автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Разработка и создание покрытий сварочно-наплавочных электродов на основе вольфрамосодержащего минерального сырья

На правах рукописи

ЛУКЬЯНЧУК АЛЕКСАНДР ВЛАДИМИРОВИЧ

РАЗРАБОТКА И СОЗДАНИЕ ПОКРЫТИЙ СВАРОЧНО-НАПЛАВОЧНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ НА ОСНОВЕ ВОЛЬФРАМОСОДЕРЖАЩЕГО МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ

Специальность 05.02.01 — Материаловедение (машиностроение)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Комсомольск-на-Амуре — 2006

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

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Б а беи к о Эдуард Гаврилович

Официальные оппоненты:

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

кандидат технических наук, доцент Ьахматов Павел Вячеславович

Ведущая организация:

Институт материаловедения Хабаровского научного центра Дальневосточного отделения Российской Академии наук

Защита диссертации состоится 22 декабря 2006 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.092.01 в Государственном общеобразовательном учреждении высшего профессионального образования "Комсомольски й-на-Амуре государственный технический университет" по адресу: 681013, г. Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина 27, КнАГТУ.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Комсомол ьского-на-Амуре государственного технического университета.

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

Автореферат разослан 21 ноября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент Фр^х^у^' А.И. Пронин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Стратегическим направлением материаловедения современного периода в условиях интеграции экономики России в международное экономическое пространство является получение новых материалов с повышенными физико-химическими и эксплуатационными свойствами. Не менее важное значение имеет разработка ресурсосберегающих, экологически чистых, экономически целесообразных технологий их получения. Это касается и сварочно-наплавочных технологий, широко используемых в промышленности, строительстве, на транспорте при создании, эксплуатации и ремонте технических устройств.

В настоящее время, при восстановлении повсеместное предпочтение отдается электрической сварке плавящимися электродами, которая позволяет производить 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 дуговой сварке металла, как правило, используются один из двух вариантов;

- легированный присадочный материал и нелегирующий флюс или покрытие электрода;

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

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

Новым направлением в области легирования наплавленных поверхностей при электрической дуговой 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 - сварщиков (Е.О.Патона, Б.И. Медовара, БД .Малышева, А.А.Ерохина, А.И.Акулова, Г.А. Николаева, ГЛ. Петрова, К.К. Хренова И .В. Зуева и других) и материаловедов (Н.П. Лякишева, Ю.В. Цветкова, Г.В. Самоонова, АЛ- Верхотурова, Г.П. Швейкина, В.А. Резниченко, ИЛ. Подчерняевой, Э.Г. Бабенко, Ри Хооена и др.) позволили получить ряд существенных результатов. Однако представления о формирова-

нии высококачественных легированных покрытий 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 электродных покрытий на основе такого сырья с последующим формированием наплавленных поверхностей изделий с высоким уровнем физико-химических и эксплуатационных свойств. Такой подход позволяет создавать в отдаленных районах Дальневосточного региона собственную базу (ми ни заводы, малые предприятия) для производства легирующих электродов.

Актуальность работы определяется важной, имеющей существенное значение для экономики страны задачей создания прогрессивных, экологически чистых, энергосберегающих и безотходных технологий при электродуговой сварке и наплавке 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," Ха 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 повышение эксплуатационных свойств деталей машин наплавкой электродами с покрытиями на основе вольфрам ©содержащего минерального сырья.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

- разработка методики создания и математической модели синтеза шихты электродных покрытий на основе минерального сырья, содержащего оксиды легирующих элементов;

- исследование и выбор наиболее рациональных восстановителей для синтеза шихты легирующих покрытий электродов;

- разработка технологической схемы и создание легирующих электродов на основе минерального сырья, содержащего оксиды легирующих элементов, без его глубокой технологической переработки;

- исследование взаимосвязей состава, структуры и свойств легированных слоев, полученных при электрической сварке с использованием разработанных электродов;

- промышленная апробация созданных электродов на деталях, работающих в условиях интенсивного трения, ударных нагрузок и вибрации.

Научная новизна работы:

- исследованы особенности восстановления вольфрама из шеелитового концентрата в зависимости от типа восстановителя и вида электротермической технологии. Обоснован выбор восстановителя, обеспечивающий максимальный переход вольфрама нз шеелитового концентрата в переплавляемую низкоуглеродистую сварочную проволоку;

- изучены закономерности легирования наплавляемого металла при ручной дуговой сварке электродами с покрытиями нз минерального сырья, содержащего оксиды легирующих элементов, позволяющие оптимизировать массовый состав шихты таких покрытий;

- сформулированы научно-обоснованные решения по синтезу шихты электродных покрытий, заключающиеся в непосредственном использовании минерального сырья, содержащего оксиды легирующих элементов.

Практическая значимость работы:

- разработан, изготовлен и апробирован ряд керамических флюсов на основе шеелитового концентрата, позволяющих при электрошлаковом переплаве низкоуглеродистой стали получать вольфрамовые ферросплавы, полуфабрикаты для инструментальных сталей, конструкционные стали, стали с особыми свойствами;

- предложен способ и технология дающие возможность полного перехода вольфрама в переплавляемую сталь за счет повторного использования шлаков;

- разработаны наплавочные электроды для ручной дуговой сварки на основе шеелитового концентрата, позволяющие получать сплавы специального назначения с содержанием вольфрама до 14 мас.% и износостойкостью превосходящей износостойкость стали Р18;

- разработаны наплавочные электроды для ручной дуговой сварки с добавками шеелитового концентрата, позволяющие получать покрытия с содержанием вольфрама 2-7 мас.%, обладающие высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами;

- применение при ручной дуговой наплавке легирующих электродов с шее-литовым концентратом в покрытии дает возможность повысить ресурс восстановленных деталей в 2,5 - 3 раза;

- промышленной апробацией созданных электродов установлено, что нх технологические свойства соответствуют требованиям, предъявляемым к электродам для наплавки углеродистых и низколегированных сталей согласно ГОСТ 9466-75*, ГОСТ 9467-75* и ГОСТ 10051-75*. Механические свойства наплавленного металла соответствуют свойствам сплавов, сформированных электродами ОЗН-ЗООМ, рекомендованными к использованию "Инструкцией по сварочным и наплавочным работам при ремонте тепловозов, электровозов, электропоездов и дизель-поездов".

Основные положения, выносимые на защиту:

- методика синтеза легирующих флюсов и покрытий на основе минерального сырья, содержащего оксиды легирующих элементов, заключающаяся в непосредственном н комплексном его использовании для создания сварочнси-наплавочных материалов;

- математическая модель, алгоритм и технология получения легированных покрытий при ручной дуговой сварке и наплавке на основе многокомпонентных минеральных ассоциаций;

- состав покрытий электродов из минерального сырья Дальневосточного региона, позволяющий наплавлять на изделиях поверхности с содержанием вольфрама до 14 мас.%;

- способ, дающий возможность полного перехода вольфрама в переплавляемую электродную сталь за счет повторного использования шлаков на основе многокомпонентного минерального сырья.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на: 43-й Всероссийской научно-практической конференции "Современные технологии - железнодорожному транспорту и промышленности" (Хабаровск, 22*23 октября 2003 г.); IV Международной научной конференции творческой молодежи "Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке" (Хабаровск, 12-14 апреля 2005 г.); шестой международной научно-практической конференции "Проблемы транспорта Дальнего Востока" (Владивосток, 5-7 октября 2005 г.); восьмом краевом конкурсе-конференции молодых ученых и аспирантов "Наука - Хабаровскому краю" (Хабаровск, 17 января 2006 г.); 44-й Всероссийской научно-практической конференции "Современные технологии - железнодорожному транспорту и промышленности" (Хабаровск, 25-26 января 2006 г.); международном симпозиуме "Принципы и процессы создания неорганических материалов" (Третьи Самсоновские чтения) (Хабаровск, 12-15 апреля 2006 г.); региональной научно-технической конференции творческой молодежи "Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования" (Хабаровск, 18-19 апреля 2006 г.).

Автор выражает благодарность заслуженному деятелю науки Российской Федерации, доктору технических наук, профессору Верхотурову А.Д., кандидату технических наук Кузьмичеву E.H., Лихачеву Е.А. за оказанную помощь в постановке экспериментов, за консультации при написании н представлении диссертационной работы к защите.

Публикации. Основные материалы исследований опубликованы в 10 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и приложений. Содержит 150 страниц машинописного текста, включая 32 таблицы, 50 рисунков и список литературы из 121 источника.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

В первой главе приведены особенности формирования состава, структуры и свойств наплавленного металла при ручной дуговой сварке н наплавке, рассмотрены методологические и технологические проблемы получения легирующих сварочно-наплавочных электродов, изложены основные концепции создания электродных покрытий с использованием многокомпонентных минеральных ассоциаций, содержащих оксиды легирующих элементов, без выделения последних в чистом виде.

Анализ литературных источников показал, что в последние годы все больший интерес материаловедов привлекает использование природных минеральных ассоциаций в качестве исходных компонентов при производстве новых материалов, в том числе и сварочно-наплавочных. Изучению проблем комплексного использования минерального сырья для создания последних и формированию на их основе покрытий с повышенными эксплуатационными свойствами внимания уделяется недостаточно. Работы в этом направлении косят единичных характер.

