автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Разработка наплавочного сплава и технологии упрочнения зубьев ковшей карьерных экскаваторов

003454320

На правах рукописи

МАКУШЕНКО Антон Владимирович

РАЗРАБОТКА НАПЛАВОЧНОГО СПЛАВА И ТЕХНОЛОГИИ УПРОЧНЕНИЯ ЗУБЬЕВ КОВШЕЙ КАРЬЕРНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ

05.16.01 - Металловедение и термическая обработка металлов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

* ^

Курск - 2008

003454320

Работа выполнена в ГОУ ВПО Курском государственном техническом университете

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент

Артеменко Юрий Александрович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Серебровский Владимир Исаевич

кандидат технических наук, Бродский Валерий Моисеевич

Ведущая организация:

ОАО ЧЗЭМ «Чеховский завод энергетического машиностроения»

Защита диссертации состоится « 22 » декабря 2008 года в 14— часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.105.01 при Курском государственном техническом университете по адресу: 305040, г. Курск, ул. 50 лет Октября, 94.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Курского государственного технического университета

Автореферат разослан «18» ноября 2008 г.

Ученый секретарь совета по защите докторских и кандидатских диссертаций

О.Г Локтионова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Открытая разработка является наиболее эффективным способом добычи полезных ископаемых. Важнейшим звеном технологической цепи открытой добычи является процесс экскавации, бесперебойность которого во многом определяется долговечностью сменных зубьев ковшей карьерных экскаваторов, испытывающих непосредственное взаимодействие с породой. При экскавации взорванного массива особо крепких и абразивных пород зубья ковшей карьерных экскаваторов работают в экстремальных условиях абразивного изнашивания (большое количество благоприятно ориентированных режущих кромок на поверхности фрагментов взорванной породы, доминирующая роль микрорезания металла, интенсивные ударные нагрузки и т.п.), что вызывает их быстрый выход из строя. При разработке забоя неокислен-ных железистых кварцитов срок службы комплекта зубьев ковшей карьерных экскаваторов с общей массой 1т составляет 2- 3 суток, причем масса изношенного металла относительно общей массы зубьев не превышает 15%. Повышение их долговечности дает существенный экономический эффект и, поэтому, весьма актуально.

Зубья ковшей карьерных экскаваторов являются определяющим изделием-представителем целой группы деталей, изготовляемых из стали 110Г13Л (стали Гацфильда), закаленной на аустенит и имеющей уникальное сочетание износостойкости и вязкости. С момента создания (1882 г.) эта сталь не находит себе достойных заменителей при изготовлении цельнолитых деталей, работающих в экстремальных условиях абразивного изнашивания с ударными нагрузками. Применительно к зубьям ковшей карьерных экскаваторов конструкция и материал износостойких участков помимо прямого назначения должны обеспечивать приемлемый уровень несущей способности зубьев ковшей карьерных экскаваторов в целом, соответствие их объема объему изнашиваемого в процессе эксплуатации металла и максимальное приближение к выполнению условия самозатачивания.

Задача выбора наплавочного сплава и технологии его объемной наплавки на рабочие поверхности зубьев ковшей карьерных экскаваторов и им подобных деталей осложняется недостаточным объемом информации по сплавам, работающим в условиях доминанты микрорезания в сочетании с ра-зупрочняющим действием факторов, свойственных ударно-абразивному изнашиванию. Для ее решения необходима разработка принципиально новых методик испытаний наплавленного металла и наблюдения за процессами формирования первичной микроструктуры.

Целью работы является повышение долговечности зубьев ковшей карьерных экскаваторов путем разработки на научной основе технологии упрочнения плазменной дугой рабочих поверхностей.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Исследование характера износа зубьев ковшей карьерных экскаваторов в условиях реальной эксплуатации и разработка методики испытаний ме-

таллов и сплавов на износостойкость, моделирующей механизм абразивного изнашивания зубьев ковшей карьерных экскаваторов (доминанта микрорезания + дополнительное разупрочнение при нормальном внедрении абразива).

2. Проведение испытания по разработанной методике серии сплавов-представителей различных структурных групп и систем легирования с последующим выбором сплава-прототипа.

3. Разработка методики моделирования процессов первичной кристаллизации при наплавке износостойких сплавов и исследование процессов первичной кристаллизации с целью оптимизации параметров режима упрочнения.

4. Разработка оптимального состава износостойкого сплава и порошковой проволоки для его механизированной наплавки.

5. Разработка технологического процесса нанесения износостойкого покрытия на рабочие поверхности зубьев ковшей карьерных экскаваторов и проверка предложенной технологии в производственных условиях.

Объектом исследования являлись наплавочные сплавы для упрочнения деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания с ударными нагрузками.

Научная новизна:

1. Разработана новая методика испытаний износостойкости сплавов, позволяющая моделировать механизм абразивного изнашивания зубьев ковшей карьерных экскаваторов и других деталей, работающих в условиях преобладания микрорезания и дополнительного разупрочнения при нормальном внедрении абразива.

2. Разработана методика моделирования на прозрачных солевых системах первичной кристаллизации с учетом специфики наплавки износостойких сплавов, позволившая выявить механизм модифицирующего действия газовой фазы при формировании первичной микроструктуры околоэвтектических сплавов, заключающийся в дезориентации столбчатого фронта кристаллизации, измельчении дендритов и увеличении количества равноосных кристаллитов.

3. Установлена взаимосвязь структуры и служебных свойств металла износостойких участков покрытий, полученных при объемном упрочнении плазменной дугой с учетом технологических факторов и, в частности, подле-гирования наплавленного металла элементами основного металла.

Методы исследования. В работе использовался комплекс металлофи-зических методов исследований: оптическая и электронная микроскопия, микрорентгеноструктурный анализ. Испытания на износостойкость проводились по оригинальным методикам. Исследование формирования первичной микроструктуры проводилось путем моделирования на прозрачных солевых моделях с видеосъемкой результатов микроскопических наблюдений. При проведении экспериментов использовались методы регрессионного анализа и математическое планирование.

Достоверность результатов, основных положений и выводов обеспечивается корректносп ю постановки задач, проведением экспериментов с использованием стандартных и аттестованных металлофизических методик, согласованностью полученных результатов с общепринятыми представлениями в данной области науки и техники и отсутствием противоречий с результатами работ других исследователей, систематическим характером проведения экспериментов, использованием независимых дублирующих экспериментальных методов.

Практическая ценность.

Доказана принципиальная возможность и эффективность использования износостойких сплавов для упрочнения рабочей части зубьев ковшей карьерных экскаваторов. Разработаны оптимальный по трем критериям оптимизации состав сплава и порошковая проволока для получения упрочняющего покрытия на рабочей части зубьев ковшей карьерных экскаваторов и им подобных деталей. Разработана технология объемного упрочнения, апробированная на практике. Долговечность зубьев ковшей карьерных экскаваторов , упрочненных по разработанной технологии, повысилась в 1,8-2,2 раза по сравнению с серийными.

