автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Повышение износостойкости чугуна валков горячей прокатки методом электроискровой обработки

'"1 Г«1

и г< "> Л 3 А '

4 ХАРЬКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ

ИМ. КОМСОМОЛА УКРАИНЫ

На правах рукописи

РУДЮК АЛЕКСЕЙ СЕРГЕЕВИЧ

УДК 621. 9. 048. 4: 621. 771. 07

ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ЧУГУНА ВАЛКОВ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОИСКРОВОЙ ОБРАБОТКИ

05. 02. 01 - материаловедение в машиностроении (промышленность)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Харьков - 1992

Работа выполнена в Украинском ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте металлов.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Скобло Т. С.

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор Любченко А. П.

- кандидат технических наук, доцент Малый А. Ф.

Ведущее предприятие - Днепропетровский металлургический завод им. Петровского

Защита диссертации состоится " А, " (/¿Сл.»: 1992 г. в '¿£/_ часов на заседании специализированного совета К 068.12.01 при Харьковском автомобильно-дорожном институте им. Комсомола Украины по адресу 310078, Харьков, ул. Петровского,25

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан "У-''" 1992 г.

Ученый секретарь

специализированного совета кандидат технических наук,

доцент И. К Дощэчкина

•"Г1!.. •

- з -

Актуальность работы. , Производство экономичных видов металлоп-требует расширения сортамента проката за счет освоения новых горячекатанных и гнутых профилей, термоупрочненного проката, труб различного назначения и листового проката.

Успешное решение задач, поставленных перед черной металлургией в области прокатного производства, неразрывно связано с надежной работой основного технологического инструмента-прокатных валков.

В связи с интенсификацией режимов прокатки, а также ростом доли сортового проката из труднодеформируемых новых марок сталей, повышение качества чугунных валков является актуальной задачей.

Получение высококачественных валков может быть обеспечено различными способами. К ним относятся прогрессивные технологические процессы литья (центробежное и электрошлаковое ), создание новых износостойких материалов, упрочняющие виды поверхностной (радиаци-онно-термическая, лазерная, электронно-лучевая, электроискровая) обработки.

Однако, несмотря на то, что теоретические основы перечисленных способов повышения качества валков известны, внедрение их зачастую тормозится отсутствием технологических решений и должного оборудования. Кроме того, технологические процессы производства валков, в отличие от технологий поверхностной обработки, не позволясгг восстанавливать рабочий слой, изнашивающийся в процессе эксплуатации.

Одним из эффективных и относительно дешевых способов повышения стойкости валков является электроискровая обработка (ЭИО).

При ЭИО валков станов горячей прокатки предусматривается упрочнение рабочей поверхности. Опробование этого метода на предприятиях черной металлургии показало положительные результаты, однако малая производительность процесса, отсутствие дешевых и технологичных в изготовлении электродных материалов с невысокой эрозионной

стойкостью, надежно работающего оборудования и отсутствие надежной технологии обработки, не позволяет осуществлять широкое внедрение метода.

Цель работа Повышение износостойкости чугуна валков станов горячей прокатки путем выбора электродного материала и разработки технологии электроискровой обработки.

Исходя из этого, в работе ставились следующие задачи:

- проведение комплексных исследований по выбору материала обрабатывающего электрода для ЭИО чугунных прокатных валков чистовых и предчистовых клетей сортовых станов;

- отработка технологических параметров процесса ЭИО сортовых чугунных прокатных валков;

- проведение промышленных испытаний валков после ЭИО исследовавшимися электродными материалами по разработанной технологии и оценка технико-экономической эффективности метода.