Результаты изучения технологий и особенностей сварочных металлургических процессов позволили установить, что при ручной сварке и наплавке материал сердечника электрода от начала его плавления и до полной кристаллизации постоянно находится в контакте с жидким шлаком, образующимся при плавлении электродных покрытий, защищающих металл сварочной ванны от вредного воздействия воздушной среды и обеспечивающим его металлургическую обработку. Высокий градиент температур и большое накопление тепла в ограниченном объеме 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, бадделеито-вый и другие концентраты. Подобные концентраты помимо оксидов легирующих элементов (вольфрам, бор, цирконий и др.) содержат СаО, N^0, ЭЮг, ^гО, К2О и т.д. Одним из наиболее ценных видов минерального сырья для производства легирующих электродов является шеелитовый концентрат. В своем составе он содержит вольфрам, широко применяемый для получения сталей, работающих в тяжелых условиях вибраций и ударных нагрузок, в производстве твердых, износостойких, жаропрочных и инструментальных сплавов, в электротехнике, радиоэлектронике, химической промышленности, космических и военных технологиях и других отраслях.

Наш основной тезис создания легирующих электродных покрытий базируется на исследовании системы "технология-сырье-материал". Актуальность такого тезиса наглядно видна на примере Дальневосточного экономического рай-

она, обладающего значительными запасами минерального сырья, пригодного для производства легирующих электродов, но не имеющего необходимой базы для его переработки. Поэтому наиболее прогрессивным решением следует считать разработку и внедрение относительно простых технологий получения электродов с покрытиями 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.

Анализ литературных источников показал, что в настоящее время общепринятые методики по созданию электродов с легирующими покрытиями отсутствуют, Большинство работ основывается на изучении квазиравновесных физико-химических процессов, формирующих равновесные структуры в условиях стремления системы к минимуму свободной энергии. В тоже время сведения о термодинамических свойствах компонентов сложных шлаковых систем практически отсутствуют. Обычно имеются сведения только о высокотемпературных термодинамических свойствах чистых элементов и об их активности в шлаковых системах.

Решение задачи создания новых материалов при ручной дуговой сварке и наплавке основывается на более привлекательном, на наш взгляд, подходе, сформулированном доктором технических наук, профессором Э.Г. Бабенко и базирующийся 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 отлнчие 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 модели, которые связывают свойства со всеми теми переменными, от которых эти свойства зависят, то есть первоосновой является анализ структурных составляющих системы "технология - сырье - легирующие электроды - наплавленный металл" и принцип комплексного использования минерального сырья, содержащего оксиды легирующих элементов.

При ручной дуговой сварке при расплавлении электродного покрытия образуется шлаковая ванна, которая защищает жидкий металл от внешней среды, поддерживает на необходимом уровне технологические характеристики сварочного процесса, участвует в формировании состава, структуры и свойств наплавленного металла, дает возможность легировать переплавляемый металл

сердечника, что является одним из предопределяющих факторов при получении новых сплавов и покрытий.

Многокомпонентный состав шлаковой ванны обуславливает ее многофункциональность и многовариантность взаимодействий, как между ее составляющими, так и с элементами электродного и основного материала.

Ведущая роль в системе отводится жидкому шлаку и расплавленным основному и электродному металлам с определенным набором химических элементов, активность которых зависит от температуры и времени протекания реакций.

Усложняют процесс формирования швов и покрытий высокая активность химических элементов в условиях больших градиентов температур, непрерывно меняющийся состав сварочной ванны, наличие обратимых реакций и т.д. В связи с этим качественно решить проблему получения заданных свойств наплавляемых поверхностей с использованием сложного, многокомпонентного минерального сырья существующими в настоящее время методами, основанными на анализе квазиравновесных физико-химических процессов, практически не возможно.

В отличие от принятой практики, когда прогнозирование ведется по одному - двум чистым легирующим элементам, использование экспериментально-статистических методов позволяет при неполном знании механизмов явлений, происходящих в сложной сварочной ванне, строить и анализировать математические модели, связывающие свойства со всеми теми переменными, от которых эти свойства зависят, а по результатам анализа прогнозировать параметры создаваемого материала.

Решение задачи осуществлялось по методике, блок-схема которой представлена на рис.1. В упрощенном виде она рассматривает аналитическую цепь "технология - сырье - покрытия электродов - сплавы" и включает шесть этапов: постановку задачи; выбор минерального сырья для синтеза шихты электродных покрытий; исследование и выбор наиболее значимых компонентов; разработку и исследование опытной партии электродов; разработку математической модели системы "состав шихты покрытий — свойства наплавленного материала"; получение (с использованием разработанных электродов) легированных наплавленных слоев с прогнозируемыми свойствами.

Первый этап предусматривает постановку и анализ задачи с позиций ее актуальности, возможности удовлетворения потребностей в материалах с заданными эксплуатационными свойствами.

На втором этапе проводится выбор минерального сырья для создания легирующих покрытий электродов. Решение задачи предлагается базировать на принципах: принцип основного легирующего элемента; принцип совместимости технологии и сырья; принцип комплексности использования сырья.

При выборе наиболее значимых компонентов шихты покрытий на третьем этапе используется метод анализа априорной информации и ранжирования факторов по степени их влияния на выходные параметры, что дает возможность выявить наиболее существенные входные параметры при минимальном числе предварительных экспериментов.

| Банк данных по сырью —| Принципы выбора |-

Ь*

совместимости технологии и сырья

комплексности использования

достаточность сырь» в региона

Компоненты

обеспечивающие технологические свойства

-с

легирующие

восстановители и раскисл егтслн

г

| величина фракций"!

Постановка задачи

X

Выбор сырья

I

Исследование и выбор наиболее значимых

компонентов

+ -----

Создание и исследование опытной партии электродов

Анализ априорной информации

—| Технологии и способы |

_| Металлургические процессы

—| Способы легирования | Методы подобия | Расчет режимов |

Разработка математической модели системы «состав-свойства покрытий»

Выбор технологии

изготовлении

Получение и исследование легированных покрытий с заданными свойствами

Выбор типа модели

Установление входных и выходных параметров

Определение рабочих диапазонов входных _параметров_

Выполнение экспериментов, _расчет функций

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

Задачей четвертого этапа является создание опытных ("базовых") составов покрытий электродов. Решение зааачи осуществляется с привлечением методов подобия. Завершается этап проведением "головного" (предварительного) эксперимента для проверки стабильности функционирования системы "технология-сырье", определения технологичности созданного сварочно-наплавочного материала и его соответствия требованиям нормативной документации.

Пятый этап предусматривает получение легированных швов и покрытий на основе "базовых" сварочно-н ал лавочных материалов. Для возможности формирования заданных свойств разрабатывается математическая модель системы "состав шихты - свойства сплавов и покрытий".

На шестом этапе предусматривается получение сплавов и покрытий с использованием разработанных сварочно-наплавочных материалов.

Отмеченная методика дает возможность учитывать при синтезе шихты покрытий значительное число входных параметров. Однако, увеличение последних ведет к существенному возрастанию количества предварительных экспериментов. Так, например, при трех входных параметрах, число предварительных экспериментов составляет одиннадцать, а при четырех — двадцать один. Поэтому при формировании блока входных параметров, число последних следует сократить до минимума, но без ущерба на достоверность выходных факторов. Для объективного отображения результатов исследования необходимо, чтобы модель формирования шихты включала только те входные факторы, которые оказывают наиболее существенное влияние на свойства наплавляемых покрытий, т.е. на выходные параметры.

При исследовании крайне сложных процессов, реализуемых в сварочной ванне, приходится учитывать значительное число входных параметров, оказывающих влияние на свойства получаемого сплава, причем степень влияния этих факторов различна и зачастую лишь небольшое их число оказывает существенное воздействие на выходные параметры. Поэтому проблема состоит в том, чтобы выделить и идентифицировать доминирующие факторы на "шумовом фоне" всех остальных.

Для решения подобной задачи предлагается использовать методы, которые позволяют выявить существенные факторы с помощью относительно небольшого числа экспериментов. К их числу относятся, например, метод анализа априорной информации и ранжирования факторов по степени их влияния на выходную величину.

При решении задач прогнозирования свойств получаемых швов и покрытий при ручной электрической сварке легирующие шлаковые системы на основе многокомпонентных минеральных ассоциаций описывались формулой линейной регрессии 3-ей степени. Проверка адекватности математического описания осуществлялась по критерию Фишера (F-критерию).

