автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Повышение свойств сплавов и покрытий, формируемых при электротермических процессах с использованием минерального сырья, содержащего оксиды легирующих элементов

с

На правах рукописи

ЛИХАЧЕВ ЕВГЕНИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ СВОЙСТВ СПЛАВОВ И ПОКРЫТИЙ, ФОРМИРУЕМЫХ ПРИ ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ, СОДЕРЖАЩЕГО ОКСИДЫ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Специальность 05.02.01 - Материаловедение (машиностроение)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

- 3 ДЕК 2009

Комсомольск-на-Амуре - 2009

003486123

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Дальневосточном государственном университете путей сообщения" (ГОУ ВПО ДВГУПС).

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Бабенко Эдуард Гаврилович

Заслуженный деятель науки Российской Федерации, доктор технических наук, профессор Ри Хосен

кандидат технических наук Салохин Анатолий Васильевич

Институт горного дела Дальневосточного отделения Российской Академии наук (г. Хабаровск)

Защита диссертации состоится 18 декабря 2009 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.092.01 в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" по адресу: 681013, г. Комсомольск-на Амуре, пр. Ленина 27, КнАГТУ. Факс: (4217) 54-08-87; E-mail: mdsov@Kna.stu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Комсомольского на-Амуре государственного технического университета.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью уч реждения, просим высылать в адрес диссертационного совета университета.

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Автореферат разослан 18 ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент А.И. Пронин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Современная действительность характеризуется крайне высокими темпами разработки и внедрения новых материалов, обеспечивающих решение многих сложных технических проблем. Особенно это стало наглядно во второй половине XX в., так как именно новые материалы явились ключевым звеном, определяющим успехи инженерных решений в космической, авиационной, атомной промышленности, электронике. При этом были получены не только материалы с улучшенными физико-химическими и эксплуатационными свойствами на основе известных материалов, но и материалы с принципиально новой структурой и свойствами: конструкционная керамика, аморфные и наноматериалы, пластические массы и др.

Отмеченное в полной мере относится и к сварочно-наплавочным материалам, используемым при изготовлении, упрочнении и поддержании в течение длительного периода работоспособности технических устройств.

Сварочно-наплавочные технологии являются одними из ведущих, призванных решать современные задачи материального производства и способствовать прогрессу в промышленности, строительстве, на транспорте.

В настоящее время, наиболее широкое применение находит электрическая сварка плавлением, которая даёт возможность осуществлять не только монтажные операции, но и формировать на изношенных поверхностях изделий покрытия с требуемыми эксплуатационными свойствами. К примеру, на железных дорогах России доля сварочных работ при изготовлении и ремонте конструкций (локомотивов, вагонов, верхнего строения пути и др.) составляет более 50 % всех операций. При этом очень широко используется ручная дуговая сварка и наплавка, которая, несмотря на ряд недостатков, является универсальной и мобильной; дает возможность восстанавливать изделия с трещинами незначительной протяженности, расположенных в труднодоступных местах; наплавлять малые площади износов и т.д.

Для легирования наплавленного при электрической сварке плавлением металла, как правило, используются один из двух вариантов:

- легированный присадочный материал и нелегирующий флюс или покрытие электрода;

- легирующий флюс или покрытие и присадочный материал из низкоуглеродистой сварочной проволоки.

Для реализации обоих вариантов требуется или дорогая легированная проволока, или порошки чистых легирующих элементов, что существенно ограничивает экономически выгодные масштабы применения легированных покрытий. Кроме того, такие добавки существенно усложняют технологические процессы сварки, наплавки и переплава.

Новым направлением в области легирования наплавленных поверхностей при сварке является создание высокоэффективных флюсов и покрытий электродов с комплексным использованием многокомпонентного минерального сырья, содержащего оксиды легирующих элементов, без его глубокой технологической переработки.

Работы ведущих ученых-материаловедов (Н.П. Лякишева, Ю.В. Цветкова, Г.В. Самсонова, А.Д. Верхотурова, Г.П. Швейкина, В.А. Резниченко, И.А. Подчер-няевой, Э.Г. Бабенко, Ри Хосена и др.) и сварщиков (Е.О. Патона, Б.И. Медовара, Б.Д. Малышева, A.A. Ерохина, А.И. Акулова, Г.А. Николаева, Г.Л. Петрова, К.К. Хренова, И.В. Зуева и других) позволили получить ряд обнадёживающих результатов. Однако представления о формировании легированных сплавов на основе комплексного использования минерального сырья далеки от завершенности и требуют своего дальнейшего развития. Особенно это важно для Дальневосточного экономического региона, где сосредоточено наибольшее в России количество россыпных и коренных месторождений ряда ценных минералов, в процессе обогащения которых образуются многокомпонентные концентраты, уникальные по своему минералогическому и химическому составу. Решение указанной проблемы дало бы возможность получения флюсов и электродных покрытий на основе такого сырья с последующим формированием наплавленных поверхностей изделий с высоким уровнем физико-химических и эксплуатационных свойств и создавать в отдаленных районах Дальневосточного региона собственную базу (минизаводы, малые предприятия) для производства легирующих электродов и флюсов.

Актуальность работы определяется важной, имеющей существенное значение для экономики страны задачей создания прогрессивных, экологически чистых, энергосберегающих и безотходных электротермических технологий с применением минерального сырья в качестве легирующих материалов.

Работа выполнялась в рамках фундаментальных исследований Министерства путей сообщения, по плану НИР Института материаловедения ХНЦ ДВО РАН (тема - "Создание научных основ и разработка новых материалов на основе тугоплавких соединений при использовании минерального сырья Дальнего Востока", № гос. регистрации 01.9.60001427); программе научно-технического сотрудничества Сибирского государственного университета путей сообщения, железных дорог, вузов МПС региона Сибири, Дальнего Востока и СО РАН (тема П 2000/1-10.2 "Создание и внедрение сварочно-наплавочных материалов из минерального сырья Дальневосточного региона для восстановления деталей подвижного состава).

Целью работы является установление закономерностей формирования состава, структуры и свойств сплавов при электротермических процессах (сварке и наплавке) на основе минерального сырья, содержащего оксиды легирующих элементов, с разработкой технологии повышения их служебных характеристик.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

- разработка блок-схемы повышения физико-химических и эксплуатационных свойств сплавов, формируемых электротермическими технологиями на основе комплексного использования минеральных ассоциаций Дальневосточного региона;

- разработка технологии создания легирующих флюсов и электродных покрытий с использованием в качестве легирующей составляющей цирконового концентрата без его технологической переработки;

- установление обобщающих закономерностей формирования составов, структур и свойств сплавов и покрытий на основе исследования взаимосвязей систем «технология-сырьё-материал-свойства»;

- создание электродов общего назначения с покрытиями из минерального сырья Дальневосточного региона;

- создание новых флюсов и электродов с использованием в качестве легирующего компонента цирконового концентрата, обеспечивающего легирование электродной низкоуглеродистой стали при электротермических технологиях;

- изучение взаимосвязей состава, структуры и свойств сплавов и покрытий, полученных при электрической сварке, наплавке и переплаве с использованием разработанных флюсов и электродов;

- промышленная апробация созданных сварочно-наплавочных материалов при восстановлении деталей технических устройств, эксплуатируемых в условиях ударных нагрузок, вибраций и интенсивного износа.

Научная новизна работы:

- установлено, что при переплаве низкоуглеродистой сварочной проволоки электротермическими технологиями с использованием цирконового концентрата происходит её легирование цирконием;

- впервые установлены закономерности легирования в зависимости от массового соотношения в шлаковой ванне цирконового концентрата и восстановителя;

- обоснован выбор восстановителя, обеспечивающего максимальный переход циркония из концентрата в переплавляемую низкоуглеродистую сварочную проволоку при электродуговой сварке и электрошлаковом переплаве;

- сформулированы научно-обоснованные технологические решения по синтезу состава флюсов и электродных легирующих покрытий, заключающиеся в непосредственном использовании минерального сырья, содержащего оксиды циркония;

- впервые исследованы состав, структура и эксплуатационные свойства легированных цирконием сплавов, полученных при электрической сварке и электрошлаковом переплаве с использованием разработанных флюсов и электродных покрытий на базе минерального сырья Дальневосточного региона.

Практическая значимость работы:

1. Получены и запатентованы две марки новых электродов общего назначения с покрытиями из минерального сырья Дальневосточного региона, позволяющие формировать сварочные швы и наплавленные поверхности со свойствами, превышающими свойства, получаемые с использованием стандартных качественных электродов типа УОНИИ13/55.

2. Получены легирующие сварочно-наплавочные электроды с покрытиями, в которых в качестве легирующего компонента использован цирконовый концентрат содержащий 52 масс.% ТЮг без его глубокой технологической переработки.

3. Впервые созданы керамические флюсы на основе цирконового концентрата позволяющие легировать переплавляемую низкоуглеродистую проволоку Св-ОВ цирконием до 3 масс.%.

4. Разработаны технологии получения керамических флюсов и электродов с безотходным использованием минерального сырья Дальневосточного региона, в том числе содержащие оксиды легирующих элементов.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на: XXXVIII Всероссийской научно-практической конференции «Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта в новых условиях развития Дальневосточного региона» (Хабаровск, 1993 г.); Всероссийской научно-практической конференции по проблеме «Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта Дальневосточного региона» (Хабаровск, 1995 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта Сибири и Дальнего востока» (Хабаровск, 1997 г.); Международной научно-технической конференции «Автомобильный транспорт Дальнег Востока» (Хабаровск, 2000 г.); 43-й Всероссийской научно-практической конференции учёных транспортных вузов, инженерных работников и представителе" академической науки. «Современные технологии - железнодорожному транспорт и промышленности» (Хабаровск 22-23 октября 2003 г.); Четвёртой международно" научной конференции творческой молодёжи «Научно-техническое и экономиче ское сотрудничество стран АТР в XXI веке» (12-14 апреля. Хабаровск, 2005 г.)-Шестой международной научно-практической конференции «Проблемы транспор та Дальнего Востока» (5-7 октября. Владивосток, 2005 г.); Пятой международно" научной конференции творческой молодёжи «Научно-техническое и экономиче ское сотрудничество стран АТР в XXI веке» (17-19 апреля. Хабаровск, 2007 г.).

Автор выражает благодарность заслуженному деятелю науки Российской Федера ции, доктору технических наук, профессору Верхотурову А.Д., кандидатам техниче ских наук Кузьмичёву E.H., Лукьянчуку A.B., Макаревичу К.С., Муравьёвой Е.М. з оказанную помощь в постановке экспериментов, за консультации при написании представлении диссертационной работы к защите.

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 23 работы. В то числе 1 в издании, рекомендуемом ВАК и 3 патентах РФ на изобретение.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов списка литературы и приложения. Содержит 132 страницы машинописного текста 43 таблицы, 46 рисунков и список литературы из 142 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задач исследования, приведены основные положения, выносимые на защиту, научная но визна и практическая значимость работы.

