов- А.Е., Х.Вайс, Е.Керн, Габов В.В., Болобов В.И; заявитель и патентообладатель Общ. с огранич. ответств. «ОМЗ-Спецсталь». - № 2005132773/02; заявл. 24.10.05; опубл. 20.07.07, Бюл. №20

8. Сталь износостойкая ССИЛ-600: пат. 2303076 Рос. Федерация : МПК7 С22С 38/46/ Дурынин В.А., Лебедев В.В., Солнцев Ю.П., Сердитов А.Е., Х.Вайс, Е.Керн, Габов В.В., Болобов В.И; заявитель и патентообладатель Общ. с огранич. ответств. «ОМЗ-Спецсталь». - № 2005132698/02; заявл. 24.10.05; опубл. 20.07.07, Бюл. №20

9. Солнцев Ю.П., Сердитов А.Е., Лебедев В.В. Повышение ресурса литых деталей экскаваторов северного исполнения // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2007. -№3. -С. 35-39

10. Солнцев Ю.П., Андреев А.К., Сердитов А.Е. Хладостойкие и износостойкие литейные стали. - СПб: Химиздат, 2007. -336с.

6. Выводы

1. На основании анализа литературных данных показано, что сталь 110Г13Л, из которой обычно изготавливаются элементы рабочего оборудования горнодобывающей техники, не удовлетворяет современным эксплуатационным требованиям. Основными причинами выхода из строя зубьев карьерных экскаваторов являются хрупкое разрушение, деформация и износ. Наиболее перспективными композициями являются хладо- и износостойкие стали, легированные хромом, никелем и молибденом.

2. Предложена методика исследования абразивной износостойкости, учитывающая различные температурно-силовые условия. Разработана установка для проведения ускоренных испытаний абразивной износостойкости материалов рабочего оборудования горнодобывающей техники. Проведены испытания на абразивный и ударно-абразивный износ, в том числе при низких температурах.

3. Исследовано влияние химического состава, механических свойств и режимов термической обработки на износостойкость среднеуглеродистых легированных сталей. Установлено, что в условиях мало- и среднеабразив-ных пород увеличение твердости стали свыше 47 HRC не приводит к существенному увеличению износостойкости. Для предотвращения опасности хрупкого разрушения при низких температурах металл должен обладать высокой хладостойкостью (KCV-40 °С > 25 Дж/см2).

4. Установлены закономерности влияния механических свойств сталей на механизмы повреждения поверхностей. Фрактографическими исследованиями показано, что при увеличении твердости металла происходит переход от микрорезания к пластическому оттеснению. Однако, чрезмерное увеличение твердости может приводить к охрупчиванию материала и выкрашиванию из поверхностей отдельных микрообъемов металла.

5. Разработаны две марки литейных сталей для изготовления рабочего оборудования горнодобывающей техники в зависимости от характеристик добываемых пород по абразивности: ЗОХГНМФЛ - для малоабразивных пород и 40Х2ГНМФЛ - для высокоабразивных пород, показавшие повышение износостойкости, по сравнению с применяемыми в настоящее время материалами, более чем на 20 %. Разработаны рекомендации по выбору режимов термической обработки в зависимости от климатических условий эксплуатации оборудования.

6. На предложенные марки сталей получены патенты на изобретение (№2303076, №2303077) и разработана технология их изготовления, разработаны и утверждены технические условия ТУ 4112-003-33902054-2005.

1. Виноградов В.Н., Сорокин., Доценко В.А. Абразивные изнашивания бурильного инструмента. М.: Наука, 1980.-206 с.

2. Виноградов В.Н., Сорокин Г.М., Шрейберг Т.К. Ударно-абразивный износ буровых долот. М.: Недра, 1975,- 167 с.

3. Клейс И.Р., Уэмыйс Х.Г. Износостойкость элементов измельчителей ударного действия. М.: Машиностроение, 1968,- 168 с.

4. Сафронов Б.П. Научно-методические основы синтеза трибосистемы применительно к изнашиванию сталей абразивом. Автореф. дисс. докт. техн. наук (МИИТ).- М,- 1991,- 50 с.