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены и обсуждены на: XIV и XV Росс, научн.-техн. конференциях «Материалы и упрочняющие технологии» (Курск, 2007 и 2008 гг.); IX Росс, научн.-техн. конф. «Современные промышленные технологии» (Computer-Based Conference), (Н.Новгород, 2007 г.); Росс, научн.-техн. конф «Новые материалы, прогрессивные технологические процессы и управление качеством в заготовительном производстве» (Рыбинск, 2007 г.); 10-й межд. практ. конф. -выставки «Технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки» (Санкт-Петербург, 2008 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ, из них 1 в журнале, рекомендованном ВАК РФ.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка и приложений. Общий объем работы составляет 132 страниц, иллюстраций 61, таблиц 14, приложений 5. Библиографический список - 112.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы. Рассмотрена концепция решаемой проблемы и дана ее оценка. Сформулирована цель работы и поставлены задачи для ее решения.

В первой главе дана общая характеристика объекта исследования и проведены исследования процессов изнашивания зубьев ковшей карьерных экскаваторов. Установлено, что при экскавации взорванного массива неокис-ленных железистых кварцитов зубьея ковшей карьерных экскаваторов работают в экстремальных условиях абразивного изнашивания (высокие удельные давления, большое количество благоприятно ориентированных режущих

кромок на поверхности фрагментов взорванной высокоабразивной породы и т.п.) с доминирующей релью микрорезания металла 5а счет намного меньшей исходной твердости стали 110Г13Л по сравнению с кварцем. Механический наклеп не влияет решающим образом на рост износостойкости при микрорезании, хотя при многоцикловом воздействии абразива может дать существенный упрочняющий эффект. Дополнительным разупрочняющим фактором являются процессы, свойственные ударно-абразивному изнашиванию - местное многократное пластическое деформирование при ударном внедрении выступов закрепленного абразива, причем по сравнению с микрорезанием протяженность деформированной зоны намного больше. Высокий уровень динамических нагрузок создает опасность поломки зубьев ковшей карьерных экскаваторов при экскавации, в особенности при нарушениях технологии литья и термообработки.

Оценка возможности замены материала зубьев ковшей карьерных экскаваторов показала, что сталь 110Г13Л не имеет в настоящее время достойных экономически целесообразных заменителей в качестве материала несущей конструкции цельнолитых зубьев ковшей карьерных экскаваторов вследствие уникального сочетания износостойкости с высокими пластическими свойствами и низким порогом хладноломкости. Однако износостойкость рабочей части зубьев ковшей карьерных экскаваторов явно недостаточна.

Стали с метастабильным аустенитом имеют ускоренную кинетику упрочнения при пластических деформациях за счет фазового наклепа с образованием мартенсита деформации (а- и 8-фаз). В отличие от механического, фазовый наклеп позволяет существенно повысить износостойкость в условиях микрорезания и, тем более, многоциклового разрушения. Сдерживающими факторами применения сталей с метастабильным аустенитом для замены стали 110Г13Л являются их пониженный уровень хладноломкости, который падает с ростом количества мартенситной фазы и, тем более, карбидов, что может привести к поломках зубьев ковшей карьерных экскаваторов, а также затруднения технологического характера. Реализация положительных свойств сталей с метастабильным аустенитом возможна при использовании их в качестве основы сплавов, предназначенных для упрочнения не всего объема, а только рабочей части ЗКЭ.

Увеличить долговечность зубьев ковшей карьерных экскаваторов позволяет применение наплавки износостойких сплавов с близкой к кварцу твердостью на поверхности, непосредственно контактирующие с абразивом. В этом случае достигается смягчение режима абразивного изнашивания за счет перехода от микрорезания к многократному пластическому деформированию. При рациональном размещении износостойкого металла помимо прямого увеличения износостойкости возможно увеличение срока службы за счет предотвращения преждевременного затупления зубьев ковшей карьерных экскаваторов при использовании принципа самозатачивания I рода (наплавка задней грани режущей части зуба).

Для реализации принципа самозатачивания ' рода необходимо соблюдение оптимального соотношения между толщинами и уровнями износостойкости основного металла режущей части зубьев ковшей карьерных экскаваторов и наплавленного слоя. При поверхностной наплавке это труднодостижимо из-за большого объема износа металла режущей части ЗКЭ (рис. 1,6). Попытка увеличения объема износостойкого металла за счет роста толщины наплавленного слоя (рис. 1,6) ведет к резкому увеличению вероятности хрупкого разрушения наплавленного слоя и падению несущей способности зубьев ковшей карьерных экскаваторов.

-А • А-А

Рис. 1. Схема упрочнения ЗКЭ наплавкой: а - схема изнашивания; б - поверхностная наплавка; в - объемное упрочнение плазменной дугой

Применение принципа построения комбинированных наплавленных покрытий, основанного на разбиении общего объема хрупкого металла на отдельные участки, изолированные друг от друга прослойками вязкого металла (рис. 1,в), позволяет увеличить объем наплавленного металла при сохранении приемлемого уровня несущей способности наплавленных зубьев ковшей карьерных экскаваторов. При этом расширяются возможности применения для упрочнения рабочих поверхностей весьма твердых и хрупких наплавочных сплавов типа белых чугунов.

Получение комбинированных наплавленных покрытий на режущей части зубьев ковшей карьерных экскаваторов возможно при использовании технологии объемного упрочнения плазменной и вспомогательной дугами (рис.2).

/Плазменная дуга

Вспомогательная дуга

Рис. 2. Схема упрочнения плазменной и вспомогательной дугами

Она заключается в проплавлении основного металла на заданную (до 25 мм) глубину плазменной дугой. Ванна расплавленного металла легируется путем подачи в хвостовую часть порошковой проволоки. После кристаллизации образуются износостойкие валики, форма поперечного сечения которых соответствует зоне проплавления. Принудительное давление вспомогательной дуги, горящей между плавящимся электродом и изделием в хвостовой части ванны, позволяет затормозить высококинетичные потоки расплавленного металла, генерируемые в головной части ванны давлением плазменной дуги, и способствует образованию застойной зоны за вспомогательной дугой и бездефектному формированию износостойких участков. Одновременно решаются вопросы полного усвоения присадки и механизации подачи легирующей порошковой проволоки

На основании проведенного анализа и априорных исследований были сформулированы задачи для дальнейшей работы.

Во второй главе были разработаны методики испытаний износостойкости сплавов, позволяющие моделировать механизм абразивного изнашивания ЗКЭ (доминанта микрорезания + дополнительное разупрочнение при нормальном внедрении абразива), а также имитации на прозрачных солевых системах первичной кристаллизации с учетом специфики наплавки износостойких сплавов.

В разработанной методике испытаний износостойкости сплавов в качестве критерия стойкости к абразивному изнашиванию была выбрана удельная работа микрорезания на единицу массы отделенной микростружки исследуемого сплава. Схема испытаний приведена на рис. 3.

Рис. 3. Схема испытаний на стойкость к микрорезанию: а - схема снятия стружки; б - внешний вид царапины; в - схема царапины

Испытания проводились на маятниковом копре, на котором был смонтирован стандартный твердосплавный резец для нарезания метрической резьбы (угол в плане <р = 60°). При ударе резец снимал пружку вплоть до ис-

а)

черпания энергии маятника, при этом на поверхности образца образовывалась царапина длиной С. Работа, затраченная на снятие стружки при каждом ударе, равнялась потенциальной энергии, запасенной маятником (энергии удара). Удельная работа микрорезания Ац определялась по формуле

А^пХУр/Дт, где: п - число повторений удара; п = (8"-12); - энергия удара;

Дт - потеря массы образца после п ударов.