В первой главе приведены особенности формирования состава, структуры свойств наплавленного металла при электротермических технологиях, рассмотрен методологические и технологические проблемы получения легирующих сварочно наплавочных материалов, изложены основные концепции создания флюсов и элек тродных покрытий с использованием минеральных ассоциаций, содержащих окси ды легирующих элементов, без выделения последних в чистом виде.

Анализ литературных источников показал, что в последние годы всё больши интерес материаловедов привлекает использование природных минеральных ассо циаций в качестве исходных компонентов при производстве новых материалов.

При этом решение задач по рациональному использованию минерального сырья в основном ведётся по двум направлениям: использование методов селективного извлечения элементов и комплексной переработки минерального сырья.

Однако оба подхода ведут к неоправданно высокой стоимости полученных легированных сплавов.

Изучению же проблем комплексного использования минерального сырья для создания сварочно-наплавочных материалов с формированием на их основе сплавов с повышенными физико-химическими свойствами при электротермических технологиях внимания уделяется недостаточно. Работы в этом направлении носят единичный, иногда противоречивый характер.

В настоящее время для получения сварочно-наплавочных материалов используются дефицитные и дорогостоящие чистые химические элементы, которые вводятся в составы сварочных проволок, флюсов, электродных покрытий или в виде присадочных ферросплавов. В то же время, анализ работ по технологиям и металлургическим процессам в сварочной ванне показал, что практически при всех способах сварки плавлением электродный материал от начала его плавления и до кристаллизации постоянно находится в контакте с жидким шлаком, образующимся при плавлении флюсов или электродных покрытий, защищающим расплавленный металл от вредного воздействия воздушной среды и обеспечивающим его металлургическую обработку.

Высокий градиент температур и большое накопление тепла в ограниченном объёме позволяет легировать металл элементами, находящимися в шлаке и использовать для легирования не чистые металлы, а ассоциации, в составе которых, кроме оксидов легирующих элементов, имеются компоненты, обеспечивающие качественную реализацию технологического процесса. К таким ассоциациям, например, относятся шеелитовый, датолитовый, цирконовый концентраты, а так же ряд других. Подобные концентраты помимо оксидов легирующих элементов (вольфрам, бор, цирконий и др.) содержат СаО, N^0,5Ю2, Иа20, К20 и т.д.

Основной тезис создания легирующих флюсов и электродных покрытий базируется на исследовании системы "технология-сырьё-сварочные материалы-сплавы и покрытия" и принципе комплексного использования минерального сырья. Актуальность такого тезиса наглядно видна на примере Дальневосточного экономического района, обладающего значительными запасами минерального сырья, пригодного для производства легирующих флюсов и электродов, но не имеющего необходимой базы для его переработки. Поэтому наиболее прогрессивным решением следует считать разработку и внедрение относительно простых технологий получения флюсов и электродов из вырабатываемого горно-обогатительными комбинатами сырья, без его глубокой затратной технологической переработки. Для этого стоит создавать небольшие специализированные предприятия с гибкими технологическими процессами, минимально удаленные от источников сырья, оперативно реагирующие на меняющиеся запросы потребителей.

Во второй главе изложена методика синтеза легирующих электродных покрытий на основе минерального сырья, содержащего оксиды легирующих элементов. Приведены характеристики исходных материалов и оборудования, используемых в исследованиях.

Аналитический подход к системе «технология-сварочная ванна» показал, что её можно описать как сложную систему, состоящую из множества элементов, активность которых зависит от температуры сварочной ванны и времени протекания реакций. Кроме того, процессы, происходящие в сварочной ванне ещё более усложняются непрерывно меняющимся её составом, наличием обратимых реакций, колебаниями электрических и тепловых параметров и т.д.

Следовательно, решить проблему создания сварочно-наплавочных материалов с комплексным использованием минерального сырья существующими методами, основанными на анализе квазиравновесных физико-химических процессов не представляется возможным. Поэтому решение задачи создания новых материалов при сварке и переплаве основывается на более привлекательном, на наш взгляд, подходе, сформулированном доктором технических наук, профессором Э.Г.Бабенко и базирующимся на анализе кибернетической системы, в которой шлаковая ванна представляет собой множество элементов, находящихся между собой и окружающей средой в тесной и сложной взаимосвязи, т.е. влияние шлаковой системы на свойства наплавленного металла рассматривается комплексно, на основе экспериментов. В отличие от принятой практики, когда прогнозирование свойств ведется по одному-двум легирующим элементам, решать эту задачу предлагается экспериментально-статистическими методами, позволяющими при неполном знании механизмов явлений, происходящих в сложной шлаковой ванне, строить и анализировать математические зависимости, которые связывают свойства со всеми теми переменными, от которых эти свойства зависят. При этом первоосновой является анализ структурных составляющих логической цепи "технология - сырьё - флюсы и покрытия электродов - наплавленный металл", а также принцип комплексного использования минерального сырья, содержащего оксиды легирующих элементов. Решение задачи осуществлялось по методике, блок-схема которой представлена на рис. 1. В упрощенном виде она рассматривает аналитическую цепь "технология -сырьё - покрытия электродов - сплавы".

Исследования осуществлялись по трём основным направлениям:

- разработка и создание покрытий электродов общего назначения для сварки углеродистых и низколегированных сталей на базе комплексного использования минерального сырья Дальневосточного региона и одновременно являющимися основой для создания легирующих флюсов и электродных покрытий;

- синтез составов легирующих флюсов и покрытий электродов на основе минерального сырья Дальнего Востока с использованием в качестве легирующей составляющей цирконового концентрата с содержанием 52 масс.% оксида циркония;

- получение на их основе при электротермических технологиях легированных цирконием сплавов с заданными свойствами.

При решении задачи синтеза состава покрытий электродов общего назначения использовался метод копирования. Установлено, что незначительное увеличение числа входных параметров шлаковой системы ведёт к существенному возрастанию количества предварительных экспериментов. Так, при трёх входных параметрах требуется одиннадцать экспериментов, а при четырёх - двадцать один. В связи с

этим решалась задача отсеивания наименее влияющих на сварочную ванну (а соответственно и на свойства получаемого сплава) компонентов. Для этого в систему «сырьё - сварочная ванна - свойства» включён блок «М» (рис. 2). Для выявления входных параметров, оказывающих доминирующее влияние на свойства получаемых сплавов, были использованы насыщенный факторный план Плакетта-Бермана и симплекс-решётчатые планы, позволяющие строить контурные карты откликов шлаковых систем и с их помощью выявлять наиболее существенные входные факторы при относительно небольшом числе экспериментов.

Проверка адекватности математического описания осуществлялась по критериям Стьюдента (t-критерий) и Фишера (F-критерий).

Обработка экспериментальных данных и построение контурных кривых поверхностей откликов производилось с помощью прикладных программ Microsoft Excel, Maple и MathCAD.

Для проведения исследований использовалось как типовое, так и специально изготовленное оборудование и оснастка. Электрошлаковая наплавка выполнялась на спроектированной и изготовленной на кафедре "Технология металлов" ДВГУПС опытно-промышленной установке. Образцы формировались в водоохлаждаемом медном кристаллизаторе с рабочим объёмом 40x50x100 мм3. В качестве источников питания использовались выпрямители ВДУ-505, ВКСМ-1000 и ВС-600. Металлографический анализ покрытий проводился с помощью микроскопов ЕС МЕТАМ РВ-21, ПМТ-3 и программно-аппаратного комплекса металлографического анализа «СпектрМет-5.6». Особенности строения полученных материалов изучались на микроанализаторе JXA8100(JEOL, Япония), диапазон увеличения Х10...180000.

Элементный состав полученных материалов изучался с помощью рентгеновского спектрометра "Спектроскан MAKC-GV".

Фазовый состав исследовали на рентгеновском дифрактометре "ДРОН-7" в Си Ка-излучении, напряжении - 35 кВ, токе - 30 мА. Для анализа физико-механических и эксплуатационных свойств покрытий использовались следующие приборы: для измерения твёрдости - TLLI2M, ТК14-250; для определения склонности металла к хрупкому разрушению - маятниковый копёр 2010 КМ-30; при испытаниях на растяжение - машина МР500; для исследования износостойкости - машина ИИ-5018.

В главе приведены характеристики и составы металлических и неметаллических материалов, используемых при разработке и создании сварочно-наплавочных материалов, технологии изготовления флюсов и электродных покрытий.

Третья глава посвящена разработке технологии получения сварочных электродов общего назначения на основе комплексного использования минерального сырья Дальнего Востока. Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований функциональных зависимостей «состав покрытия - свойства шва». Изучена структура металла, сформированного разработанными электродами, проведена сравнительная оценка созданных электродов и стандартных качественных УОНИИ13/55.

Рис. 1. Блок-схема создания сварочно-наплавочных электродов

Рис. 2. Модель исследуемой системы. Где Х[,Х2,Хз,...,Х( - элементы шлаковой системы (руды, концентраты, ферросплавы и т.д.); У'ьУ'г.У'л ... У', ~ отклики; У|,У2,Уз ... У, - свойства материала; а) уточнение области расхождения состава основных элементов шихты; б) выбор факторного пространства отсеивающего эксперимента; в - разработка модели шлаковой системы; г) анализ влияния отклонений на выходные факторы. «М» - отсеивающий блок

В качестве основных компонентов покрытий использованы шлако- и газообразующие: известняк Вяземского месторождения, гранит Корфовского карьера, пла-виковошпатовый концентрат Ярославского горно-обогатительного комбината. Перечисленные компоненты предварительной технологической переработке не подвергались. Сердечники электродов изготовлены из сварочной проволоки Св-08. При разработке состава покрытий соблюдалось условие, чтобы основность шлака была не менее единицы, а активность находилась на уровне стандартных качественных электродов типа УОНИИ, т.е. в пределах 0,02-0,04. Такое условие создаёт благоприятные предпосылки для создания покрытий легирующих электродов с использованием в качестве легирующей составляющей минерального сырья, содержащего оксиды легирующих элементов.

Решение задачи базируется на разработке схем и алгоритмов создания покрытий, которые предусматривают поиск и оптимизацию комплексной функции У=/(хьх2,...,хп), где у - эксплуатационные свойства электродов и наплавленного металла; хьх2,...,хп - структурные составляющие покрытий. По разработанной методике получены электроды общего назначения, являющиеся базовыми для создания легируюших. Изучены функциональные зависимости предела прочности на растяжение, ударной вязкости и относительного удлинения в зависимости от содержания компонентов покрытий: X) - известняк, х2- гранит, хз- флюорит: - предел прочности при растяжении (ут)'.