Для решения поставленных задач в работе были проведены комплексные исследования валкового хромоникелевого чугуна после ЭИО электродными материалами системы Ре-С-Сг с добавкой (-1%) молибдена, непосредственно после обработки и испытаний на износостойкость. Исследованы изменения фагового состава и строение зоны действия импульсных разрядов,сформировавшейся на катоде, морфологии образовавшихся фаз, а также микротвердость по глубине зоны. Изучены явления массопереноса при ЭИО с использованием различных электродных материалов. Мэтодом регрессионного анализа определена зависимость суммарного привеса катода от энергии импульса, числа проходов обрабатывающего электрода-инструмента и концентраций углерода и хрома в электродном материале. На основании полученных результатов была разработана технология ЭИО валков в промышленных условиях.

Научная новизна. На основании комплексных экспериментов иссле-

дован фазовый состав слоя и построена его структурная схема при электроискровой ' обработке валкового хромонйкелевого чугуна электродными материалами системы Ге-С-Сг. Выявлены особенности структурного строения зон, формирующихся при образовании слоя под воздействием импульсных разрядов, характерных для исследовавшихся электродных материалов: гидродинамического перемешивания, диффузионного взаимопроникновения химических элементов анода и катода, термического' влияния и их величина. Показано, что основными фазами, формирующимися в слоях после ЭИО исследовавшимися электродными материалами являются высокоуглеродистый аустенит и мелкодисперсные карбиды цементитного типа Установлена взаимосвязь технологических параметров процесса ЭИО с суммарным привесом катода,который увеличивается с ростом энергии импульса, числа проходов электрода, концентрации углерода и уменьшением концентрации хрома в электродном материале. Установлено, что порог хрупкого разрушения нанесенного слоя возрастает с уменьшением энергии импульса и концентрации хрома в электродном материале. Установлен температурный интервал начала распада сформировавшегося под действием импульсных разрядов высокоуглеродистого аустенита, с образованием упрочняющей фаза Показан характер зависимости износостойкости слоев после ЭИО от содержания углерода и хрома в электродном материале.

Практическая ценность. Разработана технология электроискровой обработки сортовых чугунных прокатных валков и выбран электродный материал-хромистая сталь с содержанием 0,962 С и 17,85% Сг, которая обеспечивает повышение износостойкости в 4,2 раза, по сравнению с хромоникелевым валковым чугуном без обработки.

Реализация работы в промышленности. Выполненные разработки внедрены на металлургических комбинатах "Азовсталь" и "Криво-рожсталь" при упрочнении чугунных валков чистовой• клети станов

- б -

"650" И npsflvscT025íK кдгтей ¡мелкосортного и ктрипсового станов.

На штксшблнатс "Азовсталь" получэн фактический зкококичэскнЗ зфОэгсг при 320 13 кокплектоз валков в сукхе 15,6 тис. рублей в год.

На закату выносятся:

- особенности структурного и фазового строения зон, характерных для иссггдовавЕжея эгэетродних материалов и форьафуюездагя прк образовании слоя на валкогэи чугуне под воздействием гослульснък разрядов;

- зависимость суммарного прнвоса катода от энергии импульса, чкела проходов элзкгрода, концентрации углерода и xpoia з электродном материале;

- зависимость износостойкости слоя от содержания углерода я хрома в электродном материале;

- особенности фзаовьх и структурных превращений в слое в процессе испытаний ка износостойкость;

- разработанная теккологкя электроискровой обработки чугункьз: прокатных валков, сСеспечкзаесгл поеьеээнк-э их износостойкости;

- результаты вкедрсния разработок на сортовых прокатных стаказ шткокЗккзтоз "Азовсталь" и "Еризорохсталь".

Апробация работы. Результаты работы доложзиы на XIX научно-технической конференции ьогодьа учекьк и специалистов УкрШШэта, Харьков,1933 г.; Всесоюзной каучхо-техкйчгской кокфзронцгги "Обобсу-киэ спета работы молодых ученых, ннкзкеров и рабочих отрасли по эконоьан ьотериальньк и гиоргетичэскйх ресурсов", Донецк,1989 г.; Вззсокзном научно-техническом сешнаре "Прсблэ.«ы использования еа-цэтных и упрочнякщх покрытий в прсььылешюстн", Кг:к:я1ев,1969 г.