5. Буше Н.А., Копытько В.В. Совместимость трущихся поверхностей. М.: Наука, 1981. 126 с.

6. Бирюков В.И., Виноградов В.Н., Михайлычев В.Н. Абразивное изнашивание газопромыслового оборудования. М.: Недра, 1977, 195 с.

7. Брыскин Б.Д., Зотов О.Л., Гилев В.А. Кавитационно-абразивная стойкость деталей гидронасосов и пути повышения их надежности // Механизация хлопководства. 1978. -№ 7. С. 8-9.

8. Виноградов В. Н., Сорокин Г. М., Адбагачиев А. Ю. Изнашивание при ударе. -М.Машиностроение, 1982. 193 с.

9. Воинов Б.А. Износостойкие сплавы и покрытия. -М.: Машиностроение, 1980. 118с.

10. Костецкий Б.И., Натансон М.Э., Бершадский Л.И. Механо-химические процессы при граничном трении. -М.: Наука, 1972. 170 с.

11. Крагельский И. В., Добычин М.Н., Камбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ. -М.: Машиностроение, 1977. 525 с.

12. Кащеев В.И. Процессы в зоне фрикционного контакта металлов. -М.: Машиностроение, 1978. 215 с.

13. Попов B.C., Шумикин А.Б. Изнашивающая способность и механические свойства абразивов // Абразивы. 1970. №6. -С.20-23.

14. Попов B.C., Шумикин А.Б. Нагорный. П.Л. Исследование характера разрушения некоторых абразивных материалов в процессе изнашивания металлов. // Металлургическая и-горнорудная промышленность. 1977. №6. -С. 15-19.

15. Попов B.C., Шумикин А.Б. Прибор для определения прочности абразивных материалов. // Машины и приборы для испытания материалов. М.: Металлургия, 1971. -184 с.

16. Виноградов В.Н., Сорокин Г.М. Износостойкость сталей и сплавов. -М: "Нефть и газ", 1994. -413 с.

17. Травкин B.C. Породоразрушающий инструмент для вращательного бурения скважин. -М.: Наука, 1982. -190 с.

18. Южаков И.В. Ряды абразивной износостойкости материалов в разных условиях нагружения // Теория, изнашивания и смазки. -Ташкент: 1975.-С. 129-131.

19. Kragelsky I.W. Reibung und Verschlei|3. 2. Aufl. Berlin VEB Verlag Technik. 1971.-116 s.

20. Фляйшер Г. К вопросу о количественном определении трения и износа. // Теоретические и прикладные задачи трения, износа и смазки машин. -М.: Наука, 1982, -С. 285-296.

21. MacGregor S.W. Handbuch der analytischen Verschleipberechnung. -New York: Plenum Press. 1984. -S. 24-27

22. Danow G. liber die Kontaktaufgabe der Reibstatik. Jahrbuch der Hoch-schule fur Maschinenbau und Elektrotechnik. -Sofia, 1984. S. 12-17

23. Хрущов M.M., Бабичев M.A. Исследование изнашивания металлов. -М.: Изд. АН СССР, 1960. -351 с.

24. Хрущев М.М., Бабичев М.А. Абразивное изнашивание. -М.: Наука, 1970. -252 с.

25. Тененбаум М.М. Износостойкость конструкционных материалов и деталей машин при абразивном изнашивании. -М.: Машиностроение, 1966. -331 с.

26. Тененбаум М.М. Абразивная износостойкость материалов. Автореф. докт. дис. -М., 1969. -46 с. (МИНХ и ГП).

27. Кащеев В.Н. Абразивное разрушение твердых тел. -М.: Наука, 1970. -247 с.

28. Костецкий Б.И. Трение, смазка и износ в машинах. -Киев: Техника, 1970.,-395 с.

29. Крагельский И.В. Трение и износ. Изд. 2-е перераб. и доп. -М.: Машиностроение, 1968. -480 с.