Уов=320х1+400х2+390хз+360х1х2+450х1хз+240,75х2хз-470,25х1х2хз+

+310,5х1х2(х1-х2)+220,5х1хз(хгхз)+240,75х2хз(х2-хз); (1)

-ударная вязкость (уа,):

Уон:=71Х1+67Х2+83хз+123)75Х1Х2+294,75х1Х3+245,25Х2Х3--119,25х,х2хз+119,25х1х2(хгх2)-6,75х1хз(х1-хз)-62,25х2хз(х2-хз); (2)

- относительное удлинение (уг):

У8=22х1+18х2+25х3+10,8Х1Х2+1,35х1Хз+11,7х2хз+56,25х1х2хз+

+5,85х1х2(х1-х2)-2,7х1х3(хгхз)+10,35х2хз(х2-х3); (3)

По полученным зависимостям построены поверхности откликов (рис. 3), позволяющие решать задачи оптимизации состава покрытий для получения наиболее рациональных свойств наплавленного металла. Значения откликов в областях диаграмм приведены в табл. 1.

Х2

Рис. 3. Контурные кривые для поверхностей откликов: а - предела прочности при растяжении (ав, МПа); б - ударной вязкости (а„, Дж/см2); в -относительного удлинения (6,%): 1,2,3,4 - номера областей на диаграммах. Ъ - проверочная точка

Таблица 1

Расчётные значения откликов в областях диаграмм на рис. 3

Отклик № области проверочнная

1 2 3 4 точка г

Уав, МПа 320...420 420...450 450...470 470...476 471

Уан, Дж/см2 67.. .100 100...120 120...140 140...150 142,25

У8,% 18...22 22...24 24...26,5 - 24,89

Проверка адекватности полученных моделей осуществлялась по 1-критерию. Для этого в проверочных точках поверхностей откликов (рис. 3) в областях с наиболее рациональными значениями свойств наплавленного металла, выполнялось по два параллельных опыта. Значения рассчитанных параметров приведены в табл. 2, из которой видно, что по всем выходным параметрам значения ^критерия не превышают табличного (1о,05/п = 2,2) т.е. условие 1р < ^л выполняется.

Таблиц 2

Проверка адекватности математических моделей

Отклики Параметры

1 Опытное значение отклика У» Расчетное значение отклика ^ Среднеквад-ратическое отклонение опытных данных а[у) Дисперсия предсказания значений отклика £ 1-критерий

у0„ МПа 458 471 0,75 0,408 2,17

Уа„. Дж/см2 141 142.25 1 0,408 1,49

У6% 23,75 24,89 1,25 0,408 1,089

Из множества вариантов, допустимых в соответствии с функциями (1), (2), (3) и проверки влияния нестабильности состава покрытий на технологические свойства и свойства наплавленного металла, к дальнейшим исследованиям был принят электрод, химический состав покрытия которого приведён в табл. 3.

Таблица 3

Химический состав покрытий опытного н стандартного электродов

Электрод Компоненты покрытия, масс%. прочие

СаО гч О с/5 <2 < мео £ я О О гч Ьй £ б £ О я г. 6 о я О РеМп Ре81 РеТ)

Опытный 1,97 12,1 1,84 1,28 20,7 0,68 2,9 2,5 0,87 39,95 8 6 - 1,21

УОНИИ 13/55 2,18 12,9 0,5 0,49 13,5 1,5 - - 1,6 45,1 5 5 12 0,23

В табл. 4 и 5 приведены составы и механические свойства металла, наплавленного опытными и стандартными электродами. Основность покрытия опытного электрода превышает основность УОНИИ13/55 в 1,1 раза при практически одинаковой активности 0,036. Кроме того, он имеет в 1,6 раза меньше ферросплавов, из которых дорогостоящий ферротитан исключён вообще.

Таблица 4

Механические свойства металла, формируемого опытными электродами и УОНИИ13/55

Электрод <7„ МПа 5, % Дж/см2 Угол загиба соединения, р°

УОНИИ 13/55 550 29 210 180

Опытный 570 28 213 180

Таблица 5

Состав металла, наплавленного опытными электродами и УОНИИ 13/55

Электрод Содержание элементов в наплавленном металле, масс%.

С Si Мп S Р

Опытный 0,16 0,45 0,96 0,025 0,020

УОНИИ 13/55 0,1 0,42 0,83 0,025 0,027

Экспериментальной проверкой установлено, что у опытных электродов дуга горит устойчиво, разбрызгивание незначительно, формирование шва хорошее, лёг- j кость отделения шлаковой корки превышает таковую у УОНИИ13/55 в 2,3 раза, горячие и холодные трещины на поверхностях наплавленных валиков отсутствуют, углы загиба соединения у обоих электродов составляют 180°.

В целом технологические свойства совпадают со свойствами УОНИИ13/55.

Микроструктура наплавленного металла идентична микроструктуре сплава, сформированного УОНИИ 13/55 (рис. 4), состоит из зёрен феррита и перлита с микротвёрдостью HVo.oos 213-218 и 250-270 единиц соответственно.

На две марки разработанных электродов получены патенты на изобретения.

Рис. 4. Микроструктуры металла наплавленного: а - опытными электродами; 6 - электродами УОНИИ 13/55 хбОО

В четвёртой главе представлены результаты исследований по разработке флюсов для электрошлакового переплава и покрытий электродов с последующим получением наплавленных поверхностей и сплавов, легированных цирконием. Алгоритмы и этапы создания предусматривают использование как традиционных ин-гридиентов, так и цирконового концентрата, содержащего оксиды циркония.

На первом этапе с использованием электрошлакового переплава решалась задача обоснования выбора восстановителя легирующего элемента и анализ степени -его перехода в переплавляемую низкоуглеродистую сталь.

На основании принципов выбора сырья, результатов анализа системы «технология-сырьё» за основу флюсов принято разработанное покрытие электродов общего назначения на основе минерального сырья Дальневосточного региона. ^

В табл. 6 и 7 приведены структурные составы опытных флюсов, в которых в качестве восстановителей использовались алюминий и графит в виде крупки с размерами частиц 0,1. ..0,5 мм, а легирующей составляющей - цирконовый концентрат.

Таблица 6

Составы опытных флюсов. Восстановленне цирконового концентрата алюминием

№ флюса 2.4 2.3 1.1 2.1 2.2

Состав флюса, г р / масс%

Основа 50/59 50/56 50/50 50/46 50/42

Алюминий 30/35 30/33 30/30 30/27 30/25

Цирконовый концентрат 5/6 10/11 20/20 30/27 40/33

Таблица 7

Составы опытных флюсов. Восстановление цирконового концентрата графитом

№ флюса 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6

Состав ( )люса, гр / масс%

Основа 50/59 50/56 50/50 50/46 50/42 50/35.6

Графит 30/35 30/33 30/30 30/27 30/25 30/21,4

Цирконовый концентрат 5/6 10/11 20/20 30/27 40/33 60/43

Экспериментально установлено, что количество циркония, переходящего в переплавляемую сталь, зависит не только от типа восстановителя, но и от соотношения концентрат/восстановитель (рис. 5 и 6). При использовании в качестве восстановителя алюминия максимальное количество перешедшего циркония (2,98 масс%) соответствует соотношению 0,67, а при восстановлении графитом (1,29 масс%) - 1,33.

:,50 -,00 ¡,50

;,га

1,50 1,00 : 0,50 0,И

Ч ш/

\

].с/ / > "],И

ИЛ1*»

т

1,4С

1,20 |

5.00 | | э 5 0,80? • 8 Е 0,60 ° | I»

мер 0,20 ? 0,ОС

1 1

2!

¡4 11

№ флюса

^ 2г а сплаве,К ♦ весовое соотношение гг концентрат/восстановитель

Рис. 5. Зависимость перехода циркония в наплавленный металл от соотношения концентрат/восстановитель. Восстановление алюминием

ё 1«

1 ■ 1 1 ! 1 . Г ■

: 1 1 —ч1гк ¿ГШ

! !/ТзХ

1 :

/ ■ \

/[5Х/ \ С 499

Жсц I

! ! ! 1 [ :

о ас 1

М+люа

гисмзв** ^•кашжаютчмктегтни/япрят/ваагятлпш

Рис. 6. Зависимость перехода циркония в наплавленный металл от соотношения концентрат/восстановитель. Восстановление графитом

Оба флюса, обеспечивающие максимальный переход циркония, электропровод-ны, создают и поддерживают на высоком уровне температуру шлаковой ванны, дают возможность в широком диапазоне менять электрические параметры и ско-

рость подачи проволоки, защищают металл от доступа воздуха, обеспечивают гар-нисаж и лёгкую отделимость шлаковой корки.

Такие зависимости, на наш взгляд вызваны тем обстоятельством, что высокоактивные элементы алюминий и углерод выполняют функции не только восстановителей, но и легирующих элементов. В связи с этим, при сравнительно малом соотношении концентрат/восстановитель они восстанавливают не только цирконий, но и менее активные элементы (например, кремний) оксиды которых в большом количестве имеются в составе шлаковой ванны, что характерно для левой ветви исследуемых зависимостей. Когда отношение концентрат/восстановитель превышает некоторое «пороговое» значение (флюс 1.1, рис. 5 и флюс 3.5 рис. 6) в шлаковой системе имеет место недостаток восстановителя, что вызывает уменьшение циркония в наплавленном металле (правые ветви кривых рис. 5 и 6.).

В табл.8 приведены средние составы сплавов (1.1 и 3.5), полученных с использованием флюсов 1.1 и 3.5.

Таблица 8

Средние составы сплавов, масс.%

№ сплава Компоненты твёрдость

Zr С AI Мп Si Си № S р HRC

1.1 2,98 0,02 5,31 0,35 1.84 0,29 0,12 0,003 0,0245 39,0

3.5 1,29 1,2 0,02 0,36 1,05 0,17 0,14 0.003 0,022 40,5

Микроструктура сплава 1.1 представляет мелкозернистый легированный феррит с микротвёрдостью HVo.oos 150... 180. В межкристаллитных пространствах располагаются микровключения с размерами до 8мкм. В кристаллах феррита также имеют место включения правильной геометрической формы с микротвёрдостью HVo.oos 900... 1000. Исследование элементного состава сканированием в отражённых электронах показало фазовую неоднородность сплава (рис. 7). Выявлено значительное обогащение микровключений цирконием, превышающим его количество в матрице. Микрорентгеноспектральным и рентгеноструктурным анализом установлено наличие карбидов Fe4C, Fe3C, FeiC и интерметаллидов AlFe3, Fe4ZrSi2 (рис. 8).

тяг-

Рис. 7. Микрорентгеновский профиль сплава 1.1

Микроструктура сплава 3.5 состоит из перлитной матрицы с микротвёрдостью НУ0,005 112... 194 и вкраплениями карбидов с микротвёрдостью НУ0,оо5 928... 1406

Рис. 8. Рентгенограмма сплава 1.1

Качественная картина распределения циркония (рис. 9) свидетельствует, что последний находится в сравнительно равномерно распределённых карбидных включениях, что подтверждается рентгенофазовыми исследованиями.