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 объемом 40*50* 100 мм3. В качестве источников питания использовались выпрямители ВДУ-1601 и ВС-500. Металлографический анализ покрытий проводился с помощью микроскопов ЕС МЕТАМ РВ-22, ММР-3, ММУ-3, ПМТ-3. Состав полученных материалов изучался на микроанализаторе "МАР-З", массанализаторе "ЭМАЛ-2" и рентгеноспектральном анализаторе "СПЕКТРОСКАН MAKC-GV 4071". Исследование элементного состава полученных сплавов проводилось на растровом электронно-зондовом микроскопе IXA-810 (IEOL, Япония) с приставкой элек-троннекз он дового микроанализатора - рентгеновского спектрометра EDS (Великобритания) с волновой дисперсией. Для анализа физико-механических и эксплуатационных свойств покрытий использовались следующие приборы: для измерения твердости - ТШ2М, ТК2 и ТП2; для определения склонности металла к разрушению - маятниковый копер 2010 КМ-30; при испытаниях на растяжение - машина МР500; для исследования износостойкости - машина МИ402.

В третьей главе представлены результаты исследований и выбор наиболее значимых входных параметров шлаковой системы, а также вида восстановителя, обеспечивающего наиболее полный переход вольфрама из шлаковой ванны, на основе шеелитового концентрата, в переплавляемую низкоуглеродистую сварочную проволоку Св-08А.

Разработанной методикой и алгоритмом создания легированных покрытий предусматривается на начальном этапе, для сокращения количества предварительных экспериментов, осуществление оценки значимости влияния входных факторов на свойства наплавляемых покрытий, т.е. на выходные параметры. На основании систематизации априорной информации и результатов предварительных экспериментов с использованием метода ранжирования установлено, что наибольшее влияние на степень легирования оказывают количество легирующей составляющей, а также тип и количество восстановителя в составе шихты электродного покрытия.

Для экспериментальных исследований влияния типа и количества восстановителей на переход вольфрама использовался электрошлаковый переплав низ-коуглероднстой проволоки (С < 0,1 мас.%) при токах 380...420 А и напряжении 40. ..45 В. Данный электротермический способ был принят в связи с тем, что в процессе реализации переплава создаются благоприятные условия для легирования проволоки компонентами, находящимися в шлаковой ванне: значительная глубина последней (40,. .60 мм), что увеличивает время контакта капли металла и шлака в жидком состоянии; стабильность процесса; постоянство температуры (2100°С) в зоне процесса; хорошее перемешивание шлака и др. Анализировались алюминий, ферромарганец, ферросилиций и графит.

При структурной организации флюсов со всеми видами восстановителей в качестве основы использовался шеелитовый концентрат, содержащий до 60 мас.% \УО). Для повышения технологичности сварочной ванны вводился СаР2. Составы опытных флюсов приведены таб!л. I.

Таблица 1

Состав опытных флюсов, мас.% с восстановителями: ферросилиций (О.Ф.2), ферромарганец (О.Ф.З), алюмнннй (О.Ф.4), графит (О.Ф.5)

Мерка флика т), С СО, СаО СаР1 ГеМя ГеЯ ИЮг Л1 р*>1 ■по. ГО Прочие

О.Ф.2 42,(М - 19 гт - 14 2,«8 - 1,16 здз 0,14 0.42 0.43 1,27

О.ФЗ 41,73 - 0„Ч 15,83 19 2.87 II),5 - где - 1,15 «1 0,14 «.41 0.41 1,3

О.Ф.4 43,12 - 0.6 1&ЗЭ 19 1,97 - - 2,95 ва 1,18 3.32 о.и 0,43 0,44 и«

О.Ф.З 4Ц2 9,7 0,59 16,02 19 2,9 - - 2,»9 - 1,16 3,25 0,14 0,42 0,43 иа

Установлено, что наиболее эффективным из традиционных восстановителей является ферросилиций, а наименее эффективным ферромарганец. Количество перешедшего вольфрама в наплавленный металл при использовании этих флюсов составило, соответственно, 18,8 и 2,87 мас.% (рис.2).

Анализ химического состава шлака после переплава показал в них существенные колебания остаточного вольфрама, что вызвано различной степенью возгонки оксида 1УОз при использовании разных типов восстановителей (табл.2).

Отмечено, что, несмотря на более высокую активность алюминия и графита (по сравнению с ферросплавами) с их наличием количество перешедшего вольфрама из флюсов существенно меньше. Это вызвано тем обстоятельством, что отмеченные компоненты в состав шихты вводились в виде мелкодисперсных порошков способствующих интенсивному окислению последних в ходе электротермического процесса. При переплаве стали под опытными флюсами, в шихту которых алюминий вводился в виде стружки с размером частиц 0,1...0,3 мм и графит в виде крупки с фракцией 0,4...0,65 мм количество вольфрама в сплаве увеличилось в первом случае в 3,7 раза, а во втором - в 2 раза и составило 20,6 и 11,4 мас.% соответственно. При этом наблюдается резкое уменьшение количества легирующего элемента в оставшихся посте переплава шлаках (1,53 и 8,38 мас.%).

Таблица 2

Химический состав шлаков, оставшихся после

переплава с использованием опытных флюсов_

Марка флюса Количество элемента, %

1Г 5/ 5 Р Ре Си Са

О.Ф.2 2,37 3,47 0.116 0,483 5,2 0,043 25,9

О.ФЗ 31,3 2,24 0,192 0,919 3,8 С,058 18,7

О.Ф.4 15,5 2,21 0,153 0,652 4,73 0,037 22,6

О.Ф.5 17,42 2.64 0,553 0,979 5,46 0,049 21,3

В работе показана возможность повторного использования после переплава шлака. В этом случае он дробится, просеивается через сито с номером 0,315 и является основой шихты флюса. В качестве восстановителя вводится ферросилиций. В результате переплава под таким флюсом количество оставшегося вольфрама в шлаке составило менее 0,1 мас.% (табл.3).

Таблица 3

Химические составы опытного сплава н шлака после переплава под опытным флюсом

Материал Количество элемента, %

¡V Я Мп 5 Р Ге Са

сплав 2 Л 1,18 0.424 0,0154 0,209 >90 -

шлак 0,0865 4,45 • 0,135 0,402 6,64 29,8

Микроструктура сплава с наибольшим количеством вольфрама (20,6 мас.%) состоит из легированных вольфрамом феррита с микротвердостью

ОФ. 2 ОФ. 5 ОФ.* ОФ. 5 Мария опытгюга ^мидо

Рис. 2. Количество вольфрама в металле и шлаке при различных составах опытных флюсов

Нр= 141-197 НУ и перлита с Нц= 198-208 НУ. Рентгенофазовым анализом установлены интерметаллиды Ре2Ш (рис, 3). Сканирование в отраженных электронах (рис.4) показало фазовую неоднородность сплава: в точках 2 и 3 превалирует вольфрам (71-89 мас.%) и железо (12-20 мас.%), что подтверждает данные рентгенофазового анализа о наличии в сплаве интерметаплидов и ограниченных твердых растворов Ре (\У) н W(Fe).

2-ГЪ«1а - ЗсяМ

Рис. 3. Фазовый состав сплава, содержащего 20,6 мас.% вольфрама

Рис. 4. Микроструктура сплава содержащего 20,6 мас.% вольфрама, полученная в отраженных электронах, ><60

Сплавы, подобные отмеченному, могут быть использованы в качестве ферросплавов при выплавке легированных вольфрамом конструкционных сталей или, после переплава с добавлением углерода, молибдена и небольшого количества ванадия - в качестве быстрорежущих.

Стали, полученные с повторным использованием шлаков, могут использоваться после термообработки в качестве низко- и среднелегированных конструкционных.

Четвертая глава посвящена разработке легирующих электродов для ручной дуговой наплавки. Исследовано влияние различных восстановителей и относительной массы покрытия на переход вольфрама из шеелитового концентрата в наплавляемый металл. Установлены функциональные зависимости свойств получаемого материала от состава покрытия электрода и его относительной массы.

При создании электродов на основе шеелитового концентрата использовались восстановители (ферросилиций, алюминий, графит), оказавшиеся наиболее эффективными при электрошлаковом переплаве. Экспериментальная проверка разработанных электродов показала, что в условиях ручной дуговой наплавки (в отличие от электрошлакового переплава) наиболее эффективным восстановителем вольфрама, находящегося в составе покрытия шеелитового концентрата, является графит. Это связано значительными отличиями микрометаллургических процессов, протекающих в сварочных ваннах при ручной и электрошлаковой технологиях, что соответствует результатам многочисленных исследований В.Г. Самсонова, А.Д. Верхотутова, И.А. Подчерняевой и других авторов, доказавших существенное влияние технологии на состав и свойства получаемого материала. Далее в порядке снижения восстановительных способностей следуют алюминиевая пудра и ферросилиций. Следует отметить, что технологичность электродов, содержащих в своем составе графит, несколько ниже, чем у электродов с ферросилицием и алюминиевой пудрой. В процессе сварки, ввиду высокой активности графита, происходят бурные реакции, сопровождающиеся более высокими потерями присадочного материала на разбрызгивание и угар.

Для оценки эффективности восстановления вольфрама из шеелитового концентрата нами был введен условный параметр восстановления Я,ягт=1Риг,11 ЛУ^, рассчитанный как отношение массовых долей вольфрама в наплавленном И7«™ и присадочном материалах. При его определении условно принималось, что наплавляемые слои формируются за счет присадочного материала, который включает в себя металл сердечника электрода и вольфрам, присутствующий в покрытии электрода.