30. Методы повышения долговечности деталей машин. /Ткачев В.Н. и др. -М:. Машиностроение, 1971. -272 с.

31. Danow G. Gegenwartige Aspekte der Mechanik konformer Reibflachen. Vortrag, 23.8.1983, TH Karl-Marx-Stadt.

32. Danow G., Ilief Chr. Das Abklingen eines nichtlinearen Grenzflachen-krafifeldes. Jahrbuch «Mechanik», -Sofia: Technische Hochschule, 1981. -215s.

33. Danow G. Der drehbare Verschleif3priifling und seine Aussagen. -Sofia: Technische Hochschule, 1981. -152s.

34. Ilief Chr. Insfationare Kontaktaufgabe des ebenen Gleiters. Dissertation, Sofia 1983. -252s.

35. Lasaroff I. Instationare Kontaktprozesse in Scheibenreibsystemen. Dissertation, Sofia 1981.-211s.

36. Lasaroff I., Ilieff Chr. Die nichtlineare Scheibenkontaktaufgabe. // II. KongreP der bulgarischen Mechaniker, Warna, 1983. -S.54-69

37. Проников A.C. Контактная задача для сопряженных поверхностей деталей машин. // Трение и износ в машинах. -М.: АН СССР, 1962, с. 375391.

38. Wassileff Wl. Die Druckverteilung im ebenen Kontaktpaar, Dissertation, Sofia, 1983. -142s.

39. Dies K. Die Vorgange beim Verschleip bei rein gleitender trockener Rei-bung. VDI-Zeitschrift, Bd. 1983. -Nr. 10, -S. 307-314.

40. Фляйшер Г. К связи между трением и износом. // Контактное взаимодействие твердых тел и расчет сил трения и износа. -М.: Наука, 1978, с. 163-169.

41. Hammer P. Untersuchungen von Zusammenhangen zwischen Reibung, Zustandsanderungen und Abrieb von Eisenwerkstoffen. Dissertation, TH Karl-Marx-Stadt, 1970. -157s.

42. Kragelsky I.W. Uber die allgemeinste Form des Coulombschen und A-montonschen Reibungsgesetz. Vortrag, Internat. Verschleipkolloquium an der Verkehrshochschule «Fridrich List», -Dresden, Sept. (1977). -15s.

43. Невков В.Т. Влияние температуры на трение и износ: Материалы доклада на Всесоюзной конференции «Природа трения твердых тел». Гомель, 1979 г.-С. 35-41

44. Polzer G. Untersuchungen uber Zusammenliangenzwischen Reibung und VerschleiB, insbesondere zwischen Reibkraft und Materialverlusterscheinungen. Dissertation B, Teclinische Hochschule Karl-Marx-Stadt, 1973. -154s.

45. Bowden F.P., Tabor D. Reibung und Schmierung fester Korper. -Berlin: Springer-Verlag, 1979. -S.25-33

46. Pavelescu D. Neuere Anschauungen, Berechnungen und Anwendungen auf den Gebieten Reibung und VerschleiB. -Bukarest: Verlag der Sozialistischen Republik Rumanien. 1981. -179 s.

47. Finkelnburg W. Einffihrungn in die Atomphysik. Berlin: Springer-Verlag 1978. -255 s.

48. WeiBmantel Chr., Lenk R. u. a. Kleine Enziklopadie Atom-Struktur der Materie. -Leipzig: VEB Bibliographisches Institut 1970. -320 s.

49. Сердитов A.E., Лебедев B.B. Исследование износостойкости хладостойких литейных сталей на различных горных породах // Проблемы ресурсаи безопасной эксплуатации материалов: Сб. тр. X междунар. науч.-тех. конф. СПб: СПбГУНиПТ, 2004, С. 97-102

50. Зайцев А. К. Методика лабораторного испытания материалов на износ (методы и машины) // Всесоюзная конференция по трению и износу в машинах .Т. 1. -М.: Изд-во АН СССР, 1969, -С. 310-327.