Как показали испытания, проведенные на стадии отработки методики, величина Ац с точностью до 95% не зависит от величины угла наклона плоскости образца относительно траектории резания а в диапазоне 2+6° и геометрических параметров режима резания (переднего угла резания у в диапазоне ±5°, угла резца в плане <р в диапазоне 6(К90°, а также степени затупления).

Для однородных сплавов со структурой твердого раствора и чистых металлов разработанная методика дает хорошую корреляцию со стандартной методикой испытаний на износостойкость на машине Х4-Б путем истирания на корундовой шкурке. Однако для гетерогенных сплавов типа белых чугу-нов наблюдается существенное расхождение, т.к. при стандартной методике размеры микростружки сравнимы с протяженностью отдельных фаз гетерогенной системы (велика вероятность селективного изнашивания). В разработанной методике масштаб микрорезания гарантировано обеспечивает совместную работу фаз, что более корректно отражают условия работы ЗКЭ.

Для оценки влияния разупрочняющего действия факторов, свойственных ударно-абразивному изнашиванию, поверхность изучаемых образцов подвергалась ударному воздействию с внедрением абразивных частиц путем нанесения серии ударов через абразивную шкурку бойком ударной машины У-1-АС конструкции МИНХ и ГП им. И.М. Губкина.

Для моделирования закономерностей кристаллизации металлов была усовершенствована методика исследования под микроскопом аналогичных процессов затвердевания оптически прозрачных материалов. Прозрачные материалы в этом случае должны кристаллизоваться по металлическому типу, т.е. иметь минимальную энтропию плавления и нормальный механизм роста кристаллов. В данной работе компоненты солевых систем, используемых для моделирования первичной кристаллизации износостойких сплавов типа белых чугунов, выбирались с соблюдением следующих требований.

1. Диаграмма состояния солевой системы должна быть эвтектической и подобна квазибинарной диаграмме состояния железо-тугоплавкий карбид (титана, ванадия, ниобия) вблизи эвтектической точки.

2. Компоненты должны быть нетоксичными и не вступать в реакцию между собой.

С учетом этих требований в качестве компонентов модельной солевой системы были выбраны калийная селитра КК03 (ТГ1Л = 334°С) с гексагональной решеткой, моделирующая твердый раствор и хлористый калий КС1 (Т^, = 778°С), имитирующий тугоплавкую фазу типа карбидов с кубической ре-

шеткой. Эвтектическая молярная концентрация Се равна 6 % КС1 (4,6%. по массе) и температуре Те = 312°С

Для реализации указанной методики была изготовлена установка на базе биологического микроскопа по принципу «подвижный образец - неподвижный относительно оптической оси фронт кристаллизации». Результаты наблюдений процесса кристаллизации фиксировались цифровым фотоаппаратом в режиме видеосъемки. Строение фронтов кристаллизации, полученных по результатам обработки данных наблюдений, приведены на рис. 4.

Разработанная методика позволяет оценить параметры первичной микроструктуры (морфологию дендритов и эвтектики, количество равноосных кристаллитов, строение фронта кристаллизации) в зависимости от параметров режима наплавки (состава сплава, мощности источника теплоты, скорости и траектории перемещения и т.д.)

а) б) в)

Рис. 4. Строение фронтов кристаллизации: а - эвтектический сплав, б - доэвтектический сплав; в - заэвтектический сплав

В третей главе приведены результаты испытаний по разработанной выше методике сплавов-представителей различных систем легирования и структурных групп. Данные по испытанным сплавам представителям приведены в таблице 1.

Таблица 1

Сплавы - представители для Еыбора наплавочных материалов

№ Сплав Технология Тип наплавленного Микроструктура

ип получения металла

1 Сталь 45 Нормализация - Феррит+перлит

2 Сталь 45 Закалка 1ЖС 45 - Мартенсит

3 Сталь Закалка от1050 "С - Стабильный

И0Г13Л аустенит

4 ПП АН-106 Плазменная наплавка В0Х5Г9Т Метастабильный ау-

на сталь 110Г13Л стенит

5 ПП АН-106 Дуговая наплавка на 55Х7Г7Т Метастабилъный ау-

сталь 110Г13Л стенит

6 ПП АН-125 Плазменная наплавка 140Х6Г9СР Стабильный аусте-

на сталь 110Г13Л нит+карбиды

7 ПП АН-170 Плазменная наплавка 90Х7Г9СР1 Метастабильный ау-

насталь 110Г13Л стенит + карбобориды

8 Электрод Дуговая наплавка на 100Х6Г6С.ЗФАР Метастабильный ау-

ВСН/ОЗН-7 сталь 110ПЗЛ стенит + карбобориды

В процессе испытаний определялись относительные удельные работы микрорезания как сплавов непосредственно после наплавки, так и после ударного воздействию с внедрением абразивных частиц. В качестве эталона использовалась нормализованная сталь 45.

На рис. 5 представлена диаграмма результатов испытаний, на которую вынесены значения относительной удельной работы микрорезания в исходном состоянии сплава ¡:и0 и после ударного внедрения абразивных частиц £ц(.

£цо j !

3,5

3

2,5 2

1,5 1

0,5 О

Полученные данные позволяют разделить сплавы по чувствительности к ударному внедрению абразива на испытывающие разупрочнение (£ц1 /ец0 <1,0) и упрочнение (г^, /ец0 >1,0)- Сплавы №6 и №7 с большим количеством карбидной фазы при ударно-абразивном воздействии интенсивно растрескиваются, что и их сопротивление микрорезанию резко снижается. Установлено, что в сплавах №4 и №5 при ударно-абразивном воздействии наблюдается появление а-мартенсита, что способствует увеличению стойкости к микрорезанию. Доэвтектический сплав №8 со структурой метастабильного аустенита с дополнительным карбидным упрочнением показал наилучшие результаты. Сплавы № 5 и № 8 были выбраны для дальнейшей оптимизации в качестве прототипов.

При изучении первичной кристаллизации были выявлены представляющие практический интерес закономерности кристаллизации околоэвтектических сплавов при наличии газовых включений. У доэвтектических сплавов в широком диапазоне концентраций при приближении газовых пузырьков к квазиплоско.му фронту кристаллизации (рис. 6) наблюдается образование и дальнейший рост равноосных кристаллитов между пузырьком и фронтом кристаллизации или ускоренный рост мелких дендритов твердого рас-

□ - £цо

1 2 3 4 5 6 7 8

Номер сплава по табл.1 Рис. 5. Диаграмма результатов испытаний

твора на фронте кристаллизации в направлении газового пузырька. В обоих случая:; перемещение фронта кристаллизации тормозится и происходит огибание газовых пузырьков. Возможно временное подплавление фронта кристаллизации. Прослеживается тенденция к образованию равноосных кристаллитов для сравнительно мелких пузырьков. С ростом размеров пузырьков более вероятен рост дендритов от фронта кристаллизации. При сварке и наплавке это способствует предотвращению кристаллизационных трещин за счет дезориентации и измельчения столбчатой структуры. Из результатов наблюдений следует вывод о модифицирующем эффекте газовыделения при формировании первичной микроструктуры доэвтектических сплавов. Контролируемое газовыделение в реальных наплавочных сплавах возможно за счет добавки в шихту порошковой проволоки силикокальция.