Рис. 9. Микрорентгеновский профиль сплава 3.5

Таким образом, экспериментально доказано, что наиболее рациональным восстановителем является алюминиевая крупка, обеспечивающая переход циркония из шлаковой ванны в переплавляемую низкоуглеродистую сталь до 3,0 масс%. При использовании графита количество перешедшего циркония составило 1,29 масс%. Следовательно, подбором составов флюсов с различным содержанием цирконового концентрата возможно получение большой группы цирконийсодержащих машиностроительных сталей, а полученный сплав с максимальным содержанием циркония использовать в качестве ферросплава.

Однако при разработке легирующих электродов в качестве восстановителя использовался порошок графита, так как крупка алюминия не даёт возможности формирования качественного покрытия, а алюминиевая пудра ведёт к развитой пористости наплавляемого металла.

В качестве газо- и шлакообразующей основы покрытий разрабатываемых электродов принято покрытие созданных электродов общего назначения, а для регулировки основности и повышения качества металлургической обработки расплавленного металла - флюоритовый концентрат.

Установлены рациональные структурные составы покрытий, при которых наплавленный металл легируется цирконием до 0,39...0,5 масс%. Экспериментальная проверка проводилась на опытных электродах, химический состав покрытия которых приведён в табл. 9.

Таблица 9

Состав покрытия опытных электродов, масс.%

Компоненты покрытия, масс%

9 О ад О О С-1 о с О О гч б О и и а % о а

и и и. и < N га О о. и. С я-

6,24 0,64 19,8 0,18 0,3 0.7 18,8 1,5 14,3 18,36 12,5 4 3 0,38

Установлено, что технологические свойства опытных электродов высокие. Дуга возбуждается легко и горит устойчиво, чешуйчатость шва незначительная, отделение шлака лёгкое. Коэффициент формы шва находится в пределах 3,5. ..3,8. В табл. 10 показан средний состав металла, сформированного опытными электродами.

Таблица 10

Средний состав металла, наплавленного опытными электродами, масс.%

Компоненты, масс% твёрдость

7л С А1 Мп Си N1 5 Р НИС

0,39 2,1 - 0,25 1.03 0.07 0,15 0,003 0,023 50

Микроструктура наплавленного металла соответствует заэвтектоидной стали с выраженным дендритным строением (рис. 10), со- ; стоящей из перлита с микротвёрдостью НУади 128... 194 и цементита с микротвёрдо- _ стью НУ,,,005 733...928. В верхней и средней зонах наплавки присутствует легированный остаточный аустенит с микротвёрдостью НУода 300...500. Карбидная фаза занимает 60...65 % площади микрошлифа. Микрорент- 1 геноспектральным и рентгенофазовым анали- [ зами в структуре установлено наличие фаз Ре,С, ггС, Ре42г8ь.

Рис. 10. Наплавленный металл х500

Механические свойства легированного цирконием покрытия, сформированного опытным электродом соответствуют свойствам низколегированных сталей типа 50Г, 35Г2,05Г4ДМФ, 18ХГТ и др. Износостойкость превышает износостойкость белых чу-гуновв 1,17 раза.

Получены и исследованы функциональные зависимости системы «состав покрытия - свойства наплавленного металла», позволяющие решать практические задачи по получению металла швов и наплавленных слоев с заданными свойствами:

- для коэффициента износостойкости К „зн :

Укизн=1,08х1+0,9х2+6х3+0,27х1х2+ю,8Х1Х3+7,7х2Хз+85,2Х|Х2Хз+

+0,27х1х2(хгх2)+9,1х1хз(х,-х3)+10,8х2хз(х2-хз); (4)

- для предела прочности при растяжении ов:

уа„ =560х1+530х2+680х3+112,5x,X2-22,5x1xз+67,5x2Xз+2767,5XlX2Xз-

-202,5xlX2(Xl-X2)+67,5XlXз(x1-Xз)+67,5x2Xз(x2-Xз); (5)

- для ударной вязкости а,,:

уа„=183х,+160х2+16х3+150,75Х1Х2-274,5х1Хз-292,5х2х3-875,25x^2x3+

+15,75х1х2(х1-х2)-288х1х3(х1-х3)-310,5х2хз(х2-хз), (6)

где XI- цирконовый концентрат; х2- флюоритовый концентрата; х3- графит.

Адекватность моделей проверялась в точке с координатами: х1 = 40; х2 = 25; х3 = 35. Для отклика содержание циркония в наплавленном металле расчетное значение в проверочной точке составило 0,51 %, опытное - 0,5 масс.%. Проверка по I критерию: 1Расч. - 0,75, ^бл. = 2.2. Для отклика коэффициент износостойкости расчетное значение в проверочной точке составило 7,93, опытное - 7,85. Проверка по I критерию: 1Расч. = 1,6, ^¡,5,, = 2.2. Для отклика предел прочности расчетное значение в проверочной точке составило 700, опытное - 690 МПа. Проверка по I критерию: 1Расч = 1,47, 1табл. = 2.2. Для отклика ударная вязкость расчетное значение в проверочной точке составило 40, опытное - 38 Дж/см2. Проверка по ( критерию: (Расч. = 1,13, ^^ = 2.2. Проверка показала, что уравнения адекватно описывают опытные данные.

В пятой главе аргументирована целесообразность промышленного освоения принципов и технологий создания сварочно-наплавочных материалов на основе комплексного использования минерального сырья Дальневосточного региона. Результаты теоретических и экспериментальных исследований прошли апробацию на промышленных предприятиях.

Для проверки целесообразности промышленного выпуска разработанных электродов общего назначения с покрытиями из местного минерального сырья проведён расчёт себестоимости и срока окупаемости предприятия по их выпуску.

Результаты технико-экономического анализа свидетельствуют о значительной рентабельности проекта. Стоимость разработанных электродов на 13,2 % ниже рыночной. Первоначальные затраты на организацию и освоение производства окупятся через 1,5 года.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана и экспериментально подтверждена методика легирования низкоуглеродистой электродной стали для создания сварочно-наплавочных материалов при электротермических технологиях (сварке, наплавке и переплаве), заключающаяся в непосредственном использовании минеральных ассоциаций, содержащих оксиды легирующих элементов и отличающаяся тем, что учитываются отклонения используемых составляющих шлаковых систем, от систем, предусматриваемых нормативной документацией на изготовление стандартных флюсов и покрытий электродов.

2. Разработаны математические модели и технологии получения легированных сплавов при ручной дуговой сварке и электрошлаковом переплаве на основе комплексного использования минеральных ассоциаций Дальневосточного региона.

3. Созданы керамические флюсы с использованием цирконового концентрата, для получения при электрошлаковом переплаве низкоуглеродистой стали сплавов с содержанием циркония до 3,0 масс.%.

4. Впервые созданы электроды общего назначения с покрытиями из минерального сырья Дальневосточного региона, имеющими по сравнению с качественными стандартными типа УОНИИ13/55 в 1,7 раза меньше ферросплавов, более высокие технологические свойства, лучшую отделимость шлаковой корки. При этом сырьё используется комплексно, без дополнительной технологической переработки. На созданные электроды получены авторские свидетельства.

5. Впервые созданы электроды с покрытиями в которых в качестве легирующего компонента использован цирконовый концентрат, содержащий 7л02. Электроды позволяют формировать наплавленные поверхности при ручной дуговой наплавке с износостойкостью, превышающей износостойкость белых чугунов в 1,2 раза.

6. Исследованы химические, структурные и фазовые составы сплавов, полученных с использованием созданных сварочно-наплавочных материалов. Установлено, что цирконий, находящийся в составе шлаковой ванны, легирует феррит и эвтекто-идный цементит электродной стали, образуя интерметаллид Ре4гг812 и карбидную фазу 2тС.

7. Технико-экономический анализ показал целесообразность выпуска электродов с покрытиями из местного минерального сырья на предприятии, расположенном вблизи от запасов сырья, расчётная годовая прибыль составит более 12 млн. руб. Срок окупаемости проекта - 1,5 года.

Основные положения диссертации

опубликованы в 23 работах, наиболее значимые из которых следующие:

1.Бабенко, Э.Г. Применение новых флюсов из минерального сырья для электрошлаковой наплавки и переплава / Бабенко Э.Г., Колесников М.А., Лихачёв Е.А. Н Упрочняющие технологии и покрытия. - 2008. - № 10. - С. 52-56.

2. Пат. 2107602 РФ 6В23К 35/365. Электродное покрытие / Бабенко Э.Г., Верхо-гуров А.Д., Лихачёв Е.А. РФ заявитель и патентообладатель ИМ ДВО РАН. -95101498/02 заяв. № 95101498; от 31.01.1995, опубл. 27.03.1998, бюл. № 9.

3. Пат. 2196034 РФ 6В23К 35/365. Электродное покрытие/ Бабенко Э.Г., Верхо-туров А.Д., Лихачёв Е.А. РФ заявитель и патентообладатель ИМ ДВО РАН. -2001108041/02 заяв. 26.03.2001, опубл. 10.01.2003 бюл.№1.

4. Пат.2196033 РФ 6В23К 35/365. Электродное покрытие/ Бабенко Э.Г., Верхо-туров А.Д., Лихачёв Е.А. РФ заявитель и патентообладатель ИМ ДВО РАН.-2001107957/02 заяв. 26.03.2001, опубл. 10.01.2003 бюл.№1.

5. Бабенко, Э.Г. Электроды и флюсы общего назначения на базе минерального сырья Дальневосточного экономического района (тезисы). Тезисы докладов научно-технической конференции по проблеме «Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта Дальневосточного региона».Главное управление экономики и развития МПС РФ, Дальневосточное отделение Академии транспорта России. / Бабенко Э.Г. Верхотуров А.Д, Лихачёв Е.А., Назаров М.В. // ДВГАПС, Хабаровск, 1995.

6. Бабенко, Э.Г. Создание электродных покрытий основного типа из минерального сырья Дальнего Востока. Автомобильный транспорт Дальнего Востока. Сборник трудов международной научно-технической конференции / Верхотуров А.Д., Бабенко Э.Г., Лихачёв Е.А Под общ. ред. А.П. Улашкина. // Хабаровск: XI ГУ, 2000, 260 с.

7. Бабенко Э.Г Шлакообразующие компоненты для электродов из минерального сырья Дальневосточного региона // Создание материалов и покрытий при комплексном использовании минерального сырья / Верхотуров А.Д., Бабенко Э.Г., Лихачёв Е.А. - Владивосток: Дальнаука, 1998, 165 с. ¿43-46.