51. Лоренц В.Ф. Износ деталей, работающих в абразивной среде // Всесоюзная конференция по трению и износу в машинах. Т. 1. -М.: Изд-во АН СССР, 1969, -С. 93-110.

52. Хрущов М.М. Основные положения к методам испытаний на изнашивание // Всесоюзная конференция по трению и износу в машинах. Т. 1. -М.: Изд-во АН СССР, 1969, -С. 297-309.

53. Конвисаров Д.В. Методика лабораторных испытаний металлов на износ трением и типы испытательных машин // Всесоюзная конференция по трению и износу в машинах. Т. 1. -М.: Изд-во АН СССР, 1939, -С. 328-345.

54. Ларионов В.П., Ковальчук В.А. Хладостойкость и износ. -Новосибирск: Наука, 1976. -208с.

55. Львов П.Н. Износостойкость деталей строительных и дорожных машин. -М.: Машгиз, 1982. -89 с.

56. Gurleyik М. Gleitverschleiss Untersuchtmgen an Metallen und nicht-metallischen Hartstoffen unter Wirkung korniger Gegenstoffe. Dissertation. -Stuttgart: Technische Hochschule, 1987. -45 s.

57. Wellinger K., Uetz H. Verschliss durch kornige und mineralische Stoffe unter Beriicksichtigung des Mahlverschleifles in Kugelmuhlen // Zement -Kalk -Gips, Bd. 18, Nr. 2, 1985. -S. 3-14

58. Wellinger K., Uetz H. Verschliss durch Wirkung von kornigen minerali-schen Stoffen. Sonderdruck aus "Materialprafung", Bd. 9, Nr. 5, 1987. -S. 25-34

59. Wellinger K., Uetz H. VerschleiBmechanismen bei Gleitreibung und kornigen Stoffen. Sonderdruck aus "Umschau in Wissenschaft und Technik" Nr. 4, Frankfurt/M, 1988. -S. 121.

60. Кузнецов В.Д. Физика твердого тела. Т. IV. -Томск, 1947. -542 с.

61. Гриб В.В. Решение триботехнических задач численными методами. -М.: Наука, 1982.-110 с.

62. Furey M.I. Metallic Contact and Friction between sliding surfaces// -ASLE, Trans, V. 4,1981. N 1. -P. 1-11.

63. Roberts W.H. Some current trends in tribology in the UK and Europe. -Reasley, 1985. -26 p.

64. Sih H.N. Saka and N.P. Suh: Abrasive wear mechanism and the grit size effect. //Wear. 1989. -P. 163-190.

65. Moore M. A. The relationship between the abrasive wear resistance, hardness and micro structure of ferritic material. // Wear. 1984, 8. P. 59-68.

66. Gunter H. Untersuchungen zum Vercshleipverhalten metallischer Gleil-paarungen unter Beriicksichtigung der Wirhung abrasiver Zwischenstoffe. -Freiberg: Berg akademie. Diss. A. 1982. - 104s.

67. Hutchings I.M. and R.E. Winter. The erosion of ductile metals by spherical particles//J. Phys. D.: Appl. Phys 8. 1975. -S. 8-14.

68. Рыжов Э.В., Колесников Ю.В., Суслов А.Г. Контактирование твердых тел при статических и динамических нагрузках. -Киев: Наук, думка, 1982. 168 с.

69. Bitter J.G. A Study of Erosion Phenomens. //Wear, Vol. 6. 1983. -No. 1 bzw 3, S. 5-21 bzw. 169-190.

70. Macke W. Wellen. Ein Lehrbuch der theoretischen Physik. -Leipzig: Geest u. Portig 1990. -142 s.

71. Goldsmith W. Impact the Theorie and Physical Behavior of Colliding Solids. -London: Edward Arnold (Publishers) 1985. -254 s.

72. Grook A.W. A Study of some Impacts between Metal Bodies by a Piezoelectric Methode. Proc. Roy. Soc. -London, A212 (1952), S. 377-390.