Рис. 6. Видеограмма взаимодействия газовых пузырьков с ФК

В четвертой главе по итогам анализа результатов испытаний сплавов-представителей была поставлена задача разработать порошковую проволоку для упрочения ЗКЭ с оптимизацией химического состава наплавленного металла на основе хромомарганцевого метастабильного аустенита с дополнительным легированием ванадием и кремнием и модифицированием силико-кальцием с применением аппарата теории планирования экстремальных экспериментов. Легирование кремнием проводилось с целью вытеснения углерода из твердого раствора, что ведет к увеличению способности аустенита к у —> а превращению и дополнительному карбидообразованию, а ванадием -для получения дополнительного карбидного упрочнения.

Оптимизация проводилась по трем критериям оптимизации с применением функции желательности при решения компромиссной задачи и метода крутого восхождения при движении в область оптимума. В качестве основного критерия оптимизации использовался показатель стойкости к микрорезанию при дополнительном ударно-абразивном воздействии исследуемых сплавов YI = £ц1. В качестве вспомогательных критериев применялись деформация зарождения трещины езт (критерий Y2) и напряжение отслоения наплавленного покрытия оот, определяемое по пробе «Implant» (критерий Y3).

Исследуемые сплавы получали путем упрочнения образцов из стали 110Г13Л плазменной дугой с присадкой порошковой проволоки ПП АН-106 (ПП 10Х14Т), которая являлась источником хрома в наплавленном металле в пределах 5^7%. В процессе многофакторного эксперимента параметры режима упрочнения выдерживались постоянными с расчетом получить глубину пргплавления 20 мм и ширину валиков 18 мм. Содержание марганца при

этом составляло 7-9%. Дополнительное легирование ванны расплавленного металла осуществлялась путем переплава керамического стержня прямоугольного сечения 10x5 мм, состоящего из порошков ферросплавов и графита, связанных жидким стеклом наподобие электродного покрытия. Шихта керамического стержня составлялась в соответствии с матрицей полностью насыщенного плана Рехтшафнера, позволяющего получить при минимальном количестве опытов полиномиальную квадратичную модель. В качестве независимых переменных, удовлетворяющих требованиям совместимости, независимости и управляемости, были выбраны содержание по массе в шихте силикокальция марки СК- 15 (фактор X,), ферросилиция ФС 50 (фактор Х2), графита ЗТ(фактор Х3) и феррованадия Вд-1(фактор ХД являющихся компонентами-носителями соответствующих элементов. До 100% шихта дополнялась железным порошком марки ПЖ-1с.

Были получены следующие уравнения регрессии:

Относительная износостойкость У1 = 3,1 + 0,06Х2 - 0,402 Х22 - 0,103 Х3 + 0,201X4+ 0,175 Х2Х3 + 0,13 Х3 Х4.

Деформация зарождения трещины Уь % У2= 0,621 + 0,054 XI-0,112 Х2-0,011 Х3 + 0,030 Х4 -0,94 X,2- 0,093 Х42~0,014 Х3Х4.

Напряжение отслоения У], МПа У3 = 537,5 -95,2 Х2 - 56,1 Х3 - 38,2 Х4.

Из них следует, что на износостойкость наибольшее влияние оказывает кремний и ванадий. Кремний, вытесняя углерод из аустенита, способствует дополнительному карбидообразованию и интенсификации у —» а превращения. С ростом содержания кремния износостойкость вначале растет, достигает максимума и далее падает, что объясняется увеличением хрупкости а-мартенсита. Ванадий образует тонкодисперсные карбиды и нитриды. Источником азота в наплавленном металле является азотосодержащий плазмообра-зующий газ.

На стойкость к отслоению добавки всех легирующих элементов в изученном факторном пространстве сказываются негативно. Деформация зарождения трещины возрастает при увеличении содержания силикокальция и ванадия в определенных пределах и падает при увеличении содержания углерода и кремния. Добавка силикокальция положительно сказывается на прочностных характеристиках наплавленного металла и дает несомненный модифицирующий эффект.

По результатам экспериментальных исследований был получен оптимальный по составу наплавленный металл типа 130Х6Г8С2АФ2. Микроструктура наплавленного металла представляет собой дендриты метаста-бильного аусгенита в ледебурите, причем карбонитридные выделения располагаются также по объему дендритов (рис. 7). При ударно-абразивном воздействии в микроструктуре появляется мартенсит деформации. Микротвердость матрицы увеличивается от 5,5 ГПа до 9,8 ГПа.

Дня реализации технологии упрочнения зубьев ковшей карьерных экскаваторов на глубину до 20 мм плазменной дугой была разработана порошковая проволока, в шихту которой входят графит, феррохром, ферросилиций, феррованадий и силикокальций. Носителем марганца при плазменной наплавке является основной металл, а дополнительное легирование азотом до 0,05% обеспечивается плазмообразующим газом.

а) б)

Рис. 7. Микроструктура наплавленного металла: а- х 150; б - X 650

В пятой главе представлены результаты внедрения разработанной технологии УПВД для зубьев ковшей карьерных экскаваторов. Даны описание опытно-промышленной установки, рекомендации по выбору режима упрочнения и результаты промышленных испытаний упрочненных по разработанной технологии и серийных зубьев ковшей карьерных экскаваторов. Испытания проводились в взорванном забое железистых кварцитов в карьере Михайловского ГОКа. В результате испытаний было достигнуто увеличение срока службы ЗКЭ в в 1,7-1,9 раз.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Установлено, что в условиях преобладания микрорезания при абразивном изнашивании механический наклеп стабильного аустенита, определяющий комплекс свойств стали 110Г13Л, не влияет решающим образом на рост ее износостойкости, т.к. при микрорезании протяженность зоны наклепанного металла на порядок меньше, чем в случае многократного пластического деформирования.

2. Решен вопрос повышения долговечности литых деталей из стали 110Г13Л методами объемной плазменной наплавки в рабочей части, непосредственно контактирующей с абразивом, участков износостойкого металла с иным, чем у стали 110Г13Л, типом упрочнения (фазовый наклеп метаста-бильного аустенита, карбидное упрочнение и т.п.). В этом случае достигается переход от микрорезания к менее жесткому режиму абразивного изнашивания за счет многократного пластического деформирования.

3. Разработана методика испытаний износостойкости сплавов, позволяющая моделировать механизм абразивного изнашивания зубьев ковшей карьерных экскаваторов (доминанта микрорезакия + дополнительное разу-

прочнение при нормальном внедрении абразива). По итогам испытаний сплавов-представителей различных структурных групп наилучшие результаты показали доэвтектические сплавы с метастабильным аустенитом и дополнительным карбидным упрочнением.