Пу5х;цс.ц'<и. ш тема диссертации опубликовано 5 работ и получено положительное рееенк-э по заявке на предполагаемое изобретение (Н

4765556/02).

Объеи роботы. Диссертация состоит из 5 глав, выводов, 5 прило-тгк;$, излоязка на стр. Ы-гггеотюнэго текста, содержит 30 рисунков, 10 таблиц и список использованной литературы, сключагс^й 123 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Бо введении по*:згаяа актуальность изучаемого вопроса, сформу-¿гровзны основные положения, Ездвига8?йй кз защиту.

В состоянии Еопроса проаяалигировгг-гы особенности а'ЛО с точки зрения форжфухЕггася при этом структур и £иэихи процесса Рассмотрены результаты примекгння ЗЙО для упрочения рабочей- поверхности прокатных взлзсов и показана целесообразность использования данного процесса для этих целей. Проанзлкзгзрогаяы недостатки ЭИО и пути их устранения. Рассмотрены материалы, используемые в качестве электродных при ЭИО и их влияние на качество формируемых слоев. Дана характеристика материала упрочняе!£сс езлков, условия их эксплуатации, особенности износа. Сделаны выводы о целесообразности использования чугунных валков чистовых и предчистовнх клетей сортовых к штриховых станов в качестве объекта исследования.

Изтодкка проведения исследований и материал. В лабораторных условиях проводили Э/Ю, исследования и испытания образцов из хрсмо-кикглевого валкового чугуна, являющегося основякм материалом валков юстазляемых по ТУ 14-2-799-88, электродами различного химического состава с содержанием углерода 0,49.. .2,56 X,хрома - 11,2...23.04Х, молибдена ~1,02. Ка основе полученных результатов выбрали наиболее эффективные для промышленного опробования материалы.

В связи с те«, что на физико-механические и эксплуатационные

характеристики сдоев, сформировавшихся в результате ЭИО оказывает влияние значительное количество факторов, необходимо было выявить основные из них.

На существующих источниках технологического тока определяли режим работы, который бы обеспечивал максимальную толщину наносимого слоя, варьируя энергией импульса в разряде (Ей). Кроме того, определяли то минимальное число проходов обрабатывающего электрода-инструмента, которое бы обеспечивало максимальную сплошность и толщину слоя при удовлетворительной производительности процесса

Лабораторные исследования фазового состава, структурных превращений в слоях и материале основы, а также испытания на износостойкость проводили после ЭИО образцов при оптимальном режиме работы генератора импульсов и.числе проходов оОрабатывающзго электрода- инструмента,

Ивучение микроструктуры проводили . на оптическом микроскопе "МеорЬоЬ-2" при увеличениях х500... 1000. Структуру слоев после ЭИО исследовали на оптическом микроскопе после электролитического травления при и-10 В, 1-10... 15 с в 10% растворе красной кровяной соли и 15Х растворе едкого натра. . .

Электронномикроскопические исследования проводили методом угольных "реплик" на микроскопе КЗ-613 фирмы "Тесла", при ускоряющем напряжении 80 кВ.

В работе также были использованы рентгеноструктурный анализ и рентгеноспектральный микроанализ. .

В:работе проводили сравнительные испытания на износ образцов после ЭИО различными электродными материалами при температуре нагрева контртела 850°С, удельном давлении между контртелом и образцом 70 ЫН/м* , скорости скольжения между .образцом и контртелом 0,62.. .0,64 м/с. Нагрев контртела осуществляли индуктором с исполь-

гованием генератора ТВЧ.

Отпуск образцов после ЭЮ проводили в электропечи С1ЮЛ-1.1.6 12-УЗ-У4.2 при температурах 300,400,450,500,700°С с выдержкой в течение 1 часа.