При использовании в качестве восстановителя ферросилиция в количестве 7-9 мас.% параметр восстановления достигает 0,46-0,48. С применением 9-11 мас,% алюминиевой пудры П^^54-0,56, что на 14 % выше, чем в электродах с ферросилицием. Однако наиболее высокис значения получены при использовании а качестве восстановителя порошка графита. Так при содержа-

нии в шихте покрытия электрода 14-16 мас.% графита параметр восстановления составляет 0,61 - 0,63, что на 11 и 24 % выше, чем с применением, соответственно, алюминиевой пудры и ферросилиция.

Согласно анализу априорной информации н данных ранжирования факторов, влияющих на степень легирования наплавленного металла, помимо типа и доли восстановителя в шихте, значительное влияние оказывает количество в шихте легирующей составляющей.

При производстве электродов для ручной дуговой сварки количество легирующей составляющей в покрытии можно увеличивать либо за счет повышения ее процентного содержания в шихте, либо за счет увеличения относительной массы (толщины) покрытия.

Анализ результатов исследований показал, что относительная масса покрытия электрода существенно влияет на степень легирования наплавленного металла (рис.5). Однако при увеличении коэффициента массы покрытия параметр восстановления снижается (рис. 6). По нашему мнению это обусловлено тем, что одновременно с увеличением толщины покрытия на электроде повышаются затраты энергии для его расплавления.

О 10 10 30 40 50 60 ТО 80 90 Относительная масса покрытия, %

Рис,5. Зависимость содержания вольфрама в наплавленном металле от относительной массы покрытия электродов

0 10 20 30 «I 50 «0 ТО #0 90 Относительная масси покрытия, %

Рнс.б. Зависимость коэффициента восстановления вольфрама от относительной массы покрытия электродов

Анализ структуры и свойств полученных покрытий показывает, что сплавы, полученные с использованием электродов на основе шеелитового концентрата, содержащие в качестве восстановителя графит, имеют более высокие физико-механические и эксплуатационные свойства. Это связано с тем, что углерод, восстанавливая вольфрам, дополнительно легирует наплавляемый металл. В результате комплексного легирования низкоуглерсщистого присадочного материала вольфрамом и углеродом образуется сплав, состоящий из твердых и износостойких фаз - легированных перлита и цементита, интерметаллидов н карбидов.

Экспериментально доказано, что при увеличении относительной массы покрытия электродов на основе шеелитового концентрата переход вольфрама в

наплавляемый металл увеличивается (до 14 мае, %), что дает возможность формировать высоколегированные покрытия с особыми физико-механическими и эксплуатационными свойствами.

По результатам проведенных головных экспериментальных проверок опытных электродов с разработанной шихтой из минерального сырья, на следующем этапе исследований устанавливались функциональные зависимости свойств получаемого материала от состава покрытия электрода и его относительной массы.

На первом этапе были получены функциональные зависимости для электродов на основе шеелитового концентрата. Созданные электроды дают возможность при ручной сварке и наплавке легировать низкоуглероднстую электродную проволоку вольфрамом до 14 мае. % и получать на изделиях покрытия специального назначения.

Как показывает анализ литературных источников, среди машиностроительных материалов значительную группу составляют специальные стали, имеющие глубокую прокаливаемость, с содержанием вольфрама от 0,5 до 4,0 мас.% и углерода 0,5...0,7 мас.%.

При создании электродов, дающих возможность формировать при сварке и наплавке подобные сплавы за основу шихты покрытий была принята шихта электродов общего назначения из минерального сырья Дальневосточного региона, а в качестве легирующего компонента добавлялась смесь шеелитового концентрата и графита.

При решении задач по установлению математических моделей функций «состав - свойства» создаваемых покрытий в качестве входных переменных факторов принимались количество легирующей добавки (х,), масса покрытия относительно металла сердечника (х2), а в качестве выходных — количество вольфрама (у№), параметр восстановления вольфрама (упюя), твердость (унв) и износостойкость наплавленного металла (уюн).

Для получения функций откликов, связывающих состав шихты покрытий электродов со свойствами наплавленного металла, и нахождения факторного пространства был разработан план проведения активного эксперимента для {4,4} решетки, после реализации которого установлены математические зависимости:

— для содержания вольфрама

уг = 3,8696-0.13897*, -0.24347*,+ 0,000133*/ + 0,000715*^ + + 0.0147*,*, +0,00001*,' -0,000126*/*! -0,0000284*,*,' -0,00000055*,'

— для параметра восстановления

=. 0,544 + 0,01684*, + 0,0151*, - 0,00005266*,1 - 0,0002141*] - 0,0002292*;*, -- 0,000005667*,' + 0,000006516*'*, - 0,000001345*,*,' + 0,000001621*;

— для твердости

Уш = 455,54 - 8,3067*, - 31,6484*, - 0,1752*,1 + 0,33298** + + 1,251*,*,-0,001*/+ 0,002774*,**,-0,01476*,*,* + 0,001294*®

- для износостойкости

у,м -3,6222 - 0,04446*, -0,2366*, -0.00Ш5*,1 + 0,002347*^ + 0,006248*,*, + + 0,00002667*'-0,00005497*,'*,-0,00001279*,-0,00001125*;

Полученные зависимости были использованы для построения контурных кривых поверхностей откликов (рис. 7), позволяющих решать практические задачи по созданию покрытий электродов, составом которых можно в широких пределах регулировать свойства наплавленного металла и получать с их помощью покрытия и швы с заданными свойствами.

30 35 40 45

Количество легирующей добавки, %

30„ 35 40 , 45

Количество легирующей добавки, /о

30 Ъ 40 .45

Количество легирующей добавки, %

Рис.7. Контурные кривые поверхностей откликов: а - содержания вольфрама в наплавленном металле, мас.%; 6 - параметра восстановления вольфрама; в - твердости наплавленного металла, НВ; г - износостойкости наплавленного металла относительно стали PIS

Экспериментальная проверка возможности получения легированных покрытий с прогнозируемыми свойствами проводилась на электродах выбранных по рис.7, в состав покрытий которых вводилось 33% легирующей добавки при относительной массе покрытия 43%. Предполагалось получить наплавленный металле содержанием вольфрама 3,3-3,9 мас.% и твердостью 315-325 НВ.

Изучены химический состав и механические свойства наплавленного металла, приведенные в табл.4, из которой видно, что количество вольфрама перешедшего из шлаковой ванны составляет 3,39 %. Механические свойства соответствуют прогнозируемым.

Таблица 4

Химический состав и механические свойства опытного сплава _

Химический состав, мае % Предел прочности <?„ МПа Ударная вязкость кси, Дж/смз Твердость, НВ

С Si Мп W S Р

0,3-0,35 0,536 0,765 3,39 0,02 0,03 588-640 56-58 321

Микроструктура сплава (рис.8) представляет собой смесь легированных феррита сНц= 107-227 HV и перлита сН„ = 98-274 HV.

Таким образом, экспериментальные исследования показали, что вольф рамсодержащий шеелитовый концентрат может быть использован в качестве легирующей добавки шихты покрытий электродов, с помощью которых можно наплавлять слои с содержанием вольфрама 2-7 мас.%, твердостью 200-580 НВ и износостойкостью относительно стали Р18 -0,123-0,993. При этом в качестве сердечника электрода используется низкоуглеродистая сварочная проволока Св08А, а покрытие практически полностью состоит из минерального сырья Дальневосточного региона, которое не требует какой-либо предварительной технологической переработки.

В пятой главе рассчитана себестоимость одной из марок разработанных электродов, которая составляет 35099,42 рублей за тонну. В тоже время стоимость электродов ОЗН-ЗООМ, рекомендуемых для использования на железнодорожных предприятиях составляет 82000 рублей за тонну. В результате, при замене электродов ОЗН-ЗООМ на разработанные годовой экономический эф-

Рис. 8. Микроструктура опытного сплава, х800

фект для одного депо при годовой потребности в электродах 17 тонн составит до 800000 рублей.

Результаты исследований позволили осуществить на предприятиях железнодорожного транспорта, в частности локомотивного депо ст. Вяземская, апробацию разработанных легирующих электродов. Детали, восстановленные с использованием разработанных легирующих электродов в настоящее время проходят опытную эксплуатацию и показывают положительные результаты.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана н экспериментально подтверждена методика синтеза легирующих флюсов и электродных покрытий на основе минерального сырья, содержащего оксиды легирующих элементов для создания сварочно-наплавочных материалов.

2. Разработана математическая модель, алгоритм и технология получения легированных покрытий при ручной дуговой сварке и наплавке на основе комплексного использования многокомпонентных минеральных ассоциаций.

3. Проведено сравнительное экспериментальное исследование влияние на переход вольфрама в наплавленный металл различных восстановителей. Установлено, что лучшими восстановителями является алюминий (при электрошлаковом переплаве) и графит (при ручной дуговой сварке).

4. Создана шихта электродных покрытий электродов из минерального сырья Дальневосточного региона, позволяющая наплавлять на изделиях слои с содержанием вольфрама до 14 мас.% и износостойкостью, соответствующей износостойкости стали Р18.