4. Разработана методика и проведены исследования по моделированию на прозрачных солевых системах первичной кристаллизации с учетом специфики наплавки износостойких сплавов. Она позволяет оценить параметры первичной микроструктуры (морфологию дендритов и эвтектики, количество равноосных кристаллитов, строение фронта кристаллизации) в зависимости от параметров режима наплавки (состава сплава, мощности источника теплоты, скорости и траектории перемещения и т.д.)

5. Выявлен механизм модифицирующего действия газовой фазы при формировании первичной структуры доэвтектических сплавов. Он заключается в дезориентации и измельчении столбчатой первичной структуры и увеличении числа равноосных кристаллитов.

6. Получен оптимальный по составу наплавочный сплав типа 130Х6Г8С2АФ2 и разработана порошковая проволока для упрочнения плазменной и вспомогательной дугами. Микроструктура наплавленного металла представляет собой деидриты метастабильного аустенита в ледебурите, причем карбонитридные выделения располагаются также по объему дендритов. Сплав отличается высокой склонностью к фазовому наклепу и хорошей совместимостью с основным металлом.

7. Оптимизированы параметры режима упрочнения зубьев ковшей карьерных экскаваторов плазменной и вспомогательной дугами, позволяющие достичь глубины упрочнения до 20 мм при бездефектном формировании износостойких участков.

8. Производственные испытания упрочненных зубьев ковшей карьерных экскаваторов показали высокую эффективность упрочнения. Применение разработанной технологии позволяет повысить долговечность зубьев ковшей карьерных экскаваторов в 1,7-1,9 раз.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах: публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Артеменко, Ю.А. Исследование процессов кристаллизации при наплавке износостойких сплавов на прозрачных солевых моделях [Текст] / Ю.А. Артеменко, Д.В. Бартенев, A.B. Макушенко [и др.] // Технология металлов. 2008. №8. С. 41-42.

статьи н материалы конференций:

2. Бартенев, Д.В. Формирование первичной микроструктуры при об-ратноступенчатой наплавке [Текст] / Д.В.Бартенев, A.B. Макушенко и Е.В. Рыжков / /Современные промышленные технологии: Сб. матер. IX Росс, научи.-техн. конф (Computer-Based Conference): Н. Новгород: ИМЦ «Диалог», 2007. С. 27-28.

3. Артеменко, Ю.А. Обратноступенчатая наплавка как средство управления первичной кристаллизацией [Текст] / Ю.А. Артеменко, Д.В. Зартенев, A.B. Макушенко [и др.]// Новые материалы, прогрессивные технологические процессы и управление качеством в заготовительном производстве: Сб. матер. Росс, научн.-техн. конф. Рыбинск: РГТА, 2007. Т.2. С. 182-185.

4. Артеменко, Ю.А. Исследование характера взаимодействия газовых пузырьков с фронтом кристаллизации при моделировании процессов наплавки износостойких сплавов [Текст] / Ю.А. Артеменко, Д.В.Бартенев, A.B. Макушенко [и др.] // Межвуз. сб. науч. трудов «Инновационные технологии и оборудование машиностроительного комплекса». Вып. 10. Воронеж: ГОУВ-ПО «Воронежский государственный технический университет», 2007 г. С. 95-99.

5. Артеменко, Ю.А. Моделирование процессов кристаллизации при наплавке износостойких сплавов [Текст] / Ю.А. Артеменко, Д.В. Бартенев, A.B. Макушенко [и др.] // Материалы и упрочняющие технологии - 2007: Сб. ма-Tep.XIV Росс, научн.-техн. конф . Курск: Курский ГТУ, 2007. С.77-83.

6. Артеменко, Ю.А. Моделирование процессов модифицирования при наплавке износостойких сплавов / Ю.А. Артеменко, A.B. Макушенко, Е.В. Рыжков [и др.] [Текст] // Технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки.: Материалы 10-й Международ, науч.-практической конференции . СПб.: Изд-во Политехи. Ун-та, 2008. Т.2. С. 32-36.

7. Макушенко, A.B. Объемное упрочнение зубьев ковшей карьерных экскаваторов [Текст] / A.B. Макушенко // Материалы и упрочняющие технологии - 2008: Сб. матер.ХУ Росс, научн.-техн. конф . Курск: Курский ГТУ, 2008. С. 77-83.

Автор отдает дань памяти профессору|Воротникову В.Я.|, оказавшему

помощь в выборе тематики и подготовке материалов диссертации.

ИД № 06430 от 10.12.01 г. Подписано в печать 11.11.2008. Формат 60x84 1/16.

_Печатных листов 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 639._

Курский государственный технический университет. Издательско-полиграфический центр Курского государственного технического университета 305040, г. Курск, ул. 50 лет Октября, 94.

ВВЕДЕНИЕ. АНАЛИЗ ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Условия работы.

1.2. Исследование процесса изнашивания ЗКЭ.

1.2.1. Геометрические параметры.

1.2.2. Анализ механизма изнашивания.

1.3. Анализ способов повышения срока службы ЗКЭ.

1.3.1. Улучшение характеристик стали 110Г13Л.

1.3.2. Метастабильные аустенитные стали.

1.3.3. Выбор оптимальной конструкции ЗКЭ.

1.4. Постановка задачи на исследование.

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК ЭКСПЕРИМЕНТА.

2.1. Методика испытаний на износостойкость.

2.1.1. Анализ существующих методик.

2.1.2. Методика испытаний на маятниковом склерометре.

2.2. Методика моделирования первичной кристаллизации.

2.3. Выводы.

3. ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ ИЗНОСОСТОЙКИХ СПЛАВОВ.

3.1. Испытания на стойкость к микрорезанию.

3.1.1. Выбор сплавов-представителей.

3.1.2. Результаты испытаний.

3.2. Исследование первичной кристаллизации.

3.3. Выводы.

4. РАЗРАБОТКА НАПЛАВОЧНОГО СПЛАВА.

4.1. Постановка задачи на многофакторный эксперимент.

4.2. Методики определения параметров оптимизации.

4.2.1.Методика определения деформации зарождения трещины.

4.2.2. Методика испытаний на отслоение.'.

4.3. Определение размеров факторного пространства.

4.4. Построение матрицы эксперимента.

4.5. Результаты эксперимента.

4.5.1. Построение уравнений регрессии.

4.5.2. Расчет функций желательности.

4.5.3. Движение в область оптимума.

4.6. Расчет порошковой проволоки.

4.7. Выводы.

5. ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ.

5.1. Технология упрочнения ЗКЭ.

5.2. Результаты испытаний.

Открытая разработка является наиболее эффективным способом добычи полезных ископаемых. Важнейшим звеном технологической цепи открытой добычи является процесс экскавации, бесперебойность которого во многом определяется долговечностью сменных зубьев ковшей карьерных экскаваторов, испытывающих непосредственное взаимодействие с породой. При экскавации взорванного массива особо крепких и абразивных пород ЗКЭ работают в экстремальных условиях абразивного изнашивания (большое количество благоприятно ориентированных режущих кромок на поверхности фрагментов взорванной породы, доминирующая роль микрорезания металла, интенсивные ударные нагрузки и т.п.), что вызывает их быстрый выход из строя. При разработке забоя неокисленных железистых кварцитов срок службы комплекта зубьев ковшей карьерных экскаваторов с общей массой 1т составляет 2+ 3 суток, причем масса изношенного металла относительно общей массы зубьев не превышает 15%. Повышение их долговечности дает существенный экономический эффект и, поэтому, весьма актуально.