При проведении исследований использовали методы статистической обработки экспериментальных данных. Расчет выполняли с применением ЭВУ ЕС-1035.

Исследование особенностей формирования сдоя при ЭИО валкового чугуна В работе были оценены основные параметры процесса ЭИО валкового хромоникелевого чугуна электродными материалами с содержанием углерода 0,49. ..2,562 и хрома - 11,2... 23,04%. С использованием методов математической статистики определена зависимость суммарного

п

привеса катода (обрабатываемое изделие) А к от энергии импульса (Ей), числа проходов обрабатывающего электрода-инструмента (п) и концентрации углерода (С) и хрома (Сг) в электродном материале.

£л. O.OOZ <м

С-1. Li

R - 0,96,

где R-коэффициент корреляции

Из зависимости (1) следует, что для условий ЭИО, реализуемых в эксперименте (усилие прижатия анода к катоду, длительность импульса и его форма, вид движения анода относительно катода и других, не мелящихся в процессе опытов, параметров) суммарный привес катода возрастает с ростом энергии импульса, концентрации углерода в электродном материале, числа проходов электрода-инструмента и с уменьвением концентрации хрома в электродном материале.

Настроенная по зависимости (1) номограмма, позволяет экспрессно оценить суммарный привес катода для разных значений С, Сг, Ей, п и, зная удельный вес материала обрабатывающего электрода, определить толщину наносимого покрытия.

Получена зависимость для порога хрупкого разрушения С )

/7л = j££££ (2)

Л 7

из которой следует, что пх возрастает с уменьшением энергии импульса и концентрации Сг в электродном материале.

Исследования, проведенные с использованием микрорентгеноспект-ралыюго анализа, показал», что после трех проходов электрода, изготовленного из исследовавшихся материалов, концентрация хрома в нанесенном слое примерно равна его концентрации в электродном материале, а концентрация углерода возрастает на 0,5. ..1.0Z, что обеспечивает получение однородного по химическому составу слоя.

Выявлено, что слой, полученный после ЭИО электродами с содержанием С и Сг в исследовавшихся пределах, хорошо сцепляется с основой за счет наличия воны гидродинамического перемешивания и диффузионного взаимопроникновения, величина которой составила 15... 20 мкм. Нанесенный слой, толщина которого составила 100... 150 мкм, практически не содержит пор.

Исследованиями установлено, что оптимальным, с точки зрения толщины наносимого слоя, его химического и фазового состава, качественных характеристик (сплошности, бездефектности), а также производительности обработки, являются следующие параметры ЭИО: Ей -3,37 Дж (III режим работы источника технологического тока установки "Элитрон-316" или "Элитрон-349"), число проходов не более 3 для материалов электродов с содержанием углерода 0,49. . .2.56Z и хрома -

- и -

11,2... 23,04%.

Исследование процессор структурообравования при ЭИО чугуна прокатных валков. В процессе ЭИО происходит перенос микрообъемов расплавленного металла с электрода (анода) на массивную подложку (катод), поэтому охлаждение и затвердевание идут, в основном, за счет отвода тепла в объем металла подложки. При этом представлялось необходимым оценить скорость охлаждения применительно к конкретным условиям проведения эксперимента. Важной величиной, характеризующей строение металлических сплавов, является расстояние мэдду дендритными осями второго порядка Доведенными исследованиями установлено, что его величина составила 0,43...0,64 мкм, что позволило расчетным путем оценить скорость охлаждения, которая оказалась равной (0,8... 3,0)'10*К/с. Это явилось подтверждением формирования в слоях после ЭИО, в исследовавшихся условиях протекания процесса, структур сверхбыстрой закалки, которые характеризуются:

- низкой химической сегрегацией примесей в слое после затвердевания;

- малым зерном ( 0,1... 1,0 мкм), что повышает прочность и вязкость материала;

- увеличением предела растворимости легирукедга элементов, что упрочняет матрицу и увеличивает объемную долю карбидов, выделяющихся на стадии вторичного твердения;

- образованием новых мэтастабильных фаз, появление которых расширяет возможности и и эффективность последующей термической обработки, поскольку эти фазы могут оказывать упрочнявшее действие.