Созданы легирующие электроды для формирования покрытий с содержанием вольфрама 2-7 мас.% и повышенными эксплуатационными свойствами на изделиях из конструкционных сталей (ов=500-1000 МПа, KCU-iO-éO Дж/смг, НВ 200-500).

5. Исследованы химические, структурные и фазовые составы, а также эксплуатационные свойства легированных сплавов, полученных с использованием электродов с покрытиями синтезированными на основе вольфрамосодержашего сырья Дальнего Востока. Установлено, что вольфрам, находящийся в составе шихты, легирует феррит и эвтектоидный цементит электродной стали, образует интерметаллнды Fe^W, FejWj, и сложные карбиды FejWjC.

6. На основании проведенных исследований предложены:

- технологические основы управления физико-химическими и эксплуатационными свойствами легированных покрытий, получаемых с использованием созданных электродов;

- способ, дающий возможность полного перехода вольфрама в переплавляемую электродную сталь за счет повторного использования шлаков,

7. Созданные электроды прошли промышленную апробацию в ОАО РЖД филиала Дальневосточной железной дороги локомотивном депо ст. Вяземская. Установлено, что их технологические свойства соответствуют требованиям, предъявляемым к электродам для наплавки углеродистых и низколегированных

сталей согласно ГОСТ 9466-75», ГОСТ 9467-75* и ГОСТ 10051-75*. Механические свойства наплавленного металла соответствуют свойствам сплавов, сформированных электродами ОЗН-ЗООМ, рекомендованными к использованию "Инструкцией по сварочным н наплавочным работам при ремонте тепловозов, электровозов, электропоездов и дизель-поездов".

8. Технико-экономический анализ показал, что при создании и использовании разработанных электродов в одном депо (на примере депо ст. Вяземская), годовой экономия средств для ОАО РЖД составит 797309,86 рублей.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Бабенко, Э.Г. Создание новых покрытий электродов из минерального сырья для формирования наплавленного металла, легированного вольфрамом [Текст] / Э.Г. Бабенко, АД. Верхотуров, A.B. Лукьянчук // Перспективные материалы. - 2004 - №3. - С. 82-87.

2. Бабенко, Э.Г. Шеелнтовый концентрат как основа обмазок легирующих электродов [Текст] / Э.Г. Бабенко, Е.А, Лихачев, A.B. Лукьянчук // Современные технологии - железнодорожному транспорту и промышленности: труды 43 Всероссийской научно-практическая конференция / Изд-во ДВГУПС. - Хабаровск,2003.- Т.1. С. 43 — 45.

3. Бабенко, Э.Г. Исследование влияния раскислителей на переход вольфрама в наплавленный металл при ручной дуговой сварке и наплавке [Текст] / Э.Г. Бабенко, Е.А. Лихачев, A.B. Лукьянчук, М.Б. Петрив // Вестник ИТПС: тематический сборник научных трудов Института тяги и подвижного состава / Изд-во ДВГУПС. - Хабаровск, 2004. - C.49-J1.

4. Бабенко, Э.Г. Исследование влияния восстановителей на переход вольфрама из шеелитового концентрата в металл при элекггрошлаковом переплаве [Текст] / Э.Г. Бабенко, E.H. Кузьмичев, Е.А. Лихачев, A.B. Лукьянчук // Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке: труды 4-Й международной научной конференции творческой молодежи / Изд-во ДВГУПС. - Хабаровск, 2005. - Т.1. С. 52 - 54.

5. Бабенко, Э.Г. Легирующие наплавочные электроды для восстановления деталей подвижного состава [Текст] / Э.Г. Бабенко, Е.А. Лихачев, A.B. Лукьянчук // Проблемы транспорта .Дальнего Востока. Материалы шестой международной научно практической конференции. / ДВО Российской Академии транспорта. — Владивосток, 2005. - С. 145 — 146.

6. Лукьянчук, A.B. Создание н исследование электродов для ручной дуговой сварки и наплавки с использованием минерального сырья Дальневосточного региона {Текст] / Наука - Хабаровскому краю: материалы восьмого краевого конкурса-конференции молодых ученых и аспирантов (Секция технических наук) / Изд-во ТОГУ. - Хабаровск, 2006. - С. 94 - 105.

7. Бабенко, Э.Г. Использование шеелитового концентрата в качестве легирующей добавки покрытий наплавочных электродов [Текст] / Э.Г. Бабенко,

E.H. Куэьмичев, Ej\. Лихачев, A.B. Лукьянчук // Вестник института тяги и подвижного состава: труды 44-й Всероссийской научно-практической конференции, "Современные технологии — железнодорожному транспорту и промышленности" / Изд-во ДВГУПС. - Хабаровск, 2006. - С, 190 - 192.

8. Бабенко, ЭТ. Использование вольфрамосодержащего сырья Дальнего Востока в покрытиях наплавочных электродов [Текст] / Э.Г. Бабенко, A.B. Лукьянчук // Вестник института тяги и подвижного состава; труды 44-й Всероссийской научно-практической конференции. "Современные технологии — железнодорожному транспорту и промышленности"/ Изд-во ДВГУПС. - Хабаровск, 2006. - С. 198-200,

9. Бабенко, Э.Г. Выбор восстановителей при синтезе шихты покрытий электродов на основе шеелитового концентрата [Текст] / Э.Г, Бабенко, A.B. Лукьянчук // Принципы и процессы создания неорганических материалов: международный Симпозиум (Третьи Самсоновские чтения): материалы симпозиума / Изд-во ТОГУ. - Хабаровск, 2006. - С, 104 - 105.

10. Бабенко, Э.Г. Математическая модель подбора состава шихты наплавочных электродов [Текст] / Э.Г. Бабенко, A.B. Лукьянчук // Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования; Труды региональной научно-технической конференции творческой молодежи / Изд-во ДВГУПС. -Хабаровск, 2006. - Т.1.С.5-8.

Лукьянчук Александр Владимирович

РАЗРАБОТКА И СОЗДАНИЕ ПОКРЫТИЙ СВАРОЧНО-НАПЛАВОЧНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ НА ОСНОВЕ ВОЛЬФРАМОСОДЕРЖАЩЕГО МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Сдано в набор 14.11.2006 г. Подписано в печать 14.11.2006 г. Формат 60*84 1/16. Бумага тип. № 2. Гарнитура «Times New Roman». Печать RISO. Усл. изд. л. 1,1. Усл. печ. л. 1,4. Зак. 319, Тираж 100 эю.

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

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1 ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ ЛЕГИРУЮЩИХ ПОКРЫТИЙ ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ И НАПЛАВКИ НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ АССОЦИАЦИЙ, СОДЕРЖАЩИХ ОКСИДЫ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ.

1.1. Легирующие покрытия электродов из многокомпонентного минерального сырья - перспективное направление сварочно-наплавочных технологий при ручной дуговой сварке и наплавке.

1.2. Особенности формирования состава, структуры и свойств наплавленного металла при ручной дуговой сварке и наплавке.

1.3. Проблемы создания новых легирующих сварочно-наплавочных материалов.

1.3.1. Эффективное использование минерального сырья - важная составляющая развития сварочных материалов.

1.3.2. Методологические проблемы создания новых материалов.

1.3.3. Технологические проблемы создания новых легирующих электродов.

1.4. О возможности использования местного минерального сырья для создания сварочно-наплавочных электродов.

Глава 2 МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ, ОБОРУДОВАНИЕ

И МАТЕРИАЛЫ.

2.1. Методика получения состава шихты покрытий легирующих электродов в зависимости от требуемых физико-механических свойств.

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

2.2.1. Оборудование для сварки, наплавки и переплава.

2.2.2. Размольное и печное оборудование.

2.2.3. Оборудование для металлографического анализа.

2.2.4. Оборудование для химического и фазового анализов.

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

2.3. Материалы, применяемые при производстве флюсов и электродов.

Глава 3 ИССЛЕДОВАНИЕ И ВЫБОР ВОССТАНОВИТЕЛЕЙ

ДЛЯ СИНТЕЗА ШИХТЫ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕКТРОДНЫХ ПОКРЫТИЙ ИЗ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ.

3.1. Задачи исследования.

3.2. Оценка значимости входных факторов методом ранжирования априорной информации.

3.3. Исследование влияния восстановителей на переход вольфрама из шеелитового концентрата.

3.3.1. Разработка состава шихты флюсов.

3.3.2. Исследование и выбор наиболее рационального восстановителя вольфрама из шеелитового концентрата.

3.3.3. Структура и свойства полученных сплавов.

Глава 4 РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЛЕГИРУЮЩИХ

НАПЛАВОЧНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ НА ОСНОВЕ МИНЕРАЛЬНЫХ АССОЦИАЦИЙ СОДЕРЖАЩИХ ОКСИДЫ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ.

4.1. Задачи исследования.

4.2. Синтез шихты покрытий электродов.

4.2.1. Выбор компонентов шихты покрытий.

4.2.2. Установление зависимостей перехода вольфрама от вида восстановителя и его количества в покрытии электродов.

4.2.3. Исследование влияния относительной массы покрытия электродов на переход вольфрама в наплавленный металл.