Зубья ковшей карьерных экскаваторов являются определяющим изделием-представителем целой группы деталей, изготовляемых из стали 110Г13Л (стали Гадфильда), закаленной на аустенит и имеющей уникальное сочетание износостойкости и вязкости. С момента создания (1882 г.) эта сталь не находит себе достойных заменителей при изготовлении цельнолитых деталей, работающих в экстремальных условиях абразивного изнашивания с ударными нагрузками. Применительно к зубьям ковшей карьерных экскаваторов конструкция и материал износостойких участков помимо прямого назначения должны обеспечивать приемлемый уровень несущей способности зубьев ковшей карьерных экскаваторов в целом, соответствие их объема объему изнашиваемого в процессе эксплуатации металла и максимальное приближение к выполнению условия самозатачивания.

Задача выбора наплавочного сплава и технологии его объемной наплавки на рабочие поверхности зубьев ковшей карьерных экскаваторов и им подобных деталей осложняется недостаточным объемом информации по сплавам, работающим в условиях доминанты микрорезания в сочетании с разупрочняющим действием факторов, свойственных ударно-абразивному изнашиванию. Для ее решения необходима разработка принципиально новых методик испытаний наплавленного металла и наблюдения за процессами формирования первичной микроструктуры.

Целью работы является повышение долговечности зубьев ковшей карьерных экскаваторов путем разработки на научной основе технологии упрочнения плазменной дугой рабочих поверхностей.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Исследование характера износа зубьев ковшей карьерных экскаваторов в условиях реальной эксплуатации и разработка методики испытаний металлов и сплавов на износостойкость, моделирующей механизм абразивного изнашивания зубьев ковшей карьерных экскаваторов (доминанта микрорезания + дополнительное разупрочнение при нормальном внедрении абразива).

2. Проведение испытания по разработанной методике серии сплавов-представителей различных структурных групп и систем легирования с последующим выбором сплава-прототипа.

3. Разработка методики моделирования процессов первичной кристаллизации при наплавке износостойких сплавов и исследование процессов первичной кристаллизации с целью оптимизации параметров режима упрочнения.

4. Разработка оптимального состава износостойкого сплава и порошковой проволоки для его механизированной наплавки.

5. Разработка технологического процесса нанесения износостойкого покрытия на рабочие поверхности зубьев ковшей карьерных экскаваторов и проверка предложенной технологии в производственных условиях.

1. АНАЛИЗ ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Условия работы

Бесперебойность работы карьерных экскаваторов во многом определяется надежностью механической части, и, в частности, рабочего оборудования. Согласно данным [1], механическая часть дает 62% от общего числа отказов, а рабочее оборудование— 37 % от отказов механической части. К рабочему оборудованию карьерных экскаваторов относятся конструктивные узлы, связанные с ковшом и определяющими траекторию их движения при экскавации, (стрела, рукоять). Непосредственное взаимодействие с грунтом испытывают сменные зубья ковшей экскаваторов (ЗКЭ). Их внешний вид представлен на рис. 1.1.

Рис. 1.1 Внешний вид ЗКЭ ( а - для экскаватора ЭКГ-4,6; б) - ЭКГ-8)

Цельнолитые ЗКЭ состоят из клиновидной режущей и несущей частей. Несущая часть представляет собой два хвостовика с отверстиями для закрепления ЗКЭ в передней стенке ковша. Зона перехода хвостовиков в режущую часть испытывает максимальные изгибающие нагрузки и является наиболее вероятным местом поломки ЗКЭ при ударных нагрузках вследствие недостаточной вязкости металла ЗКЭ и/или наличия дефектов литья

Процесс экскавации заключается в копании (резании) грунтов с последующей их погрузкой в транспортные устройства. При внедрении ЗКЭ в грунт преодолевается сила сопротивления копанию Р (рис.1.2).

Она разлагается на касательное сопротивление грунта Рт, действующую по касательной к траектории резания, и силу отпора грунта Рп , направленную по нормали. Рт складывается из сопротивлений грунта резанию, перемещению грунта в ковше и перед ковшом (преодоление так называемой призмы волочения.). Касательное сопротивление грунтов копанию и сил тяжести ковша с грунтом Ок+г и рукояти Ор преодолевается усилием натяжения подъемных канатов 8П. (рис. 1.3) через блок на стреле. Усилие отпора грунта преодолевается напорным усилием Б,, посредством напорного механизма.

Рис. 1.2. Схема взаимодействия Рис. 1.3. Силы, действующие на

ЗКЭ с грунтом рабочее оборудование

Величина сопротивления грунта копанию оценивается по формуле проф. Н.Г Домбровского [2]

Р = РудЬ5, (1.1) где Ь и 5 — соответственно ширина и толщина стружки, снимаемой ковшом, см;

Руд ~ удельное сопротивление грунта копанию, зависит от физических свойств грунта (табл. 1.1) [3].

Износ рабочего оборудования в основном зависит от прочности разрабатываемого массива, а ковша и ЗКЭ — от прочности и абразивности пород. В таблице 1.2. приведены данные [4] о стойкости шарошечных долот и скорости бурения скважин для взрывных работ, позволяющие судить о сравнительной крепости и абразивности железных руд Михайловского месторождения КМА.

Таблица 1.1.

Удельное сопротивление копанию [3]

Характеристика грунта Группа Коэф. крепости Г по Руд , МПа грунта М.М. Протодьяконову

Слабые — супесь, песок, I 0,1-0,5 0,016-,025 суглинок

Плотные - чернозем, II 0,6-1,0 0,06-0,13 лесс, мел, глинистые руды

Очень плотные - глина III 1,0-2,0 0,11-0,19 тяжелая и очень тяжелая

Полускальные - сланцы, IV 2,0 - 5,9 0,2 - 0,3 алевролиты, аргиллиты

Скальные хорошо взо- V 6,0- 18,0 0,28 - 0,37 рванные

Скальные плохо взо- VI к >0,38 рванные

Таблица 1.2

Данные о железистых кварцитах Михайловского месторождения КМА

Тип железистого кварцита Содержание, % Коэффициент крепости по Протодьяконову М.М. Скорость бурения, м/ч Проходка одного долота, м

Р^общ 8Ю2 А1203 СаО

Мартито-магнетитовый 54 14,3 1,66 3,65 6-10 25,0 300

Окисленный мартитовый 41 39 0,42 1,0 12-14 7,1 56

Неокисленный магнетитовый 38 42 0,4 1,7 16-18 3,4 23

Согласно данным [5], породы, содержащие свыше 30% кварца, превосходят по относительной абразивности известняковые, полевошпатные и кремнистые породы в 8—16 раз. Для взорванной породы абразивность дополнительно возрастает за счет образования многочисленных острых выступов на поверхности.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Установлено, что в условиях преобладания микрорезания при абразивном изнашивании механический наклеп стабильного аустенита, определяющий комплекс свойств стали 1 ЮГ 13Л, не влияет решающим образом на рост ее износостойкости, т.к. при микрорезании протяженность зоны наклепанного металла на порядок меньше, чем в случае многократного пластического деформирования.