8. Бабенко, Э.Г. Создание новых сварочных материалов и покрытий на основе местного минерального сырья - один из определяющих факторов эффективного развития ремонтного производства железных дорог. «Вопросы совершенствования работы железнодорожного транспорта в условиях реструктуризации отрасли». Сб. науч. тр.: В 2-х т. / Бабенко Э.Г., Лихачёв Е.А. // Дальневосточный гос. ун-т путей сообщения; Под ред. В.Г. Григоренко. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2001. - Том 1.199 с.-С. 97-103.

9. Бабенко, Э.Г. Использование экспериментально-статистических методов при разработке и создании сварочных электродов. Труды Пятой международной научной конференции творческой молодёжи «Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке» / Бабенко Э.Г., Лихачёв Е.А. // том 2 с.89-91. Хабаровск, ДВГУПС 2007г.

10. Бабенко, Э.Г. Комплексное легирование стали цирконием, титаном и вольфрамом с использованием электродов и флюсов на основе минеральных ассоциаций. Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке: тезисы докладов Института тяги и подвижного состава 67-й студенческой научной конференции; под ред. А.З. Ткаченко / Бабенко Э.Г., Лихачёв Е.А., Колесников М.А. // Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2009. - 56 с. С. 8

ЛИХАЧЕВ ЕВГЕНИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ СВОЙСТВ СПЛАВОВ И ПОКРЫТИЙ, ФОРМИРУЕМЫХ ПРИ ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ, СОДЕРЖАЩЕГО ОКСИДЫ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 12.11.2009. Гарнитура Times New Roman. Печать RISO. Усл. печ. л. 1,4. Зак. 335. Тираж 100 экз.

Издательство ДВГУПС 680021, г. Хабаровск, ул. Серышева, 47.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1 ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ НОВЫХ СВАРОЧНО-НАПЛАВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА БАЗЕ КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ.

1.1. Создание новых сварочно-наплавочных материалов на базе местного минерального сырья - перспективное направление в развитии промышленности Дальневосточного региона.

1.2. Особенности микрометаллургических процессов при электрической сварке и наплавке.

1.3. Проблемы разработки новых легированных материалов и наплавленных покрытий на базе многокомпонентного минерального сырья.

1.4. О возможности создания новых сварочно-наплавочных электродов из местного минерального сырья.

1.5. Выводы.

1.6. Цель и задачи исследования.

Глава 2 МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ, МАТЕРИАЛЫ

И ОБОРУДОВАНИЕ.

2.1. Методика исследований.

2.2. Оборудование, используемое для производства и исследования сварочно-наплавочных материалов.

2.2.1. Оборудование для сварки, наплавки и переплава.

2.2.2. Оборудование для подготовки шихтовых материалов.

2.2.3. Оборудование для контроля параметров связующих.

2.2.4. Оборудование для металлографического анализа.

2.2.5. Оборудование для химического и фазового анализов.

2.2.6. Оборудование для анализа физико-механических и эксплуатационных свойств сплавов.

2.3. Материалы, применяемые для создания электродов и флюсов.

2.3.1. Металлические материалы.

2.3.2. Неметаллические материалы.

2.4. Выводы.

Глава 3 ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ПОКРЫТИЙ ЭЛЕКТРОДОВ

ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ ДЛЯ РУЧНОЙ СВАРКИ НА БАЗЕ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ

ДАЛЬНЕВОСТОЧНОГО РЕГИОНА.

ЗЛ. Постановка задачи.

3.2. Разработка состава шихты покрытий.

3.3. Установление функциональных зависимостей системы «состав покрытия-свойства наплавленного металла».

3.4. Состав, структура и свойства металла, наплавленного опытными электродами.

3.5. Сравнительная оценка сварочно-технологических свойств опытных электродов и УОНИИ13/55.

3.6. Выводы.

Глава 4 РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЛЕГИРУЮЩИХ ФЛЮСОВ И ПОКРЫТИЙ ЭЛЕКТРОДОВ НА ОСНОВЕ ЦИРКОНОВОГО КОНЦЕНТРАТА.

4.1. Постановка задачи.

4.2. Исследование возможности перехода циркония из минерального сырья в переплавляемую низкоуглеродистую электродную сталь.

4.3. Исследование составов структур и свойств сплавов, полученных с использованием флюсов на основе цирконового концентрата.

4.4. Формирование шихты покрытий легирующих электродов.

4.5. Состав, структура и свойства металла, наплавленного опытными электродами.

4.6. Выводы.

ГЛАВА 5 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВЫПУСКА ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ С ПОКРЫТИЯМИ ИЗ МЕСТНОГО МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ.

5.1. Формирование себестоимости электродов.

5.2. Оценка экономической эффективности и финансовых результатов проекта.

Современная действительность характеризуется крайне высокими темпами разработки и внедрения новых материалов, призванных обеспечить решение сложных технических проблем, вызванных современным научно-техническим прогрессом. Особенно это стало наглядно во второй половине XX века, так как именно новые материалы стали ключевым звеном, определяющим успехи инженерных решений в космической, авиационной, атомной промышленности, электронике. При этом были получены не только материалы с улучшенными физико-химическими и эксплуатационными свойствами на основе известных материалов, но и материалы с принципиально новой структурой и свойствами: конструкционная керамика, аморфные и наномате-риалы, пластические массы и др. Отмеченное в полной мере относится и к сварочно-наплавочным материалам, призванным обеспечивать изготовление, упрочнение и поддержание в течение длительного периода работоспособности современных технических устройств.

Сварочно-наплавочные технологии являются одними из ведущих, призванных решать современные задачи материального производства и способствовать прогрессу в промышленности, строительстве, на транспорте. В настоящее время наиболее широкое применение находит электрическая сварка плавлением, которая даёт возможность осуществлять не только монтажные операции, но и формировать на изношенных поверхностях деталей покрытия с повышенными эксплуатационными свойствами.

Растущие затруднения в обеспечении исходными.сырьевыми материалами и высокие затраты на расширение металлургического производства требуют пристального внимания к проблеме разработки ресурсосберегающих технологий во всех отраслях промышленного производства. Задача заключается в том, чтобы из определённого количества исходного сырья получить максимальное количество продукции (в том числе и сварочно-наплавочных материалов) с более высоким качеством и наименьшими затратами. На современном этапе перед человеческим обществом возник целый ряд проблем материального производства. Это, прежде всего, истощение минеральных ресурсов и ухудшение экологической обстановки, которые поставили перед материаловедением ряд насущных вопросов и наметили стратегические направления в области создания и производства материалов:

- комплексное безотходное использование минерального сырья;

- разработка и освоение прогрессивных, экологически чистых технологий получения конструкционных, инструментальных и сварочных материалов из минерального сырья без его глубокой технологической переработки;

- приближение технологий получения материалов к местам добычи сырья путём создания гибких, быстро перестраивающихся мини-предприятий.

Работы ведущих материаловедов в области комплексного использования сырья (Н.П.Лякишева, Г.П.Швейкина, Ю.В.Цветкова, В.А.Резниченко, Г.В.Самсонова, А.Д.Верхотурова и др.) позволили получить ряд обнадёживающих результатов, что актуально для Дальневосточного региона, обладающего большими запасами уникального сырья, но не имеющего промышленной базы для производства материалов. В результате минеральное сырьё отправляется в центральные районы страны (а зачастую и в зарубежные страны), а Дальний Восток закупает готовые материалы (в том числе и сва-рочно-наплавочные) по высоким ценам. В Дальневосточном экономическом районе имеются некоторые мощности по производству электродов, однако полномасштабный их выпуск отсутствует. В связи с этим представляет значительный интерес производство сварочно-наплавочных материалов с использованием местного минерального сырья, содержащего цирконий, хром, вольфрам, бор, титан и др.

Одним из направлений решения проблемы может быть создание сварочных материалов на основе полного безотходного использования сырья, содержащего оксиды легирующих элементов без выделения последних в чистом виде высокозатратными экологически вредными технологиями, и последующим использованием таких материалов для формирования наплавленных поверхностей с высокими эксплуатационными свойствами. Поэтому приближение технологий получения непосредственно к местам добычи сырья является актуальной задачей более полного освоения сырьевых ресурсов страны.

Таким образом, можно отметить, что в настоящее время обозначается новое направление - создание конструкционных, инструментальных и свароч-но-наплавочных материалов непосредственно из минерального сырья без его глубокой технологической переработки. Особо следует отметить значимость получения из местного минерального сырья Дальневосточного региона сва-рочно-наплавочных материалов ввиду большого их потребления всеми отраслями и наличия значительных запасов сырья, входящего в составы шлако-и газообразующих, стабилизирующих, защитных, легирующих и других необходимых компонентов сварочных флюсов и покрытий электродов.

Целью диссертационной работы является установление закономерностей формирования состава, структуры и свойств сплавов при электротермических процессах (сварке и наплавке) на основе минерального сырья, содержащего оксиды легирующих элементов, с разработкой технологии повышения их служебных характеристик.

В соответствии с поставленной целью основными задачами исследования являются:

- разработка блок-схемы повышения физико-химических и эксплуатационных свойств сплавов, формируемых электротермическими технологиями на основе комплексного использования минеральных ассоциаций Дальневосточного региона;

- разработка технологии создания легирующих флюсов и электродных покрытий с использованием в качестве легирующей составляющей цирконо-вого концентрата без его технологической переработки;

- установление обобщающих закономерностей формирования составов, структур и свойств сплавов и покрытий на основе исследования взаимосвязей систем «технология-сырьё-материал-свойства»;

- создание электродов общего назначения с покрытиями из минерального сырья Дальневосточного региона;

- создание новых флюсов и электродов с использованием в качестве легирующего компонента цирконового концентрата, обеспечивающего легирование электродной низкоуглеродистой стали при электротермических технологиях;

- изучение взаимосвязей состава, структуры и свойств сплавов и покрытий, полученных при электрической сварке, наплавке и переплаве с использованием разработанных флюсов и электродов;

- промышленная апробация созданных сварочно-наплавочных материалов при восстановлении деталей технических устройств, эксплуатируемых в условиях ударных нагрузок, вибраций и интенсивного износа.

Основные разделы диссертации в 1993-1996 г.г. выполнялись по планам государственной межрегиональной научно-технической программы «Дальний Восток России», проект 1.16 «Использование минерального сырья Дальневосточного региона для легирования сплавов и восстановления деталей машин и механизмов прогрессивными способами сварки и наплавки».

В 2000-2002 г.г. исследования осуществлялись по планам программы научно-технического сотрудничества железных дорог, вузов МПС регионов Сибири, Дальнего Востока и СО РАН по совершенствованию перевозочного процесса и технических средств, при обеспечении снижения эксплуатационных расходов и эффективного использования материальных и энергетических ресурсов на 2000-2002 г.г., тема П2000/1-10.2 «Создание и внедрение сварочно-наплавочных материалов из минерального сырья Дальневосточного региона для восстановления деталей подвижного состава».