73. Meyer E. Untersuchung tiber Harteprufting und Harte. -VDI-Z. 1988. 645s.

74. Hopkins H.G. Dynamic Anelastic Deformations of Metals. //Appl. Mech. Rev. Vol. 14. 1981. -Nr. 6, -S. 417-431.

75. Hunter E.C. Energy absorbed by Elastic Waves during impact. // Journ. Mech. andPhys. Solids. Vol. 5. 1987. -S. 162-171.

76. Mintrop H. Die Stopdauer beim StoB einer Kugel gegen eine ebene Platte. // Zeitschr. Techn. Physik, 1979. 314 S.

77. Edwards D.H. A Piezoelectric Pressure Bar Gauge. // Journ. Scient. Instr. Vol. 35, 1978. -Nr. 9, -S. 346-349.

78. Kochendorfer A. Neuere Vorstellungen tiber den Mechanismus des spro-den und des zahen Bruchs von Metallen. // Materialprufung, 1981. -Nr. 7, -S. 266274

79. Kochendorfer A. Physikalische Grundlagen der Formanderungsfestigkeit derMetalle. -Dusseldorf: Verlag Stahleisen, Sonderberichte, H. 5, 1983. -S. 115147

80. Wenzel H. Die gespeicherte Energie in plastisch verformtem Kupfer. Dissertation, -Mtinchen 1982. -123s.

81. Fleischer G. Tribologie und Schmierungstechnik aus analytisch-prognostischer Sicht. Vortrag, 9. //Internal Schmierstoff-Symposium. Leipzig 1987.-S. 15-19

82. Tross A. Uber das Wesen und den Mechanismus der Festigkeit. -Mtinchen: Selbstverlag, 1986. -143s.

83. Сорокин Г.М. Виды износа при ударном контактировании поверхностей//Машиноведение, 1974. -№ 3. -С. 89-94.

84. Сорокин Г.М. Развитие методов испытания материалов на изнашивание абразивом // Заводская лаборатория. 1989. -№ 9. -С. 74-78.

85. Сорокин Г.М. Влияние механических характеристик стали на ее абразивную износостойкость // Вестник машиностроения. 1975. -№ 5. -С. 35-38.

86. Гинзбург А.Г. Теоретические и экспериментальные основы расчета однократного процесса торможения с помощью системы уравнений тепловой динамики трения. // Оптимальное использование фрикционных материалов в узлах трения машин -М.: Наука, 1973, -с. 93-105.

87. Чичинадзе А.В. Расчет и исследование внешнего трения при торможении. -М.: Наука, 1967. -232 с.

88. Чичинадзе А.В. Определение температуры на фактическом пятне касания в процессе торможения. // Вопросы трения и проблемы смазки. -М.: Наука, 1967. -с. 72-86.

89. Браун Э.Д., Евдокимов Ю.А., Чичинадзе А.В. Моделирование трения и изнашивания в машинах. -М.: Машиностроение, 1982. -190 с.

90. Чичинадзе А.В., Браун Э.Д., Гинзбург А.Г. Расчет, испытание и подбор фрикционных пар. -М.: Наука, 1979. -268 с.

91. Ковальчук В.А., Михайловский А.И. Об исследовании абразивного изнашивания деталей строительных машин в условиях Сибири и Крайнего Севера // Строительство в районах Восточной Сибири и Крайнего Севера. Вып. 5, -Красноярск, 1983, -С. 132-146.

92. Голего H.JI. Схватывание в машинах и методы его устранения. -Киев: Техника, 1986. -231 с.

93. Горюшкин Н.Н. Исследование износа стали применительно, к работе режущих деталей землеройных машин на мерзлых грунтах. -Автореф. канд. дис. Томск, ТПИ, 1965. -14 с.

94. Износостойкость наплавочных материалов при разных температурах/ Гринберг Н.А. и др. .// Вестник машиностроения, 1975. -№ 6, -с. 33-37.

95. Износ и повышение долговечности зубьев ковшей экскаваторов / Петров В.И. и др. . // Строительство в районах Восточной Сибири и Крайнего Севера. Вып. 13. -Красноярск, 1986. -С. 113-127.