Установлено, что основными фазами в сформировавшихся после ЭИО исследовавшимися электродными материалами слоях, являются высокоуглеродистый аустенит с содержанием углерода ~1,8Х и келкодксперсные карбиды цешнтитного типа (Fe.Gr), С, величина которых составила

0,2. ..0,3 МКМ.

Исследованиями установлено, что по мере увеличения содержания углерода в электродном материале, количество карбидной фааы возрастает, что приводит к росту числа отражений и интенсивности линий на дифрактограммах. Увеличение количества карбидной фазы с ростом концентрации углерода в электродном материале также подтверждается данными измерения микротвердости сформированных слоев.

Рис.1

Зависимость микротвердости слоя после ЭИО от содержания углерода в электродном материале

Микротвердость возрастает от 603 £34 Нао,и90 после ЗИО электродом с содержанием углерода 0,96% до 876*41 Н ао,Ч90 после ЭИО электродом с содержание углерода 2,56%. При этом концентрация хрома в исследовавшихся электродных материалах была примерно одинакова

Исследовано качество сформировавшихся слоев. Установлено,что пористость наносимого слоя не превышает 5... 7%, а микротрещнны в нем и на границе слой-основа не обнаружены.

В структуре слоев после ЭИО всеми исследовавшимися электродными материалами выявлены кристаллы трех разновидностей: разветвленные и столбчатые кристаллы и однородные зерна, а также частицы карбидной фазы сфероидизированной формы с высокой степенью дисперсности.

Исследовано строение зоны термического влияния, величина которой составила 40-60 мкм. В результате термического воздействия искрового разряда в основе-хромоникелевом чугуне происходит образование зернистого перлита. По мере продвижения вглубь основы уменьшается термическое воздействие импульсного разряда и структура не изменяется. Структурные превращения, связанные с образованием зернистого перлита, происходящие в основе, благоприятно сказываются на механических свойствах зоны термического влияния. Ее микротвердость изменяется от 826^44 Нао,у?о (в верхней части зоны) до 3276 Н до, од при продвижении вглубь основы.

Структуры, полученные после ЭИО электродными материалами с различным содержанием углерода и хрома визуально практически не различаются. Это связано с высокой степенью дисперсности фазовых составляющих.

Электронномикроскопические исследования слоев после ЭИО выявили ячеистую дислокационную структуру, границы ячеек которой декорированы карбидными выделениями. Наряду с этим присутствуют участки,

представляющие собой тонкий конгломерат фаз. Суть такой структуры

в

заключается в том, что при скоростях охлаждения 10 к/с становится возможным одновременное и независимое образование очень большого количества кристаллов обеих фаз, которые, сталкиваясь в процессе

роста, затрудняют развитие друг друга и в этом случае дислокационная структура формируется фрагментами.

Обобщая все, касающееся структуры и фазового состава слоев после, ЭИО исследовавшимися электродными материалами системы Ге-С-Сг, была разработана структурная схема зоны воздействия импульсных разрядов, которая отражает строение и структуру слоя в конкретных условиях его формирования. Установлено, что гона воздействия импульсных разрядов состоит из трех структурных зон.

I-зона гидродинамического перемешивания материалов обрабатывающего электрода и основы. Фактически, это и есть нанесенный на поверхность катода слой. Величина его в данных условиях нанесения лежит в пределах 100... 150 мкм. Он характеризуется малой пористостью и хорошим сцеплением с основой.

II-зона диффузионного взаимопроникновения легирующих элементов, в данном случае хрома, входящих в состав материала обрабатывающего электрода, в материал основы. Ее величина составляет 15... 20 мкм.