Научная новизна работы:

- установлено, что при переплаве низкоуглеродистой сварочной проволоки электротермическими технологиями с использованием цирконового концентрата происходит её легирование цирконием;

- впервые установлены закономерности легирования в зависимости от массового соотношения в шлаковой ванне цирконового концентрата и восстановителя;

- обоснован выбор восстановителя, обеспечивающего максимальный переход циркония из концентрата в переплавляемую низкоуглеродистую сварочную проволоку при электродуговой сварке и электрошлаковом переплаве;

- сформулированы научно-обоснованные технологические решения по синтезу состава флюсов и электродных легирующих покрытий, заключающиеся в непосредственном использовании минерального сырья, содержащего оксиды циркония;

- впервые исследованы состав, структура и эксплуатационные свойства легированных цирконием сплавов, полученных при электрической сварке и электрошлаковом переплаве с использованием разработанных флюсов и электродных покрытий на базе минерального сырья Дальневосточного региона.

Достоверность полученных результатов приведённых в диссертации базируется на использовании известных теоретических разработок по металлургическим процессам сварки плавлением, синтеза металлов из оксидных фаз, обширном экспериментальном материале, полученном автором в результате многолетних исследований, хорошей сходимости результатов теоретических и экспериментальных исследований и подтверждаются результатами производственных испытаний созданных сварочно-наплавочных материалов.

Практическая значимость работы:

1. Получены и запатентованы две марки новых электродов общего назначения с покрытиями из минерального сырья Дальневосточного региона, позволяющие формировать сварочные швы и наплавленные поверхности со свойствами, превышающими свойства, получаемые с использованием стандартных качественных электродов типа УОНИИ13/55.

2. Получены легирующие сварочно-наплавочные электроды с покрытиями, в которых в качестве легирующего компонента использован цирконовый концентрат, содержащий 52 масс.% Zr02 без его глубокой технологической переработки.

3. Впервые созданы керамические флюсы на основе цирконового концентрата позволяющие легировать переплавляемую низкоуглеродистую проволоку Св-08 цирконием до 3 масс.%.

4. Разработаны технологии получения керамических флюсов и электродов с безотходным использованием минерального сырья Дальневосточного региона, в том числе содержащие оксиды легирующих элементов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Методика создания легирующих флюсов и электродных покрытий на основе цирконового концентрата, содержащего оксиды циркония без выделения его в чистом виде. Методика базируется на научном обосновании полученных экспериментальных данных о взаимосвязях параметров системы «технология-сырьё-материал» и полном безотходном использовании минерального сырья Дальневосточного региона

2. Электроды общего назначения с покрытиями на основе комплексного использования минерального сырья Дальневосточного региона, что позволяет не только уменьшить стоимость их производства, полнее использовать сырьевые запасы, но и повысить качество швов и покрытий.

3. Новые легирующие флюсы и электродные покрытия, созданные на основе комплексного использования цирконового концентрата.

4. Сплавы и покрытия изделий, полученные с использованием разработанных флюсов и электродных покрытий на основе цирконового концентрата, с содержанием циркония 0,39 . 3,0 масс.% и обладающие высоким уровнем физико-химических и эксплуатационных свойств. Сплавы с содержанием циркония 2,5 . 3,0 масс.% могут быть использованы в качестве основы ферросплавов для микролегирования сталей.

Апробация работы: Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на: XXXVIII Всероссийской научно-практической конференции «Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта в новых условиях развития Дальневосточного региона» (Хабаровск, 1993г); Всероссийской научно-практической конференции по проблеме «Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта Дальневосточного региона» (Хабаровск, 1995г); Всероссийской научно-практической конференции «Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта Сибири и Дальнего востока» (Хабаровск, 1997г); Международной научно-технической конференции «Автомобильный транспорт Дальнего Востока» (Хабаровск, 2000г); 43-й Всероссийской научно-практической конференции учёных транспортных вузов, инженерных работников и представителей академической науки. «Современные технологии — железнодорожному транспорту и промышленности» (Хабаровск 22-23 октября 2003г); Четвёртой международной научной конференции творческой молодёжи «Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке» (12-14 апреля. Хабаровск. 2005г); Шестой международной научно-практической конференции «Проблемы транспорта Дальнего Востока» (57 октября. Владивосток, 2005г); Пятой международной научной конференции творческой молодёжи «Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке» (17-19 апреля. Хабаровск2007г); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке» (22-24 апреля. Хабаровск2009г).

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 23 работах, из которых одна в журнале, рецензируемом ВАКом, получено 3 патента.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и приложения. Содержит 134 страницы машинописного текста, 43 таблицы, 46 рисунков и список литературы из 142 наименований.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана и экспериментально подтверждена методика легирования низкоуглеродистой электродной стали для создания сварочно-наплавочных материалов при электротермических технологиях (сварке, наплавке и переплаве), заключающаяся в непосредственном использовании минеральных ассоциаций, содержащих оксиды легирующих элементов и отличающаяся тем, что учитываются отклонения используемых составляющих шлаковых систем, от систем, предусматриваемых нормативной документацией на изготовление стандартных флюсов и покрытий электродов.

2. Разработаны математические модели и технологии получения легированных сплавов при ручной дуговой сварке и электрошлаковом переплаве на основе комплексного использования минеральных ассоциаций Дальневосточного региона.

3. Созданы керамические флюсы с использованием цирконового концентрата, для получения при электрошлаковом переплаве низкоуглеродистой стали сплавов с содержанием циркония до 3,0 масс.%.

4. Впервые созданы электроды общего назначения с покрытиями из минерального сырья Дальневосточного региона, имеющими по сравнению с качественными стандартными типа УОНИИ 13/55 в 1,7 раза меньше ферросплавов, более высокие технологические свойства, лучшую отделимость шлаковой корки. При этом сырьё используется комплексно, без дополнительной технологической переработки. На созданные электроды получены авторские свидетельства.

5. Впервые созданы электроды с покрытиями в которых в качестве легирующего компонента использован цирконовый концентрат, содержащий ZrOi. Электроды позволяют формировать наплавленные поверхности при ручной дуговой наплавке с износостойкостью, превышающей износостойкость белых чугунов в 1,2 раза.

6. Исследованы химические, структурные и фазовые составы сплавов и покрытий, полученных с использованием созданных сварочно-наплавочных материалов. Установлено, что цирконий, находящийся в составе шлаковой ванны, легирует феррит и эвтектоидный цементит электродной стали, образуя интерметаллид Fe4ZrSi2 и карбидную фазу ZrC.

7. Технико-экономический анализ показал целесообразность выпуска электродов с обмазками из местного минерального сырья на предприятии, расположенном вблизи от запасов сырья, расчётная годовая прибыль составит более 12 млн. руб. Срок окупаемости проекта — 1,5 года.

1. Бабенко, Э.Г. Разработка новых сварочных материалов на основеминерального сырья Дальневосточного региона: Научная монография. Текст. /Э.Г. Бабенко, А.Д. Верхотуров. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС; Владивосток: ДВО РАН, 2000. - 144 е.: ил.

2. Конарчук В.Е.,. Восстановление автомобильных деталей: технология иоборудование Текст./. Конарчук В.Е , Чигринец А.Д., Голяк O.JL, Шоцкий П.М. М.: Транспорт, 1995.-303 с.

3. Полянский С.В. О состоянии технологического оборудования дляизготовления сварочных электродов. Текст. // Сварочное производство. -1999. -№7. —с.41-42.

4. Бабенко Э.Г. Сварочно-наплавочные материалы из минерального сырья

5. Дальневосточного экономического района Текст. / Э.Г. Бабенко, А.Д. Верхотуров // Наукоемкие технологии и проблемы их реализации в производстве. Сб. статей по материалам международного семинара. — Хабаровск: Изд-во Хаб. гос. техн. ун-та, 1996. С.65-69.

6. Объяснительная записка к обзорной карте месторождений строительныхматериалов Хабаровского края масштаба 1:1500000 Текст./ Министерство геологии РСФСР, Геологический фонд РСФСР, Москва 1987, 329с.

7. Охотников В. А. Материал оведческие аспекты использованиярудоминерального сырья Амурской области для разработки электродных покрытий. Текст./ Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Благовещенск 1998.

8. Бабенко Э.Г. Опытные флюсы для наплавки деталей подвижного состава

9. Бабенко Э.Г. К вопросу изготовления электродов на железных дорогах

10. Пат.2087287 мки 6В23К 35/365. Электродное покрытие Текст./ Бабенко

11. Э.Г., Верхотуров А.Д. (Россия) №95102996; заяв.03.03.95; опубл.20.08.97. Бюл.№23.

12. Бабенко Э.Г. , К вопросу использования минерального сырья

13. Дальневосточного региона для изготовления керамических легирующих флюсов Текст./ Бабенко Э.Г., Кузьмичев Е.Н. // Молодежь и научно-технический прогресс: материалы конф. Владивосток: изд.ДВГТУ 1998 с.135-137

14. Шевкаленко В. Л. Деколонизация горнодобывающей промышленности

15. Дальнего Востока путь к рыночной экономике Текст.// Экономическая жизнь Дальнего Востока. - 1993 . -№ 1(2). - С. 101-109.

16. Ерохин А.А. Металлургия сварки Текст./ Сварка в машиностроении; Подред. Г.А. Николаева. -М.: Машиностроение, 1978. С.62-97.

17. Походня И.К. Влияние режима сварки на температуру капель электродногометалла. Текст./ И.К. Походня, В.Н. Гарпенюк // Автоматическая сварка. -1969. -№ 1.-С. 27-28.

18. Фрумин Н.И. Автоматическая электродуговая наплавка. Текст./ Харьков:1. Изд-во ГНТИ, 1961. 136 с.

19. Думов, С.И. Технология электрической сварки плавлением Текст. / С.И.1. Думов. Л., 1987.-461 с.

20. Металлургия дуговой сварки. Процессы в дуге и плавление электродов

21. Текст./ Под ред. И.К. Походни. Киев: Наукова думка, 1990. - 348 с.

22. Макаренко, В.Д. Модель переноса электродного металла при ручнойдуговой сварке Текст. / В.Д. Макаренко, С.П. Шатило // Сварочное производство. 1999. — № 7. - С.3-5.

23. Сварка и резка в промышленном строительстве: Справ. Текст./ Под ред.

24. Б.Д. Малышева. М.: Стройиздат, 1980. - 782 с.

25. Сварка в машиностроении: Справ. Текст./ Под ред. Н.А. Ольшанского. —

26. М.: Машиностроение, 1978. 504 с.

27. Лычко И.Н. Технология сварки и наплавки конструкций из углеродистых илегированных сталей Текст./ И.Н. Лычко, С.В. Егорова, А.Н. Сафонников // Электрошлаковая сварка и наплавка; Под. ред. Б.Е. Патона. — М.: Машиностроение, 1980. С. 285-395.

28. Ивочкин И.И. Электрошлаковая сварка с применением порошкообразногоприсадочного металла Текст.// Сварочное производство.-1972.-№ 5. — С.37-38.