96. Абразивный износ стали Г13Л при комнатной и низких температурах / Савицкий К.В. и др. . // Проблемы хладостойкости конструкционных сталей. -Иркутск: Восточно-Сибирское кн. изд-во, 1981. -С. 427-434.

97. Холод в машиностроении. / Клименко А.П. и др.. -М.: «Машиностроение», 1969. -248 с.

98. Солнцев Ю.П., Андреев А.К., Гречин Р.И. Литейные хладостойкие стали М.: Металлургия, 1991. -176 с.

99. Richardson D.C., Mackay W.B.F., Smith R.W. An improved Hagfield steel for use in railway castings. Solidif. Technol. Foundry and Cast House: Proc. Int. Conf., Coventry, 15-17 Sept., 1980. - London, 1983. - P. 409-413.

100. Лебедев B.B., Солнцев Ю.П. Разработка хладостойких сталей для горной и строительной техники. // Прочность материалов и конструкций при низких температурах: Сб. науч. тр. СПб:СПбГАХиПТ, 1999. -С. 62-67

101. Биргер И.А. и др. Расчеты на прочность деталей машин -М.: Машиностроение, 1979 702 с.

102. Костецкий Б.М. Износостойкость деталей машин. -М.: ГНТИ МАШГИЗ, 1950. 167с.

103. Савицкий-К.В. О сопротивлении изнашиванию металлов и сплавов при трении об абразивную поверхность //Изв.ВУЗов. Физика. №2. 1958.

104. Ткачев В.Н. Износ и повышение долговечности рабочих органов почвообрабатывающий машин-М.: Машиностроение. 1984. -С.24-29

105. Richardson R.C. The wear of metals by hard abrasives // Wear. №4. -1987. P.10-17

106. Goddard I., Wilman H. Theory of friction and wear during the abrasion of metals//Wear, 1982, №2-P. 114-124

107. Nathav G.K., Jones I.D. The empirical relationship between abrasive wear and the applied conditions // Wear. 1989. №4. -P.300-312

108. Сорокин Г.М. Вопросы методологии при исследовании изнашивания абразивом // Трение и износ. Т. 9. 1988. -№ 5. -С. 779-786.

109. Виноградов В.Н., Сорокин Г.М., Пашков А.Н. Долговечность буровых долот -М.: Недра, 1977. -256 с.

110. Травкин B.C. Породоразрушающий инструмент для вращательного бурения скважин. -М.: Недра, 1982, -190 с.

111. Попов B.C., Брыков Н.Н., Дмитриченко Н.С. Износостойкость пре-сформ огнеупорного производства. -М.: Металлургия, 1971 156с.

112. Попов B.C., Брыков Н.Н., Дмитриченко Н.С. Долговечность оборудования огнеупорного производства. -М.: Металлургия, 1978. 231с.

113. Попов B.C., Брыков Н.Н. Металловедческие аспекты износостойкости сталей и сплавов. 3.: ВПК «Запор1жжя», 1996. 180с.

114. Попова B.C. Восстановление и повышение износостойкости и срока службы деталей машин Запорожье.: Изд. ОАО «Мотор Сич», 2000. - 394с.

115. Оценка энергии разрушения материалов при фрикционно-контактном взаимодействии по структурным изменениям / Крагельский И.В. и др. // Теоретические и прикладные задачи трения, износа и смазки машин. -М.: Наука, 1982 -С.264-270.

116. Тененбаум М.М. Сопротивление абразивному изнашиванию -М.: Машиностроение, 1976. -270с.

117. Кащеев В.Н., Гладков В.М. Абразивная износостойкость и силы связи решетки металлов. // Изв. ВУЗов. Физика, 1981. -№12. -С.156-159

118. Kohl P. Speziflsche Fermanderemgsarbeit sis zum Bruch als tribologisch relevante wekstoffkenngrobe im abrasiven verschleibprozeb // schemle rungtechik. 1982.B.13.-№10. -S.304-370.