III-зона чисто термического влияния, которая вместе с зоной II образует общую зону термического влияния величиной 55... 80 мкм.

Описанное строение наблюдали в слоях после ЭИО всеми исследовавшимися электродными материалами.

Исследована износостойкость образцов после ЭИО различными электродными материалами. Износ образцов из хромоникелевого валкового чугуна сравнивали с износом аналогичных образцов, подвергнутых ЭИО исследуемыми электродными материалами. Полученные гначения приведены в таблице 1.

Как видно из данных таблицы 1, наибольшей износостойкостью обладают образцы после ЭИО электродом с содержанием 0,96%С и 17,85ХСт. Такой химический состав соответствует промышленно выпускаемой стали

95X18.

Таблица 1

Значения абсолютного и относительного износа образцов после ЭИО (средние значения из 5 определений )

N п/п Материал электрода I, мг/смг й I. раз

с,г Ст. 7. МэД

1. 0,49 12,60 - 17,30 1.54

2. 0,96 17,85 - 6,37 4,17

3. 1.41 22,30 - 10,60 2,51

4. 1,43 22,40 0,98 11,40 2,33

5. 1,97 22,92 - 13,10 2,03

6. 2,56 23,04 - 15,60 1,70

7. 2,54 22,93 0,97 15,20 1,75

8. 1,40 11,2 - 7,68 3,46

1Ь данным испытаний и последующего регрессионного анализа получено уравнение, связывающее износ с концентрацией углерода и хрома в электродном материале:

I - 90,55 - 24,340 - 8,35Сг + 6,30^ + О.гбСг* (3)

й-0,82

Согласно полученной зависимости были определены оптимальные концентрации углерода и хрома в электродном материале, обеспечивающие минимальный износ - 1,93%С и 16,0%Сг. Износ при этом составит

0,007 мг/см2.

Как видно из зависимости (3), в нее не входит такой параметр, как концентрация молибдена, который оказался незначимым фактором, что позволяет высказать предположение об образовании в процессе ЭИО летучего окисла Мо03.

Исходя из полученных результатов, был изготовлен электрод оптимального химического состава (1.93ХС и 16,0ХСг). После ЭИО образцов данным электродом, были проведены испытания на износостойкость. Износ образцов составил 0,0096 мг/смг, что по порядку величины соответствует теоретически рассчитанному значению износа

По данным уравнения (3) был построен график, связывающий между собой износ в зависимости от содержания углерода и хрома в электродном материале.

Установлено, что поверхность образцов после ЭИО всеми нсследо-. ванными электродными материалами несет следы абразивного износа

Под действием высоких температур и давлений на поверхности трения выделяется карбидная фаза различной степени дисперсности, так как, образовавшийся после ЭИО высокоуглеродистый аустенкт, распадается в очаге деформации с образованием о/, -Ре и вторичных карбидов (Ре,Сг)3С. При этом микротвердость слоя возрастает до 1100 + 46 Нао.чзо

Для выяснения степени стабильности, сформировавшихся в процессе ЭИО фаз, был проведен отпуск образцов при различных температурах.

Было установлено, что процесс распада сформировавшегося в сдое аустенита начинается в интервале температур .400... 450" С что позволяет сделать вывод о том, что в процессе эксплуатации валков он также будет происходить, так как температура нагрева валка горячей прокатки в очаге деформации составляет 500... 800вС.

Промышленное опробование и эффективность выполненных разработок. Разработанная новая технология электроискровой обработки чу-■унных прокатных валков внедрена на металлургических комбинатах ■Азовсталь" и "Криворолсталь". В качестве материала обрабатывающего »лектрода рекомендован материал с содержанием углерода 0,96% и хро-4а 17.85Z, являющийся аналогом стали 95X18, производимой в виде шстового проката, что является технологичным при изготовлении дисковых электродов. Излучено положительное решение на предполагаемое изобретение на электродный материал4 для электроискровой обра-5отки. ^

Промышленные испытания валков после электроискровой обработки юказали повышение их стойкости в 1,5... 1,9 раза на стане "650" ¿еткомбината "Азовсталь" и в 1,2... 1,4 раза на мелгаюортных и зтрипсовом станах меткомбината "Криворожсталь".