29. Патон, Б.Е. Электрошлаковая технология Текст. / Б.Е. Патон, A.M. Макара,

30. И.В. Новиков. Киев: Знание, 1976. -276 с.

31. Дакуорт, Д. Электрошлаковый переплав Текст. / Д. Дакуорт, Д. Хойл. -М.:1. Металлургия, 1973. 283 с.

32. Прядко Л.Ф. Принципы прогнозирования физико-химических свойствматериалов/Л.Ф. Прядко, Ю.А. Куницкий-Киев: Изд-во КПИ, 1996-102с.

33. Гуляев А.П. Металловедение. Текст./ М.: Металлургия, 1986. 544 с.

34. Лахтин, Ю.М. Материаловедение Текст. / Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева.

35. М.: Машиностроение, 1990. 528 с.

36. Кузьмин, Б.А. Металлургия, металловедение и конструкционные материалы

37. Текст. / Б.А. Кузьмин, А.Й. Самохоцкий, Т.М. Кузнецов. М.: Высш. шк., 1977.-304с.

38. Самсонов Г.В. Электронная локализация в твердом теле Текст./ Г.В.

39. Самсонов, И.Ф. Прядко, Л.Ф. Прядко М.: Наука, 1976. - 339 с.

40. Лазаренко Н.И. Электроискровое легирование металлических поверхностей.

41. Текст./ М.: Машиностроение, 1976. — 44 с.

42. Верхотуров А.Д. Формирование поверхностного слоя металлов приэлектроискровом легировании. Текст./ Владивосток: Дальнаука, 1955. — 323 с.

43. Верхотуров А.Д. Наука о материалах: задачи и проблемы Текст.// Вестник

44. ДВО РАН. 1996.-№3.-С. 88-101.

45. Бабенко, Э.Г. Основные аспекты транспортного минералогическогоматериаловедения Текст. / Э.Г. Бабенко, А.Д. Верхотуров, В.Г. Григоренко Владивосток: Дальнаука, 2004. - 224 с.

46. Подгаецкий, В.В. Сварочные шлаки Текст. / В.В. Подгаецкий, В.Г.

47. Кузьменко. Киев: Наук, думка, 1988. - 252 с.

48. Korber, F. Die Grundlagen der Desoxydation mit Mangen und

49. Siitzium Текст. / F. Korber, W. Oeksen // Mitt. Keiser-Wilhelm Gnst. Eisenforschung, 1933.-136 p.

50. Крамаров, А.Д. Физико-химические процессы производства стали Текст. /

51. А.Д. Крамаров. М.: Металлургиздат, 1954. - 200 с.

52. Петров, Г.Л. Теория сварочных процессов Текст. / Г.Л. Петров, А.С.

53. Тумарев. М.: Высшая школа, 1977. - 392 с.

54. Галинич В.И. Исследование активности МпО и Si02 в сварочных флюсах

55. Текст.// Сварочные флюсы и шлаки. — Киев: Наукова думка, 1974. — С. 6385.

56. Ерохин, А.А. Кинетика металлургических процессов дуговой сварки Текст.

57. А.А. Ерохин. М.: Машиностроение, 1964. - 378 с.

58. Николис, Г. Познание сложного Текст. / Г. Николис, И. Пригожий. М.:1. Мир, 1991.-286 с.

59. Темкин, М.И. Смеси расплавленных солей как ионные растворы Текст. /

60. М.И. Темкин //Физическая химия. 1946. - № 1. - С. 105-110.

61. Владимиров, JI.П. Термодинамические расчеты равновесия металлургических реакций Текст. / Л.П. Владимиров,- М. Металлургия, 1970.528 с.

62. Баталии, Г.И. Термодинамика жидких сплавов на основе железа Текст. /

63. Г.И. Баталии. Киев: Вища школа, 1982. -132 с.

64. Есин, О.А. Применение различных моделей теории растворов красплавленным солевым системам Текст. / О.А. Есин, И.Т. Сывалин, Б.М. Ленинских // Физическая химия и электрохимия расплавленных солей и шлаков.-1968.-№ 1.-С. 4-12.

65. Кожеуров, В.А. Термодинамика металлургических шлаков Текст. / В.А.

66. Кожеуров. Свердловск: Металлургиздат, 1955. - 164 с.

67. Крешов, А.И. Термодинамическая активность компонентов сварочныхшлаков Текст. /А.И. Крешов, Л.П. Мойсов, Б.П. Бурылев //Автоматическая сварка. 1982. - № 1. - С. 72-73.

68. Пригожий, И.С. От существующего к возникающему Текст. / И.С.

69. Пригожий. М.: Наука, 1985. - 327 с.

70. Fuller, B.R. Sinergetics/B.R. Fuller Текст.-N.Y.: MacMillan, 1982.-350р.

71. Моисеев, H.H. Алгоритмы развития Текст. / Н.Н. Моисеев. М.: Наука;1987.-202с.

72. Хакен, Г. Синергетика: Иерархия неустойчивостей в самоорганизующихсясистемах Текст. / Г. Хакен. М.: Мир, 1985. -419 с.

73. Эбелинг, В. Образование структур при необратимых процессах Текст. / В.

74. Эбелинг. М.: Мир, 1979. - 279 с.

75. Хакен, Г. Информация и самоорганизация: Макроскопический подход ксложным системам Текст. / Г. Хакен. М.: Мир, 1991. - 240 с.

76. Гленсдорф, П. Термодинамическая теория структуры устойчивости ифлуктуации Текст. / П. Гленсдорф, И.С. Пригожий. М.: Мир, 1973.-280 с.

77. Климентович, Ю.Л. Турбулентное движение и структура хаоса: новыйподход к статистической теории открытых систем Текст. / Ю.Л. Климон-тович. М.: Наука, 1990. - 320 с.

78. Кайзер, Д. Статистическая термодинамика неравновесных процессов

79. Текст. /Д. Кайзер. -М.: Мир, 1990. 608 с.

80. Сабуров, В.П. Синергетика: новые технологии получения и свойстваметаллических материалов Текст. / В.П. Сабуров. М.: Изд-во ИМЕТ АН СССР, 1991.-51 с.

81. Инжекционная металлургия Текст. / К. Ивасаки, К. Ямада, Т. Усуи и др.

82. М.: Металлургия, 1990. 246 с.

83. Верхотуров, А.Д. Наука о материалах: задачи и проблемы Текст. // Вестник

84. ДВО РАН. 1996.-№3.-С. 88-101.

85. Верхотуров, А.Д. Материаловедение электродных материалов дляэлектроэрозионной обработки: Препринт Текст./. — Владивосток: Изд-во Дальнаука, 1997. 27 с.

86. Николенко, С.В. Создание новых электродных материалов сиспользованием минерального сырья и самофлюсующихся добавок для электроискрового легирования деталей машин Текст./. Автореф. дис. канд. техн наук / ИМ ДВО РАН. Хабаровск, 1996. - 24 с.

87. Верхотуров, А.Д. Комплексное использование минерального сырья впорошковой металлургии Текст. / А.Д. Верхотуров, Н.В. Лебухова. -Владивосток: Дальнаука, 1998. 116 с.

88. Бабенко, Э.Г. Особенности формирования покрытий на металлах методомэлектроискрового легирования Текст. / Э.Г. Бабенко, А.Д. Верхотуров // Научное издание. — Владивосток: Дальнаука, 1998. — 89 с.

89. Подчерняева, И.А. Научные основы формирования композиционныхпокрытий из тугоплавких соединений с использованием минеральногосырья при лазерном и электроэрозионном легировании Текст. Автореф. дис. д-ра техн. наук / КГУ. Киев, 1991. - 34 с.

90. Создание материалов и покрытий при комплексном использованииминерального сырья Текст.: Тр. ИМ ХНЦ ДВО РАН. Владивосток: Дальнаука, 1998. - 165 с.

91. Верхотуров А.Д. Материаловедение электродных материалов дляэлектроэрозионной обработки. Текст./ Владивосток: Дальнаука, 1996 — 33с.

92. Верхотуров А.Д. Комплексное использование минерального сырья впорошковой металлургии Текст./ А.Д. Верхотуров, Н.В. Лебухова. -Владивосток: Дальнаука, 1998. 116 с.

93. Зедгинидзе И.Г. Планирование эксперимента для исследованиямногокомпонентных систем. Текст./ М.: Наука, 1976. 390 с.

94. Адлер Ю.П., Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий

95. Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский. Текст./ М.: Наука, 1971. — 237 с.

96. Scheffe Н. Experiments with Mixtures. Текст./ J. Roy. Statist. Soc., 1958, Ser.1. B, 20, № 2 344 p.

97. Спиридонов A.A. Планирование эксперимента при исследовании иоптимизации технологических процессов Текст./ А.А. Спиридонов, Н.Г. Васильев. — Свердловск: Изд-во УПИ им. С.М. Кирова, 1975. 140 с.

98. Адлер Ю.П. Предпланирование эксперимента. Текст./М:3нание, 1978.-72 с.

99. Верхотуров А.Д. Создание материаловедческого центра в Дальневосточномрегионе России Текст.// Создание материалов и покрытий при комплексном использовании минерального сырья: Тр. ИМ ХНЦ ДВО РАН. — Владивосток: Дальнаука, 1998. — С. 6—11.

100. Цветков Н.И. Природно-ресурсный потенциал Дальнего Востока Текст.//

101. Экономическая жизнь Дальнего Востока 1993. № 1(2). - С. 70-83.

102. Ферсман А.Е. Комплексное использование ископаемого сырья. Текст./ JL:

103. Изд-во АН СССР, 1932. 92 с.

104. Резниченко В.А. Комплексное использование месторождений Нижнего

105. Приангарья Текст./ В.А. Резниченко, В.И. Соловьев, А.А. Морозов, А.Ю. Синадский // 2-й Международный симпозиум. Проблемы комплексного использования руд — СПб., 1996. С. 23-27.

106. Резниченко В.А. Комплексное использование руд Текст./ В.А. Резниченко,

107. И.А. Корязин, А.А. Морозов, Н.В. Серова // 2-й Международный симпозиум. Проблемы комплексного использования руд. СПб - 1996. —1. C. 102-104.

108. Верхотуров А.Д. Наука о материалах: задачи и проблемы Текст.// Вестник

109. ДВО РАН. 1996. —№ 3. - С. 88-101.

110. Резниченко А.А. Комплексное использование руд и концентратов Текст./

111. A.А. Резниченко, М.С. Липихина, А.А. Морозов. -М.: Наука, 1989. 179 с.

112. Тумарев А.С. Комплексное восстановление и окисление элементов Текст.//

113. Проблемы металлургии. М.: Изд-во АН СССР, 1953, - с. 33-64.