2. Решен вопрос повышения долговечности литых деталей из стали 110Г13Л путем получения методами объемной плазменной наплавки в рабочей части детали, непосредственно контактирующей с абразивом, участков износостойкого металла с иным, чем у стали 110Г13Л, механизмом упрочнения (фазовый наклеп метастабильного аустенита, карбидное упрочнение и т.п.). В этом случае достигается переход от микрорезания к менее жесткому режиму абразивного изнашивания за счет многократного пластического деформирования.

3. Разработана методика испытаний износостойкости сплавов, позволяющая моделировать механизм абразивного изнашивания зубьев ковшей карьерных экскаваторов (доминанта микрорезания + дополнительное разупрочнение при нормальном внедрении абразива). По итогам испытаний сплавов-представителей различных структурных групп наилучшие результаты показали доэвтектические сплавы с метастабильным аустенитом и дополнительным карбидным упрочнением.

4. Разработана методика и проведены исследования по моделированию на прозрачных солевых системах первичной кристаллизации с учетом специфики наплавки износостойких сплавов. Она позволяет оценить параметры первичной микроструктуры (морфологию дендритов и эвтектики, количество равноосных кристаллитов, строение фронта кристаллизации) в зависимости от параметров режима наплавки (состава сплава, мощности источника теплоты, скорости и траектории перемещения и т.д.)

5. Выявлен механизм модифицирующего действия газовой фазы при формировании первичной структуры доэвтектических сплавов. Он заключается в дезориентации и измельчении столбчатой первичной структуры и увеличении числа равноосных кристаллитов.

6. Получен оптимальный по составу наплавочный сплав типа 130Х6Г8С2АФ2 и разработана порошковая проволока для упрочнения плазменной и вспомогательной дугами. Микроструктура наплавленного металла представляет собой дендриты метастабильного аустенита в ледебурите, причем карбонитридные выделения располагаются также по объему дендритов. Сплав отличается высокой склонностью к фазовому наклепу и хорошей совместимостью с основным металлом.

7. Оптимизированы параметры режима упрочнения зубьев ковшей карьерных экскаваторов плазменной и вспомогательной дугами, позволяющие достичь глубины упрочнения до 20 мм при бездефектном формировании износостойких участков.

8. Производственные испытания упрочненных зубьев ковшей карьерных экскаваторов показали высокую эффективность упрочнения. Применение разработанной технологии позволяет повысить долговечность зубьев ковшей карьерных экскаваторов в 1,7-1,9 раз.

1. Голубев, В.А. Эксплуатация, надежность и техническое обслуживание экскаваторов ЭКГ-8 и ЭКГ-8И Текст. /В.А. Голубев, А.Е. Троп, Н.М. Карасев [и др.] // Свердловск: Изд. СГИ, 1971.117 с.

2. Кох, П.И. Одноковшовые экскаваторы Текст./ П.И. Кох// М.: Машгиз, 1963. 439 с.

3. Беляков, Ю.И. Экскаваторные работы. Справочник рабочего Текст./ Ю.И. Беляков //М.: Недра, 1992. 288 с.

4. Открытая разработка железорудных месторождений КМА Текст./ Под ред. В.В. Лосицкого// М.: Недра, 1969. 216 с.

5. Севернев, М.Н. Износ деталей сельскохозяйственных машин Текст./ М.Н. Севернев //Л.: Колосс, 1972. 288 с.

6. Барон, Л.И. Износ инструментов при резании горных пород Текст./ Л.И.Барон, Л.Б. Глатман // М.: Недра, 1969. 168 с.

7. Ткачев, В.К. Износ и повышение долговечности деталей сельскохозяйственных машин Текст./ В.К. Ткачев// М.: Машиностроение, 1971.264 с.

8. Ветров, Ю.А. Изнашивание экскаваторных зубьев как фактор сопротивления грунтов, резанию Текст./ Ю.А. Ветров// Сб. «Повышение износостойкости и срока службы машин». Т. 1. Киев: Изд АН УССР, 1960. С. 455-464.

9. Чукмасов, С.Ф., Бабченко С.Л. Повышение долговечности зубьев ковшей карьерных экскаватора Текст./ С.Ф. Чукмасов, С.Л. Бабченко// Днепропетровск.: Промшь, 1967.52 с.

10. Виноградов, В.Н. Изнашивание при ударе Текст./ В.Н.Виноградов, Г.М. Сорокин, А.Ю.Албагачиев//М.: Машиностроение, 1982.192 с.

11. Козырев, С.П. Гидроабразивный износ металлов при кавитации Текст./ С.П. Козырев// М.: Машиностроение, 1971. 240 с.

12. Кащеев, В.Н. Абразивное разрушение твердых тел Текст./В.Н. Ка-шеев// М.: Наука, 1970. 247 с.

13. Бобров, С.И. Износостойкость машиностроительных сталей в условиях изнашивания абразивом Текст./С.И. Бобров// Металловедение и термическая обработка металлов. 1993. № 11. С. 18-21.

14. Виноградов, В.Н. Ударно-абразивный износ буровых долот Текст./ В.Н. Виноградов, Г.М. Сорокин, Г.К. Шрейбер// М.: Недра, 1975. 167 с .

15. Гринберг, H.A. Методика исследования стойкости наплавленного металла против ударно-абразивного изнашивания Текст./ H.A. Гринберг, И.В. Петров, М.И. Никаноров// Сварочное производство. 1977. № 7. С. 24-27.

16. Хрущев, М.М. Абразивное изнашивание Текст./ М.М. Хрущев, М.А. Бабичев//М.: Наука, 1970. 251 с.

17. Петров, И.В. Износостойкая наплавка в ремонте машин: Приложение к журналу приложению «Техника в сельском хозяйстве» Текст./ И.В.Петров//М.: Агропромиздат, 1988. 118 с.

18. Петров, И.В. Повышение долговечности рабочих органов дорожных машин наплавкой Текст./И.В. Петров, И.К. Домбровская// М.: Транспорт, 1970. 104 с.

19. Попов, B.C. Износостойкость прессформ огнеупорного производства Текст./ B.C. Попов, H.H. Брыков, Н.С. Дмитриченко// М.: Металлургия, 1971. 157 с.

20. Тененбаум, М.М. Сопротивление абразивному изнашиванию Текст./ М.М. Тененбаум// М.: Машиностроение, 1976. 271 с.

21. Львов, П.Н. Основы абразивной износостойкости деталей строительных машин Текст./ П.Н. Львов// М.: Стройиздат, 1970. 71 с.

22. Кащеев, В.Н. Процессы в зоне фрикционного контакта Текст./ В.Н. Кащеев// М.: Машиностроение, 1978. 231 с.

23. Филиппов, M.А. Стали с метастабильным аустенитом Текст./ М.А. Филлипов, B.C. Литвинов, Ю.Р. Немировский// М.: Металлургия, 1988. 256 с.