119. Лаврентьев А.И. О связи износостойкости материалов с их физико-механическими свойствами // Проблемы трения и изнашивания. 1978. -№13,-С. 23-26.

120. Львов В.Н. Основы абразивной износостойкости деталей строительных машин. -М.: Стройиздат, 1970. -167с.

121. Fleischer G., Brader Н., Thum Н. Verschleip und Zuferlusslgelt. -Berlin: YEB Verlag Technik, 1980. -224s.

122. Beckman G., Kleis Y. Abtragverschleip von Metallen VEB Deutscher Verlag fur Gudstoffmdustuk, -Leipzig, 1983. -200s.

123. Погодаев Л.И., Шевченко П.А. Гидроабразивный кавитационный износ судового оборудования. -Л.: Судостроение, 1984. -263с.

124. Борщевский Ю.С. Погодаев Л.И. Обобщенный критерий оценки износостойкости материалов // Повышение износостойкости и срока службы машин. -Киев: Наукова думка, 1977. -С.14-26

125. Виноградов В.Н., Сорокин Г.М., Колокольников М.Г. Абразивное изнашивание -М.: Машиностроение, 1990. -223с.

126. Примеры расчетов на прочность с помощью DSMFem Электронный ресурс. : интеракт. учеб. электрон, дан. - Брянск, DSMSoft, 2002 - Режим доступа :http://www.dsmsoft.ru/russian/examples.htm

127. Солнцев Ю.П., Пряхин Е.И. Материаловедение -СПб: Химиздат, 2007. -С.51-60

128. Чебулаев В.И. Разрушение зубьев мощных карьерных экскаваторов и методы оценки их хладостойкости. // Прочность сталей, работающих в условиях низких температур: Сб. науч. тр. СПб: ЛТИХП, 1989. -С. 21-26

129. Шульте Ю.А., Волчок И.П., Егоров А.В. // Проблемы прочности, 1979.-№Ю, -С. 115-117.

130. Волчок И.П. Повышение сопротивления литой стали хрупкому разрушению // Прочность конструкций, работающих в условиях низких температур: Сб.науч.тр. ЛТИХП -М.: Металлургия, 1985. -с.64-68

131. Волчок И.П. Сопротивление разрушению стали и чугуна -М.Металлургия, 1993. -192с.

132. Волчок И.П. Федьков В.А., Лутов М.В. Неметаллические включения и разрушение стали при низких температурах // ФХММ. 1977. Т. 13. -№2. -С.10-12

133. Zheng C.Q., Radon J.C. Tearing instability and the development of voids in a low-alloy steel Adv. Fract. Res. Proc. 6-th Int Conf. (ICF6), New Delhi, 4-10 Dec. 1984. -Oxford e.a. 1984. V. 2. P. 1197-1204.

134. Явойский В.И., Рубенчик Ю.И., Окенко А.П. Неметаллические включения и свойства стали. М.: Металлургия, 1980. -176 с.

135. Явойский В.И., Близнюков С.А., Вишкарев А.Ф. и др. Включения и газы в сталях. М.: Металлургия, 1979. - 272 с.

136. Rosenfield A.R., Shetty D.K., Skidmore A.J. Fractographic observations of cleavage initiation in the ductile-brittle transition region of a reactor-pressure-vessel steel// Met. Trans., 1983. A 14. -№ 7-12. -P. 1934-1937.

137. Гуляев А.П., Фонштейн Н.М., Жукова Е.Н. Влияние рафинирования синтетическими шлаками на сопротивление разрушению низколегированной стали// МиТОМ, 1980. -№3 С. 42-44.

138. Тюркдоган Е.Т. Раскисление и десульфурация в ковше и неметаллические включения в стали теоретические основы и практические наблю-дения//Чистая сталь./Пер. с англ. - М.: Металлургия, 1987. - С. 68-99.

139. Fruehan R.J. Thermodynamic and kinetics of reaction Involving elements in ladle metallurgy: 40-th Elec. Furnace Conf. Proa, Kansas City. Mo., 7-10 Dec, 1982. -N.-Y., 1983. V. 40. P. 115-120.