4.3. Исследование структуры и свойств покрытий, полученных с использованием опытных электродов.

4.4. Установление функциональных зависимостей "состав покрытия электрода - свойства наплавленного металла".

4.4.1. Электроды на основе шеелитового концентрата.

4.4.2. Электроды с добавками шеелитового концентрата.

Глава 5 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА

ЭЛЕКТРОДОВ В ДАЛЬНЕВОСТОЧНОМ РЕГИОНЕ.

5.1. Определение себестоимости электродов.

5.2. Анализ экономической эффективности применения электродов из местного минерального сырья.

В современный период перед человеческим обществом возник целый ряд проблем материального производства, к которым относятся истощение минеральных ресурсов, ухудшение экологической обстановки, резкое увеличение техногенных катастроф и ряд других. Эти проблемы остро поставили перед материаловедением серию насущных задач и определили стратегические направления в области разработки и создания материалов:

- получение материалов с комплексным использованием сырья и учетом распространения его в природе;

- разработку и освоение прогрессивных, экологически чистых технологий получения конструкционных, инструментальных, сварочных и наплавочных материалов из минерального сырья без его глубокой технологической переработки и приближение таких технологий к местам добычи последнего;

- создание мобильных, быстро перестраивающихся на выпуск новой продукции мини-предприятий.

Нынешнее состояние промышленности России требует скорейшего учета и реализации отмеченных направлений.

Растущие затруднения в обеспечении исходными сырьевыми материалами и высокие затраты на расширение металлургического производства требуют пристального внимания к проблеме использования ресурсосберегающих технологий во всех отраслях. Задача состоит в том, чтобы из определенного количества исходных сырьевых материалов и полуфабрикатов получать максимальное количество металлургической продукции с более высоким качеством и наименьшими затратами.

Работы ведущих материаловедов (Н.П. Лякишева, Г.П. Швейкина, Ю.В. Цветкова, В.А. Резниченко, Г.В. Самсонова, А.Д. Верхотурова, И.А. Подчерняевой, Э.Г. Бабенко, Ри Хосена и др.) позволили получить обнадеживающие результаты в области комплексного использования сырья. Особенно это актуально для Дальневосточного региона, обладающего уникальными и многообразными запасами минеральных композиций, но не имеющего развитой промышленной базы для производства легирующих электродов. В результате минеральное сырье отправляется в центральные районы страны (а зачастую и за рубеж), а Дальневосточный регион закупает готовые материалы (в том числе и электроды) по высокой стоимости. На Дальнем Востоке имеются некоторые мощности по производству сварочно-наплавочных материалов на привозном исходном сырье. Полномасштабное же производство сварочно-наплавочных материалов практически отсутствует.

В этой связи представляет интерес использование для этих целей местного минерального сырья, содержащего вольфрам, цирконий, бор, хром, титан и другие элементы.

Одним из направлений решения проблемы может быть создание сплавов и покрытий с полным безотходным использованием сырья, содержащего оксиды легирующих элементов без их выделения в чистом виде высокозатратными, экологически вредными технологиями. Поэтому приближение технологий получения материалов непосредственно к местам добычи сырья является принципиальной задачей более полного освоения сырьевых ресурсов. Этим самым решается одна из современных важных задач - чем короче путь от минерального сырья к готовому материалу, тем более эффективно его производство.

Отмеченное требует от материаловедов исследования сырья как непосредственной стадии получения материалов. Возможности получения известных и новых материалов непосредственно из минерального сырья значительно расширяются при использовании энергонасыщенных технологий, позволяющих осуществлять "вскрытие" концентратов, их восстановление и синтез материалов. К таким технологиям, в частности, относятся и электротермические, в том числе электродуговая сварка и наплавка.

Таким образом, можно отметить что в настоящее время обозначается новое научное направление - создание конструкционных, инструментальных и сварочно-наплавочных материалов непосредственно из минерального сырья методами порошковой металлургии, с использованием концентрированных потоков энергии и электронасыщенных технологий.

Особо следует отметить актуальность получения из минерального сырья Дальневосточного региона сварочно-наплавочных материалов ввиду большого объема их потребления всеми отраслями и колоссальных месторождений на Дальнем Востоке сырья, входящего в составы шлако- и газообразующих, ионизирующих, защитных, легирующих и других необходимых компонентов покрытий электродов.

Целью работы является повышение эксплуатационных свойств деталей машин наплавкой электродами с покрытиями на основе вольфрамосодержа-щего минерального сырья.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

- разработка методики создания и математической модели синтеза шихты электродных покрытий на основе минерального сырья, содержащего оксиды легирующих элементов;

- исследование и выбор наиболее рациональных восстановителей для синтеза шихты легирующих покрытий электродов;

- разработка технологической схемы и создание легирующих электродов на основе минерального сырья, содержащего оксиды легирующих элементов, без его глубокой технологической переработки;

- исследование взаимосвязей состава, структуры и свойств легированных слоев, полученных при электрической сварке с использованием разработанных электродов;

- промышленная апробация созданных электродов на деталях, работающих в условиях интенсивного трения, ударных нагрузок и вибрации.

Научная новизна работы:

- впервые исследованы особенности восстановления вольфрама из шее-литового концентрата в зависимости от типа восстановителя и вида электротермической технологии. Обоснован выбор восстановителя, обеспечивающий максимальный переход вольфрама из шеелитового концентрата в переплавляемую низкоуглеродистую сварочную проволоку;

- изучены закономерности легирования наплавляемого металла при ручной дуговой сварке электродами с покрытиями из минерального сырья, содержащего оксиды легирующих элементов, позволяющие оптимизировать массовый состав шихты таких покрытий;

- сформулированы научно-обоснованные решения по синтезу шихты электродных покрытий, заключающиеся в непосредственном использовании минерального сырья, содержащего оксиды легирующих элементов.

Практическая значимость работы:

- разработан, изготовлен и апробирован ряд керамических флюсов на основе шеелитового концентрата, позволяющих при электрошлаковом переплаве низкоуглеродистой стали получать вольфрамовые ферросплавы, полуфабрикаты для инструментальных сталей, конструкционные стали, стали с особыми свойствами;

- предложен способ и технология, дающие возможность полного перехода вольфрама в переплавляемую сталь за счет повторного использования шлаков;

- разработаны наплавочные электроды для ручной дуговой сварки на основе шеелитового концентрата, позволяющие получать сплавы специального назначения с содержанием вольфрама до 14 мас.% и износостойкостью превосходящей износостойкость стали Р18;

- разработаны наплавочные электроды для ручной дуговой сварки с добавками шеелитового концентрата, позволяющие получать покрытия с содержанием вольфрама 2-7 мас.%, обладающие высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами;

- применение при ручной дуговой наплавке легирующих электродов с шеелитовым концентратом в покрытии дает возможность повысить ресурс восстановленных деталей в 2,5 - 3 раза;

- промышленной апробацией созданных электродов установлено, что их технологические свойства соответствуют требованиям, предъявляемым к электродам для наплавки углеродистых и низколегированных сталей согласно ГОСТ 9466-75*, ГОСТ 9467-75* и ГОСТ 10051-75*. Механические свойства наплавленного металла соответствуют свойствам сплавов, сформированных электродами ОЗН-ЗООМ, рекомендованными к использованию "Инструкцией по сварочным и наплавочным работам при ремонте тепловозов, электровозов, электропоездов и дизель-поездов".

Основные положения, выносимые на защиту:

- методика синтеза легирующих флюсов и покрытий на основе минерального сырья, содержащего оксиды легирующих элементов, заключающаяся в непосредственном и комплексном его использовании для создания сварочно-наплавочных материалов;

- математическая модель, алгоритм и технология получения легированных покрытий при ручной дуговой сварке и наплавке на основе многокомпонентных минеральных ассоциаций;

- состав покрытий электродов из минерального сырья Дальневосточного региона, позволяющий наплавлять на изделиях поверхности с содержанием вольфрама до 14 мас.%;

- способ, дающий возможность полного перехода вольфрама в переплавляемую электродную сталь за счет повторного использования шлаков на основе многокомпонентного минерального сырья.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на: 43-й Всероссийской научно-практической конференции "Современные технологии - железнодорожному транспорту и промышленности" (Хабаровск, 22-23 октября 2003 г.); IV Международной научной конференции творческой молодежи "Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке" (Хабаровск, 12-14 апреля 2005 г.); шестой международной научно-практической конференции "Проблемы транспорта Дальнего Востока" (Владивосток, 5-7 октября 2005 г.); восьмом краевом конкурсе-конференции молодых ученых и аспирантов "Наука - Хабаровскому краю" (Хабаровск, 17 января 2006 г.); 44-й Всероссийской научно-практической конференции "Современные технологии - железнодорожному транспорту и промышленности" (Хабаровск, 25-26 января 2006 г.); международном симпозиуме "Принципы и процессы создания неорганических материалов" (Третьи Самсоновские чтения) (Хабаровск, 12-15 апреля 2006 г.); региональной научно-технической конференции творческой молодежи "Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования" (Хабаровск, 18-19 апреля 2006 г.).