Фактический экономический эффект от внедрения материала элект-хэда и технологии ЭИО после обработки 13 комплектов валков метком-5ината "Азовсталь" составил 15,6 тыс. руб. Ожидаемый экономический эффект составит 155,0 тыс. руб. в год.

ВЫВОДЫ <

1.Установлен характер зависимости суммарного привеса катода от гараметров npoueccâ ЭИО и содержания химических элементов в элект-эодном материале, при этом суммарный привес катода возрастает с, эостом энергии импульса, концентрации углерода в электроде, числа фоходов электрода-инструмента и с уменьшением концентрации хрома в электродном материале. Полученные зависимости позволяют оценить голщкну наносимого слоя в зависимости от параметров процесса

Выявлена зависимость порога хрупкого разрушения наносимого

слоя (пх), кэ которой следует, что ^возрастает с ушвьззвнем энергий импульса и концентрации хрома в электродном материале. Это позволяет определить оптимальное время (число проходов) S550, в течение которого наблюдается увеличение толщины формирующегося слоя.

2. Выявлено, что ЭКО с использованием электродных материалов системы Fe-C-Cr, при концентрации в них углерода 0,49-2,56%, хрона 11,2-23,04% и исследуемых параметрах процесса (Еи-0,84-3,37 Дж,п-1-8) позволяет подучить в наносимых слоях структуры сверхбыстрой закалки, образование которых происходит при скорости охлаждения (0,8-3,0)xlО®К/с. Данные структуры характеризуются пониженной прочностью и вязкостью за счет малого размера зерна, увеличением оЗгзы-ной доли карбидной фазы, выделяЕщэйся на стадия вторичного твердения, за счет повышения предела растворимости легирусцих элементов, г.нзкой химической сегрегацией примесей, что позволяет обеспечить высокий уровень механических и эксплуатационных свойств слоев посла ЭЙО.

3. Исследование морфологии и фазового состава структур, оформи-1

1 ...

ровавшихся в слоях после ЭЙО, показало наличие трех разновидностей кристаллов: разветвленные и столбчатые, а тага® однородные зерна. Выявлены структурные зоны, формирующиеся под воздействием импульсных разрядов, при ЭЙО электродами с содержанием углерода и хрома в исследовавшихся пределах: гидродинамического перемешивания, величиной 100-150 мкм, в которой присутствуют кристалла всех разновидностей, хаотично располагаясь по сечению зоны, ва счет многократного числа проходов обрабатывавшего электрода; диффузионного взаимопроникновения химических элементов анода и катода, величиной 15-20 мкм и термического влияния, обадя величина которой составляет 55-80 мкм.

Показано,что в слоях после ЭЗЮ формируются две фазы -Енсокоуг-

леродистый аустенит и мелкодисперсные карбиды (Ре.Сг^С, величиной 0,2-0,3 мкм.

Данная корфология слоя и его фазовый состав являются блзгопри-ятнкмд с точки зрения обеспечения износостойкости, в особенности по отношению к абразивному изнаЕкваккю, за счет равномерного распределения мелкодисперсной карбидной фазы в мягкой матрице.