140. Sanbongi K. Controlling sulphide shape with rare earths or calcium during the processing of molten steel.//Trans. ISIJ. 1979. V. 19. - P. 1.

141. Неметаллические включения в модифицированных кальцием и барием сталях Коваленко B.C., Кучкин В.И., Перегудова A.M. и др. //Изв. ву- . зов. Черная металлургия. 1985. -№ 3. -С. 100-107.

142. Scott V.V. Some side effects of ladle desulfurization to low sulfur lev-els.//Radex Rdsch. 1981. -№ 1-2. -P. 474-478.

143. Ясногородский В.И., Волосников М.И., Вербов B.B. и др. Свойства литых отливок при обработке их РЗМ//Литейное производство. 1980. -№ 7. -С. 31-34.

144. Хлынов В.В., Шагалов В.Л., Пастухов Б.А. и др. Неметаллические включения литой стали, обработанной ферроцерием и силикокальцием//Изв. вузов. Черная металлургия. 1981. -№ 10. -С. 40-43.

145. Лунев В.В. Неметаллические включения и механические свойства в комплексно-модифицированных сталях/ТНеметаллические включения и газы в литейных сплавах. Запорожье: ЗМИ, 1985. - С. 12-13.

146. Шульте Ю.А. Прогресс в электрометаллургии сталелитейного производства//Литейное производство. 1980. -№ 11. -С. 1-3.

147. Попов К.В. Стали для условий севера. М.: Машиностроение, 1978. -36 с.

148. Шульте Ю.А. Хладостойкие стали. М.: Металлургия, 1970. - 224 с.

149. Волчок И.П. Влияние распределения-неметаллических включений на свойства стали//ФХММ. 1983,- № 6. -С. 104-106.

150. Волков Ю.В. и др. Долговечность машин, работающих в абразивной среде. -М.: Машиностроение, 1984. -116 с.

151. Браун Э.Д. К вопросу исследования трения твердого тела по грунту// Научные принципы и новые методы испытаний материалов для узлов трения. -М.: Наука, 1988. -С. 95-104.

152. Сорокин Г.М. Основные особенности ударно-абразивного изнашивания сталей и сплавов//Трение и износ. Т. III. 1982. -№ 5. -С. 773-779.

153. Лебедев В.В. Разработка хладостойких экономнолегированных литейных сталей для деталей крупных карьерных экскаваторов. Дисс. работа в виде научного доклада канд. техн. наук, НПО ЦКТИ, СПб. 1999. 28с.

154. Heinicke G. Reibung, Schmierung und Verschleip als grenzflachenme-chanische Prozesse. //Vortrag Schmierungstechmk.1986. -Nr. 2. -S. 81-90.

155. Влияние мартенсита деформации на хладноломкость аустенитных сталей и их упрочнение при пластической деформации / Беленкова М. М. и др. //Физика металлов и металловедение, 1980. -№ 1. т. 10. -с. 122-130.

156. Метод испытания на изнашивание при ударе об абразивную поверхность /Виноградов В.Н. и д.р. //Заводская лаборатория, 1986. -№ 11, -С. 1407-1409.

157. Налимов В.В., Голикова! Т.И. Логические основания планирования эксперимента. -М: Металлургия, 1981. 152 с.

158. Насыщенные D-оптимальные планы на кубе. -М: Наука, 1971. 42с.

159. Голикова Т.И., Панченко О.А., Фридман Т.З. Каталог планов второго порядка. -М.: МГУ, 1975. ч.1-П. 771 с.

160. Дубова И.С., Федоров В.В. Таблицы оптимальных планов, ч.П Насыщенные D-оптимальные планы на кубе. -М.: МГУ, 1972. 241 с.

161. Голикова Т.И., Панченко JI.A. Непрерывные А- и D- оптимальные планы второго порядка на кубе. // Регрессионный эксперимент (планирование и анализ). -М.: МГУ, 1972. С. 71-83.t( I