114. Верхотуров А.Д., Кинетика углетермического восстановления датолитовогоконцентрата Текст./ А.Д. Верхотуров, В.Л. Бутуханов, Н.В. Лебухова,

115. B.М. Ивахнишин // Порошковая металлургия. 1993. — № 6. — С. 61-65.

116. Никифоров В.А. Проблемы переработки бедных гюбнеритовых руд наконечные вольфрамовые продукты Текст./ В.А. Никифоров, М.В. Мохосоев, Е.В. Золтоев и др. // Материалы Всесоюзн. конф. по развитию производительных сил Сибири. Новосибирск, 1980. - С. 43.

117. Золтоев Е.В. Физико-химические основы и технология комплекснойпереработки низкосортного вольфрамового сырья на основе электроплавки. Текст./Автореф. дис. канд. техн. наук. — М., 1985. — 28 с.

118. Комплексное использование минерального сырья Дальнего Востока Текст./

119. Сб. науч.тр.ИГД ДВО РАН-Владивосток: Изд-во ДВО АН СССР, 1990.-159с.

120. Агошков М.И. Развитие идей и практики комплексного освоения недр

121. Текст./ М.: Наука, 1982. - 118 с.

122. Врублевский А.А. Минеральное сырье Дальнего Востока России Текст.//

123. Наукоемкие технологии и проблемы их реализации в производстве: материалы междунар. семинара. Хабаровск: Изд-во ХГТУ, 1996. - С. 4045.

124. Комплексное использование минерального сырья Забайкалья Текст./ Тр.

125. БИЕН. Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 1992. - 150 с.

126. Богданов Е.И. Шлихи россыпных месторождений — новый источник сырьядля порошковой металлургии Текст./ Е.И. Богданов, А.Д. Верхотуров, И.А. Подчерняева // Колыма. 1987. - № 2. - С. 3-5.

127. Ласкорин Б.Н. Безотходное производство в металлургии Текст./ Б.Н.

128. Ласкорин, В.И. Чалов М.: Металлургия, 1988. - 72 с.

129. Резниченко В.А. Комплексное использование сырья — фундаментальнаяпроблема металлургии Текст.// Металлы. — 1987. № 5. — С. 26-37.

130. Снуриков А.П. Комплексное использование минеральных ресурсов вцветной металлургии. Текст./ М.: Металлургия, 1986. 384 с.

131. Манохин А.И. Решение проблемы комплексного использования сырья вметаллургии Текст./ А.И. Манохин, Н.А. Ватолин, В.А. Резниченко // Изв. АН СССР. Металлы. 1981. -№ 2. - С. 3-14.

132. Ри Хосен. Влияние компонентов на свойства жидкой фазы иструктурообразование синтетических чугунов. Текст./ Хабаровск: Изд-во ХГТУ, 1997. 149 с.

133. Ри Хосен. Технология наплавки ферровольфрама Текст./ Ри Хосен, С.Н.

134. Химухин, Е.В. Попова, Э.Х. Ри, Е.В. Муромцева, К.Ю. Шапошников // Создание материалов и покрытий при комплексном использовании минерального сырья: Тр. ИМ ДВО РАН. Владивосток: Дальнаука, 1998. — С. 142-143.

135. Резниченко В.А. Научные основы комплексного использования сырья вметаллургии тугоплавких металлов Текст./ В.А. Резниченко, И.А Карязин, А.А. Морозов и др. // И.П. Бардин и отечественная металлургия. М.: Наука, 1983.-С. 99-106.

136. Резниченко В.А. Комплексное использование сырья в технологиитугоплаких металлов Текст./ В.А. Резниченко, А.А Паланги, В.И. Соловьев. М.: Наука, 1988. - 240 с.

137. Алагузов А.Х. Переработка черновых шеелитовых промпродуктовликвационной плавкой Текст./ А.Х. Алагузов, Е.Е. Коробанов, С.К. Манабаева // Комплексное использование минерального сырья.-1989.-№10.-С. 29.

138. Анфилогова JI.A. Обогащение и металлургия полезных ископаемых Текст./

139. JI.A. Анфилогова, А.П. Надольский, Е.Г Сафонова: Тр. ИТУ. Иркутск: Изд-во ИТУ, 1970. - С. 73-74.

140. Верхотуров А.Д. Применение титаномагнетитов в электродных материалахдля электроискрового легирования Текст./ А.Д. Верхотуров, И.А.

141. Подчерняева, В.А. Гордиенко и др. // Порошковая металлургия. — 1998. — № 11.-С. 20-25.

142. Лякишев, Н.П. Новые металлургические процессы и материалы Текст. /

143. Н.П. Лякишев. М.: Наука, 1991.-328 с.

144. Подчерняева И.А. О возможности получения лазерных покрытий сиспользованием минерального сырья Текст./ И.А. Подчерняева, А.Д. Панасюк, А.Д. Верхотуров и др. // Физика и химия обработки материалов. 1990.-№4.-С. 63-69.

145. Коваленко B.C., Лазерная наплавка порошковыми композиционнымиматериалами на безвольфрамовой основе Текст./ B.C. Коваленко, И.А. Подчерняева, В.П. Дятел и др. // Технология и организация производства. — 1989.-№ 1.-С. 17-20.

146. Богданов, Е.И. Шлихи россыпных месторождений — новый источник сырьядля порошковой металлургии Текст. / Е.И. Богданов, А.Д. Верхотуров, И.А. Подчерняева // Колыма. 1987. - № 2. - С. 3-5.

147. Бабенко, Э.Г. Патент 2196033 Россия, МКИ В 23 К 35/365 Шихтаэлектродного покрытия Текст. /Э.Г. Бабенко, Е.А. Лихачев, А.Д. Верхотуров (Россия). № 2001107957/02 Заяв. 26.03.2001; Опубл. 10.01.2003. Бюл. № 1.

148. Бабенко, Э.Г. Создание новых покрытий электродов из минерального сырьядля формирования наплавленного металла, легированного вольфрамом Текст. / Э.Г. Бабенко, А.Д. Верхотуров, А.В. Лукьянчук // Перспективные материалы. 2004. - №3. - С. 82-87.

149. Кузьмичев Е.Н. Повышение ресурса деталей подвижного состава,восстанавливаемых с применением керамических флюсов на основе шеелита. Текст./ Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Хабаровск, ДВГУПС 2002.

150. Петров Г.Л. Сварочные материалы. Текст./ М.: Машиностроение, 1972.280 с.

151. Объяснительная записка к обзорной карте месторождений строительныхматериалов Приморского края масштаба 1:1000000 Текст./ Министерство геологии РСФСР, Геологический фонд РСФСР, Москва 1987, 456с.

152. Объяснительная записка к обзорной карте месторождений строительныхматериалов Амурской области масштаба 1:1500000 Текст./ Министерство геологии РСФСР, Геологический фонд РСФСР, Москва 1987, 253с.

153. В.Г.Лозовой. Сырьевая база России для производства сварочныхэлектродов. Текст.// Монтажные и специальные работы в строительстве. №6, 1995, с.9-17

154. ГОСТ 4416-73 Мрамор для сварочных материалов Текст.

155. ГОСТ 4421-73 Плавиковошпатовый концентрат Текст.

156. Колесников А.А. Синергетические методы управления сложнымисистемами: Теория системного синтеза. Текст. / М.: Ком Книга, 2006 — 240с.

157. Марочник электродов для дуговой сварки и наплавки. Текст./

158. Изд.Центрального бюро технической информации, Ленинград, 1964, 185с.

159. Туркин П.С. Расчет состава и коэффициента веса легирующего покрытияэлектродов. Текст.// Сварочное производство. №12, 1965,с26-28.

160. Любич А.И. Основные принципы выбора газошлакообразующей системыпокрытия электродов основного типа. Текст. ./Любич А.И., Макаренко В.Д., Чернов В.Ю // Сварочное производство. №12, 1989,с20-23.

161. Мойсов Л.П. Физико-химические основы создания новых сварочныхматериалов. Текст./ Мойсов Л.П., Бурылев Б.П. -Ростов-на-Дону, 1993, 120с.

162. Новик Ф.С. Оптимизация процессов технологии металлов методамипланирования экспериментов. Текст./ Новик Ф.С., Арсов Я.М.:-М. Машиностроение, София: Техника, 1980. 304с.

163. Глазов, В.М. Микротвердость металлов Текст. / В.М. Глазов, В.Н

164. Вигдорович М.: Металлургия, 1962. - 224 с.

165. Алешин, Н.П. Контроль качества сварочных работ Текст. / Н.П. Алешин,

166. В.Г. Щербинский. -М.: Высш. шк., 1986. 207 с.

167. Богомолова, Н.А. Практическая металлография Текст. М.: Высш. шк.,1978.-272 с.

168. Бартельс, Н.А. Металлография и термическая обработка металлов Текст. /

169. Н.А. Бартельс. М-Л: Изд-во гос. науч.-техн. об-ва, 1932.-376с.

170. Приборы и методы физического металловедения: Справ. Текст. / Под ред.

171. Ф. Вейнберга. М.: Мир, 1973. - 427 с.

172. Подгаецкий В.В. Сварочные флюсы. Текст./Подгаецкий В.В., Люборец

173. И.И. -Киев: Технша, 1984.- 167с.

174. Сварочные материалы для дуговой сварки. Текст./ Справочник в 2-х томахпод ред.Н.Н.Потапова. М., изд.«Машиностроение» 1993

175. Демянцевич В.П. Металлургические и технологические основы дуговойсварки. Текст./М-Л: МАШГИЗ, 1962. -295с.

176. Пат.2107602 мки 6В23К 35/365. Электродное покрытие Текст./ Бабенко

177. Э.Г., Верхотуров А.Д., Лихачев Е.А. (Россия) заяв. №95101498; от 31.01.1995, опубл. 27.03.1998, бюл.№9.

178. Пат.2196034 мки 6В23К 35/365. Электродное покрытие Текст./ Верхотуров

179. А.Д., Лихачев Е.А. (Россия) заяв. №2001108041; от 26.03.2001, опубл. 10.01.2003, бюл.№1.

180. Арзамазов Б.Н., Макарова В.И., Мухин Г.Г. и др. Материаловедение.

181. Текст./ Под общей редакцией Б.Н.Арзамазова и Г.Г.Мухина. М.: изд.МГТУ им.Баумана, 2004г., -648с.

182. Burgess, G. К. and R. W. Woodward. Manufacture and Properties of Steel

183. Plates Containing Zirconium and Other Elements. Текст./ Bureau of Standards, Tech. Papers, no. 207, v. 16, 1921—1922 (1922), pp. 122—176.

184. Гудремон Э. Специальные стали. В 2 т. Текст./. М.: Машиностроение, 1960.- 967 с.

185. Федорченко И.М. Основы порошковой металлургии. Текст./Федорченко

186. И.М., Андреевский Р.А. -Издательство АН УССР, Киев, 1961, -420с.