4. Установлгно, что оптимальными, с точки зрения толцикы наносимого слоя, его химического и фазового состава, качественных характеристик (сплошности, бездефектности), а таш производительности обработки, являются слэдущие параметры электроискровой обработки: энергия импульсного разряда Еи-3,37 Дя, число проходов инструмента не более 3 для материалов электрода с содержанием углерода 0,49- 2,56% и хрома - 11,2-23,04%. При этом содержание хрома в наносимом слое становится примерно равным его концентрации в электродном материале. Содержание углерода в слое после ЗйО возрастает, приближаясь к максимальному содержанию в материале электрода Таким образом, результаты по исследованию распределения химических элементов, в частности, хрома и углерода по сечепию слоя, обеспечивает возможность фэргарования слоя, близкого по своему химическому составу к составу электродного материала

5. Испытаниями на износостойкость выявлена экстремальная за-вксишсть износа от концентраций углерода и хрома в электроде для данного класса хатериалов. Показано, что минимальный износ имели образцы после ЭКО материалом с 0,96%С и 17,85%Сг. Езносостойсость при этом повысилась в 4,2 раза, по сравнению с образцами без обработки. Рассчитаны концентрацзга С я Сг в электродном иатериале, при которых износ по:срытий, получаемых с его использованием, будет минимальным. Они составили 1.93ХС и 16,0%Сг.

На исследовавшийся материал и применение его в качестве элект-

родного при ЭИО получено положительное решение по заявке на предполагаемое изобретение.

На основании проведенных.исследований выявлено, что возможно получить повышение износостойкости валков в 4 и более раз, при незначительной корректировке технологии, прокатки.

7. Выявлена степень температурной стабильности,сформировавшихся в процессе ЭИО фаз. Показано, что при температурах начиная с 400"с начинается процесс распада высокоуглеродистого аустенита с образованием -Ре, остаточного аустенита с пониженным (~1,3%) содержанием углерода и дополнительного количества карбидов (Ре,Сг)3С, что обеспечивает дополнительное упрочнение рабочей поверхности валка при эксплуатации.

8. Сравнительный анализ слоев, сформированных после ЭИО электродными материалами системы , Ре-С-Сг, и традиционно используемыми твердыми сплавами, показал, преимущества первых с точки зрения качественных характеристик.слоя, его большей толщины и износостойкости. • В качестве основного электродного материала рекомендовано использовать промышленно выпускаемую сталь 95X18.

. 9. Разработанная технология ЭИО внедрена на металлургических комбинатах "Азовсталь" и "Криворожсталь".

. Промышленные испытания валков после ЭИО показали повышение их износостойкости в 1,2-1,9 раза, снижение износа в 1,1-1,8 раза при прокатке того же тоннажа, что и в валках текущего производства. Фактический экономический эффект от внедрения технологии на 13 комплектах чугунных прокатных валков комбината "Азовсталь" составил 15,6 тыс. рублей в год.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах автора:

1. Скоблю Т. С. .Рудюк С. И. .Шзпаренко А. В. .Рудюк А. С. и др. Современные методы упрочнения поверхности деталей прокатного оборудования //Черная металлургия. -1988. -N16. -С. 2-15.

2. Рудюк С. И. .Щгкин а М.. Рудюк А. С. и др. Применение электроискрового способа обработки прокатных валков //Сталь. -1989. -N5. -

С. 38-40.

3. Рудюк А. С. , Коробейник В. <3., Скобло Т. С., Газов В. И. Особенности формирования структуры при электроискровой обработке валковых материалов // Сталь. -1990. -N2. -С. 85-88.

4. Рудюк А. С. , Бардусов В. R , Фока Н. М. и др. Увеличение эксплуатационной стойкости прокатных валков стана 650 //Сталь. -1990. -N7. -С. 71-72.

5. Рудюк А. С., Коробейник В. Ф., Абрамов Г. С., Ганжала А. Г. Электроискровое упрочнение валков станов горячей прокатки // Электронная обработка материалов. -1990. -N4. -С. 64-68.

6. Положительное решение по заявке N4766566/02 от 30. 05.91. Материал на основе железа для электроискрового нанесения покрытий / А. С. Рудюк, В. Ф. Коробейник, В. М. Шркин и др. (УкрНШмет).

Ответственный за выпуск к. т. н. Мацак А. Т.