Публикации. Основные материалы исследований опубликованы в 10 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и приложений. Содержит 150 страниц машинописного текста, включая 32 таблиц, 50 рисунка и список литературы из 121 источника.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана и экспериментально подтверждена методика синтеза легирующих флюсов и электродных покрытий на основе минерального сырья, содержащего оксиды легирующих элементов для создания сварочно-наплавочных материалов.

2. Разработана математическая модель, алгоритм и технология получения легированных покрытий при ручной дуговой сварке и наплавке на основе комплексного использования многокомпонентных минеральных ассоциаций.

3. Проведено сравнительное экспериментальное исследование влияния на переход вольфрама в наплавленный металл различных восстановителей. Установлено, что лучшими восстановителями является алюминий (при электрошлаковом переплаве) и графит (при ручной дуговой сварке).

4. Создана шихта электродных покрытий электродов из минерального сырья Дальневосточного региона, позволяющая наплавлять на изделиях слои с содержанием вольфрама до 14 мас.% и износостойкостью, соответствующей износостойкости стали Р18.

Созданы легирующие электроды для формирования покрытий с содержанием вольфрама 2-7 мас.% и повышенными эксплуатационными свойствами на изделиях из конструкционных сталей (ав=500-1000 МПа, KCU=40-60 Дж/см2, НВ 200-500).

5. Исследованы химические, структурные и фазовые составы, а также эксплуатационные свойства легированных сплавов, полученных с использованием электродов с покрытиями синтезированными на основе вольфрамосодер-жащего сырья Дальнего Востока. Установлено, что вольфрам, находящийся в составе шихты, легирует феррит и эвтектоидный цементит электродной стали, образует интерметаллиды Fe2W, Fe3W2, и сложные карбиды Fe3W3C.

6. На основании проведенных исследований предложены:

- технологические основы управления физико-химическими и эксплуатационными свойствами легированных покрытий, получаемых с использованием созданных электродов;

- способ, дающий возможность полного перехода вольфрама в переплавляемую электродную сталь за счет повторного использования шлаков.

7. Созданные электроды прошли промышленную апробацию в ОАО РЖД филиала Дальневосточной железной дороги локомотивном депо ст. Вяземская. Установлено, что их технологические свойства соответствуют требованиям, предъявляемым к электродам для наплавки углеродистых и низколегированных сталей согласно ГОСТ 9466-75*, ГОСТ 9467-75* и ГОСТ 10051-75*. Механические свойства наплавленного металла соответствуют свойствам сплавов, сформированных электродами ОЗН-ЗООМ, рекомендованными к использованию "Инструкцией по сварочным и наплавочным работам при ремонте тепловозов, электровозов, электропоездов и дизель-поездов".

8. Технико-экономический анализ показал, что при создании и использовании разработанных электродов в одном депо (на примере депо ст. Вяземская), годовой экономия средств для ОАО РЖД составит 797309,86 рублей.

Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе по специальностям: 150700 "Локомотивы", 150800 "Вагоны" и 181400 "Электрический транспорт железных дорог".

1. Восстановление автомобильных деталей: технология и оборудование Текст. / В.Е. Конарчук, А.Д. Чигринец, O.JI. Голяк, П.М. Шоцкий. М.: Транспорт, 1995.-303 с.

2. Берзин, М. М. Современное состояние сварочных технологий на железнодорожном транспорте Текст. / М. М. Берзин, В. Н. Лозинский Вестник ВНИИЖТ, 2003, № 6.

3. Инструкция по сварочным и наплавочным работам при ремонте тепловозов, электровозов, электропоездов и дизель-поездов, ЦТ-336 Текст. М.: Транспорт, 1996. -457 с.

4. Инструкция по сварке и наплавке при ремонте вагонов и контейнеров РТМ32 ЦВ-201-88 Текст.

5. Правила заводского ремонта тепловозов типа ТЭЗ и ТЭ10 Текст. -М., 1972.

6. Материаловедение Текст. / Б.Н. Арзамасов, В.И. Макарова, Г.Г. Мухин и др.; М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. - 648 с.

7. Сварка в машиностроении: Справочник: В 4 т. Текст. / Под ред. H.A. Ольшанского. М., 1978. - 504 с.

8. Ерохин, A.A. Металлургия сварки Текст. / A.A. Ерохин // Сварка в машиностроении / Под ред. Г.А. Николаева. М.: Машиностроение, 1978. - С. 62-97.

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

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

11. Seferian, D. Metallurgie de la soudure. Текст. / D. Seferian // Docteur de Ssiences Ingenieur civil des Mines 1963. - 347 p.

12. Справочник по сварке: Справочник: В 3 т. T. 1. Текст. / Под ред. Е.В. Соколова. -М., 1961. 556 с.

13. Сварка и резка в промышленном строительстве: Справ. Текст. / Под ред. Б.Д. Малышева. М.: Стройиздат, 1980. - 782 с.

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

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

16. Верхотуров, А.Д. Формирование поверхностного слоя металлов при электроискровом легировании Текст. / А.Д. Верхотуров. Владивосток: Даль-наука, 1995.-323 с.

17. Лякишев, Н.П. Будущее материаловедения в разработках прошлых лет: Обсуждение на президиуме РАН Текст. / Н.П. Лякишев // Вестник РАН. -1994,-№5.-С. 395-396.

18. Резниченко, В.А. Комплексное использование руд и концентратов Текст. / В.А. Резниченко, М.С. Липихина, A.A. Морозов. М.: Наука, 1989. -172 с.

19. Подгаецкий, В.В. Сварочные шлаки Текст. / В.В. Подгаецкий, В.Г. Кузьменко. Киев: Наук, думка, 1988. - 252 с.

20. Korber, F. Die Grundlagen der Desoxydation mit Mangen und Siitzium Текст. / F. Korber, W. Oeksen // Mitt. Keiser-Wilhelm Gnst. Eisenforschung, 1933.-136 p.

21. Крамаров, А.Д. Физико-химические процессы производства стали Текст. / А.Д. Крамаров. М.: Металлургиздат, 1954. - 200 с.

22. Сварочные материалы для дуговой сварки. Защитные газы и сварочные флюсы Текст. / Б.П. Конищев, С.А. Курланов, H.H. Потапов и др. М.: Машиностроение, 1989. - 544 с.

23. Хасуи, А. Наплавка и напыление Текст. / А. Хасуи, О. Моригаки. -М.: Машиностроение, 1985. 240 с.

24. Латаш, Ю.В. Электрошлаковый переплав Текст. / Ю.В. Латаш, Б.И. Медовар. М.: Металлургия, 1970. - 239 с.

25. Дудко, Д.А. Металлургические процессы, протекающие при электрошлаковой сварке Текст. /Д.А. Дудко, B.C. Сидорук// Электрошлаковая сварка и наплавка. М.: Машиностроение, 1980. - С. 89-135.

26. Петров, Г.Л. Теория сварочных процессов Текст. / Г.Л. Петров, A.C. Тумарев. М.: Высшая школа, 1977. - 392 с.

27. Ерохин, A.A. Металлургия сварки / A.A. Ерохин // Сварка в машиностроении Текст. / Под ред. Г.А. Николаева. М.: Машиностроение, 1978. - С. 62-97.

28. Ерохин, A.A. Кинетика металлургических процессов дуговой сварки Текст. /A.A. Ерохин. М.: Машиностроение, 1964. - 378 с.

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

30. Темкин, М.И. Смеси расплавленных солей как ионные растворы Текст. / М.И. Темкин //Физическая химия. 1946. - № 1. - С. 105-110.

31. Владимиров, Л.П. Термодинамические расчеты равновесия металлургических реакций Текст. / Л.П. Владимиров,- М.: Металлургия, 1970.- 528 с.

32. Баталии, Г.И. Термодинамика жидких сплавов на основе железа Текст. / Г.И. Баталии. Киев: Вища школа, 1982. -132 с.

33. Есин, O.A. Применение различных моделей теории растворов к расплавленным солевым системам Текст. / O.A. Есин, И.Т. Сывалин, Б.М. Ленинских // Физическая химия и электрохимия расплавленных солей и шлаков.-1968.-№ 1.-С. 4-12.

34. Кожеуров, В.А. Термодинамика металлургических шлаков Текст. / В.А. Кожеуров. Свердловск: Металлургиздат, 1955. - 164 с.

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

36. Патон, Б.Е. Электрошлаковая технология Текст. / Б.Е. Патон, A.M. Макара, И.В. Новиков. Киев: Знание, 1976. -276 с.

37. Лякишев, Н.П. Новые металлургические процессы и материалы Текст. / Н.П. Лякишев. М.: Наука, 1991.-328 с.

38. Пригожий, И.С. От существующего к возникающему Текст. / И.С. Пригожий. М.: Наука, 1985. - 327 с.

39. Fuller, B.R. Sinergetics/B.R. Fuller Текст.-N.Y.: MacMillan, 1982.-35Op.

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

41. Хакен, Г. Синергетика: Иерархия неустойчивостей в самоорганизующихся системах Текст. / Г. Хакен. М.: Мир, 1985. -419 с.

42. Эбелинг, В. Образование структур при необратимых процессах Текст. / В. Эбелинг. М.: Мир, 1979. - 279 с.

43. Хакен, Г. Информация и самоорганизация: Макроскопический подход к сложным системам Текст. / Г. Хакен. М.: Мир, 1991. - 240 с.

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

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

46. Кайзер, Д. Статистическая термодинамика неравновесных процессов Текст. /Д. Кайзер. -М.: Мир, 1990. 608 с.

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

48. Инжекционная металлургия Текст. / К. Ивасаки, К. Ямада, Т. Усуи и др. М.: Металлургия, 1990. - 246 с.

49. Верхотуров, А.Д. Наука о материалах: задачи и проблемы Текст. // Вестник ДВО РАН. 1996. - № 3. - С. 88-101.

50. Верхотуров, А.Д. Материаловедение электродных материалов для электроэрозионной обработки: Препринт Текст. Владивосток: Изд-во Даль-наука, 1997. - 27 с.

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

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

53. Бабенко, Э.Г. Особенности формирования покрытий на металлах методом электроискрового легирования Текст. / Э.Г. Бабенко, А.Д. Верхотуров // Научное издание. Владивосток: Дальнаука, 1998. - 89 с.

54. Подчерняева, И.А. Научные основы формирования композиционных покрытий из тугоплавких соединений с использованием минерального сырьяпри лазерном и электроэрозионном легировании Текст. Автореф. дис. д-ра техн. наук /КГУ.- Киев, 1991.-34 с.

55. Создание материалов и покрытий при комплексном использовании минерального сырья Текст.: Тр. ИМ ХНЦ ДВО РАН. Владивосток: Дальнау-ка, 1998.- 165 с.

56. Цветков, Н.И. Природно-ресурсный потенциал Дальнего Востока Текст. // Экономическая жизнь Дальнего Востока 1993. № 1(2). - С. 70-83.

57. Ферсман, А.Е. Комплексное использование ископаемого сырья Текст. Л.: Изд-во АН СССР, 1932. - 92 с.

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

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

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

61. Бабенко, Э.Г. Создание новых покрытий электродов из минерального сырья для формирования наплавленного металла, легированного вольфрамом Текст. / Э.Г. Бабенко, А.Д. Верхотуров, A.B. Лукьянчук // Перспективные материалы. 2004. - №3. - С. 82-87.

62. Пат. 2081287 Россия. МКИ6 В23 К 35 / 365 Электродное покрытие Текст./ Э.Г. Бабенко, А.Д. Верхотуров. (РФ) Опубл. 20.08.97. Бюл. № 23.

63. Верхотуров, А.Д. Минералогическое материаловедение как раздел науки Текст.//Химическая технология. 2002.-№ 6. С.2-9.

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

65. Верхотуров, А.Д. Комплексное использование минерального сырья в порошковой металлургии Текст. / А.Д. Верхотуров, Н.В. Лебухова. Владивосток: Даль-наука, 1998. - 116 с.

66. Пат. 1717539 Россия, МКИ5 С01 В 31/34. Способ получения карбида вольфрама Текст. / В.Л Бутуханов, А.Д. Верхотуров, Н.В. Лебухова (РФ) № 4793065, Опубл. 07.03.92, Бюл. -№ 94.

67. Пат. 2043862 Россия, МКИ6 В22 3/23 Способ получения электродов из вольфрамосодержащего минерального сырья и устройство для его осуществления Текст. / Ю.И. Мулин, В.В. Гостищев, А.Д Верхотуров. (РФ) №93057819. Заявлено 29.12.93 (непубликуемое).

68. A.C. 1683347 СССР. Электродный материал на основе карбида титана для электроискрового легирования и шихта для его получения Текст. / А.Д. Верхотуров, Т.А. Шевелева, C.B. Николенко и др. (РФ). № 4751608. Заявлено 14.07 89 (непубликуемое).

69. A.C. 1750261 СССР, МКИ5 С 22 С 29/10. Электродный материал на основе карбида титана для электроискрового легирования Текст. / А.Д. Верхотуров, C.B. Николенко, Т.А. Шевелева (РФ). Заявлено 12.06.90 (непубликуемое).

70. Верхотуров, А.Д. Использование природного минерального сырья в качестве наплавочных флюсов Текст. / А.Д. Верхотуров, Ю.Ф. Гладких, Н.С. Ткачук // Сварочное производство. 1989. № 8. - С.21-22.

71. Шевелева, Т.А. Влияние добавок датолитового концентрата на свойства электроискровых покрытий Текст. / Т.А. Шевелева, C.B. Николенко // Тр. ИММ ДВО РАН. Владивосток: Дальнаука, 1991. - С.-23-27.

72. Верхотуров, А.Д. Электродные материалы для электроискрового легирования с использованием минерального сырья Текст. / А.Д. Верхотуров, C.B. Николенко, Ю.И. Мулин // Препринт. Владивосток: Дальнаука 1991. - 46 с.

73. Сокол, И.В. Исследование состава продуктов термической переработки вольфрамового концентрата Текст. / И.В. Сокол, Т.В. Краснова // Заводская лаборатория, 1994,-№ 8.-С. 11-13.

74. Сокол, И.В. Использование вольфрамового минерального сырья для получения электродных материалов Текст. / И.В. Сокол, A.M. Сундуков // Порошковая металлургия. 1995. № 3. - С. 114-117.

75. Сокол, И.В. Влияние способа получения и состава материала на основе W-Cu-псевдосплавов Текст. / И.В. Сокол, A.M. Сундуков // Физика и химия обработки материалов. 1995.-№ 1.-С. 118-123.

76. Сокол, И.В. Получение композиционных материалов на основе W-Cu-псевдосплава и его свойства Текст. / И.В. Сокол, A.M. Сундуков // Наукоемкие технологии и проблемы их реализации на производстве: Тр. ХГТУ. -Хабаровск: Изд-во ХГТУ, 1996. С. 71-81.

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

78. Лахтин, Ю.М. Материаловедение Текст. / Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева. -М.: Машиностроение, 1990. 528 с.

79. Кузьмин, Б.А. Металлургия, металловедение и конструкционные материалы Текст. / Б.А. Кузьмин, А.Й. Самохоцкий, Т.М. Кузнецов. М.: Высш. шк., 1977.-304с.

80. Бартельс, H.A. Металлография и термическая обработка металлов Текст. / H.A. Бартельс. М-Л: Изд-во гос. науч.-техн. об-ва, 1932.- 376 с.

81. Гудерман, Э. Специальные стали. В 2 т. Т. 2 Текст. / Э. Гудерман. -М.: Машиностроение, 1960. 967 с.

82. Справочник металлиста. В 5 т. Т. 2 Текст. / Под ред. А.Г. Рахштадта и В.А. Брострема. М.: Машиностроение, 1976. - 720 с.

83. Sykes, W. Trans. Am. Jnstit. Min. Met. Engrs. Текст., 73, 1926. P. 9681008. Trans. Am.Soc. Steel Treat, 10, 1928. - P. 829.

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

85. Заморуев, В.М. Вольфрам в стали Текст. / В.М. Заморуев М.: Металлургия, 1962. - 198 с.

86. Горский, В.Г. Планирование промышленных экспериментов Текст. / В.Г. Горский, Ю.П. Адлер. М.: Металлургия, 1974. - 264 с.

87. Хартман, К. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов Текст. / К. Хартман, Э. Лецкий, В. Шефер и др. М.: Мир, 1977.-552 с.

88. Зедгенидзе, И.Г. Планирование эксперимента для исследования многокомпонентных систем Текст. / И.Г. Зедгенидзе. М.: Наука, 1976. 390 с.

89. Монтгомери, Д.К. Планирование эксперимента и анализ данных Текст. / Л.: Судостроение, 1980. 384 с.

90. Глазов, В.М. Микротвердость металлов Текст. / В.М. Глазов, В.Н Ви-гдорович М.: Металлургия, 1962. - 224 с.

91. Алешин, Н.П. Контроль качества сварочных работ Текст. / Н.П. Алешин, В.Г. Щербинский. М.: Высш. шк., 1986. - 207 с.

92. Богомолова, H.A. Практическая металлография Текст. М.: Высш. шк., 1978.-272 с.

93. Приборы и методы физического металловедения: Справ. Текст. / Под ред. Ф. Вейнберга. -М.: Мир, 1973.-427 с.

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

95. Солнцев, Ю.П. Материаловедение Текст. / Ю.П. Солнцев, Е.И. Пря-хин. СПб.: ХИМИЗДАТ, 2004. -736 с.

96. Макаренко, В.Д. Сварка и коррозия нефтегазопроводов Западной Сибири Текст. / В.Д. Макаренко, С.И Грачев, H.H. Прохоров и др. Киев: Науко-ва думка, 1996. - 546 с.

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

98. Патент 2196033 Россия, МКИ В 23 К 35/365 Шихта электродного покрытия Текст. /Бабенко Э.Г., Лихачев Е.А., Верхотуров А.Д. (Россия) -№2001108041/02. Заяв. 26.03.2001; Опубл. 10.01.2003. Бюл. № 1.