24. Swain, M. V. Microfracture about scratches in brittle solids Text./ M.V. Swain// Proceeding of Royal Society. London : 1979. A366 № 1727. P. 575 597.

25. Клейс, И.Р. Износостойкость элементов измельчителей ударного действия Текст./ И.Р. Клейс, Х.Х. Ууэмыйс// М.: Машиностроение, 1986.160 с.

26. Wahl, H. Hartzerkleinerung und Verschleiß. Text./ H. Wahl, G. Kantenwein// Aufbereitung Technik. Germany : 1963 № 2. P. 47-58.

27. Сильман, Г.И. Диаграмма состояния сплавов системы Fe-C-Mn и некоторые структурные эффекты в этой системе. Часть 2. Расчет и построение изотермических разрезов диаграммы Текст./ Г.И. Сильман// Металловедение и термическая обработка. 2005. № 4. С. 3-10.

28. Богачев, И.Н. Структура и свойства железомарганцевых сплавов Текст./ И.Н. Богачев, В.Ф. Еголаеав// М.: Металлургия, 1973. 295 с.

29. Богачев , И.Н. Исследование упрочнения и структурных превращений стали 110Г13Л при трении Текст./ И.Н. Богачев, Л.Г. Коршунов, М.С. Хадыев [и др.]// Физика металлов и металловедение. 1977. Т. 43.Вып.2. С. 380-387.

30. Гуляев, A.A. Тонкая структура стали Гадфильда Текст./ A.A. Гуляев, Ю.Д. Тяпкин, В.А. Голиков// Металловедение и термическая обработка. 1985. №6. С. 14-18.

31. Жаров, А.И. О деформационном упрочнении стали Гадфильда Текст./ А.И.Жаров, Ф.П. Рыбалко, М.С. Михалев// Физика металлов и металловедение. 1974. Т. 38. Вып. 4. С. 1110-1112.

32. Шиколаев, В.П. Термическая обработка стали 110Г13Л с использованием остаточного тепла отливок Текст./ В.П. Шиколаев// Металловедение и термическая обработка. 1980. № 1. С. 16-21.

33. Авилов, Б.И. Структура и свойства метастабильных высокомарганцовистых сталей Текст./ Б.И. Авилов, Л.Н. Очкина, T.JI. Николаева // Металловедение и термическая обработка. 1988.№ 5. С. 33-36.

34. Костинский, Д.С. Дендритная структура отливок из стали 110Г13Л Текст./ Д.С. Костинский// Литейное производство. 1965. №1. С. 8-9.

35. Михалев, М.С. Сопротивление деформации границ зерен в литой и рекристаллизованной стали Гадфильда Текст./ М.С. Михалев, А.И. Жаров, Т.П. Егорова// Физика металлов и металловедение .1977. Т. 42. Вып.5. С. 11171118.

36. Жаров, А.И. Влияние химического состава и структуры на хладноломкость стали 110Г13Л Текст./ А.И. Жаров, М.С. Михалев, В.Е. Гришина// Металловедение и термическая обработка. 1980. № 2. С. 40-42.

37. Атабеков, Е.И. Влияние легирующих элементов на ударно-абразивную износостойкость стали 110Г13Л Текст./ Е.И. Атабеков, И.А. Мон-гайт// Сб. «Термическая обработка и физика металлов». Свердловск: Вып.2 УПИ, 1976. С. 33-36.

38. Сильман, Г.И. Влияние ванадия на структуру и свойства высокомарганцовистых сталей Текст./ Г.И. Сильман, Н.И. Приступлюк, М.С. Фрольцов// Металловедение и термическая обработка. 1980. № 2. С. 38 39.

39. Винокур, Б.Б. Влияние легирования на износостойкость марганцевой стали Текст./ Б.Б. Винокур, С.Е. Кондратюк, Г.Г. Луценко// Металловедение и термическая обработка металлов. 1986. № 11. С. 24-27.

40. Григоркин, В.И. Свойства аустенитной марганцовистой стали, легированной сильными карбидообразующими элементами Текст./ В.И. Григоркин, Г.В. Коротушенко// Металловедение и термическая обработка. 1966. № 10. С. 27-31.

41. Корнаушенков, Н.Г. Исследование сталей типа Г13Л, обладающих высокой прочностью и износостойкостью Текст./ Н.Г. Корнаушенков, A.A. Астафьев, Ю.Н. Корнаушенкова//Проблемы прочности. 1974. №4. С. 98-100.

42. Счастливцев, В.М. Роль принципа метастабильности метастабильного аустенита Богачева-Минца при выборе износостойких материалов Текст./ В.М. Счастливцев, М.А. Филиппов// Металловедение и термическая обработка металлов. 2005.№ 1. С. 6-9.

43. Бернштейн, М.Л. Влияние деформации на мартенситное превращение и строение мартенсита в высокоуглеродистых сталях Текст./ М.Л. Бернштейн, Л.М. Капуткина, A.M. Глушец // Физика металлов и металловедение. 1977. Т. 43. Вып. 1. С. 152-160.

44. Соловьев, Ю.Г. Определение основных факторов, влияющих на абразивное изнашивание труб Текст./ Ю.Г. Соловьев, П.М. Юшкевич, Н.П. Бондарь [и др.] // Металловедение и термическая обработка металлов. 1986. № 3. С. 41-43.

45. Сагарадзе, В.В. Упрочнение аустенитных сталей Текст./ В.В. Сага-радзе, А.И. Уваров// М.: Наука, 1989. 270 с.

46. Малинов, Л.С. Регулирование мартенситного превращения при на-гружении в хромомарганцевых аустенитных сталях Текст./ Л.С. Малинов,

47. B.И. Коноп// Металловедение и термическая обработка металлов. 1978. № 8.1. C.10-16.

48. Виноградов, В.Н. Износостойкие стали с нестабильным аустенитом для деталей газопромыслового оборудования Текст./ В.Н. Виноградов, Л.С. Лившиц, С.И. Платова [и др.] // Вестник машиностроения. 1982. № 1. С. 26-27.

49. Лившиц, Л.С. Поведение сталей с метастабильным аустенитом в условиях газоабразивного изнашивания Текст./ Л.С. Лившиц, С.Н. Платова, Т.И. Соколова// Известия вузов. Нефть и газ. 1980. № 4. С. 80-84.

50. Филиппов, М.А. Деформационные мартенситные превращения и упрочнение углеродистых метастабильных аустенитных сталей Текст./ М.А. Филиппов, В.Е. Луговых, М.Е. Попцов// Изв. АН СССР. Металлы. 1989. № 2. С. 82-83.

51. Филиппов ,М.А. Хладноломкость Сг-Мп-81 сталей со структурой нестабильного аустенита Текст./ М.А. Филиппов, Е.С. Студенок, М.С. Хадыев// Металловедение и термическая обработка. 1986. № 5. С. 31- 35.

52. Студенок, Е.С. Износостойкость нестабильных марганцево-кремнистых сталей при трении скольжения Текст./ Е.С.Студенок, М.А. Филиппов, И.Н. Веселов// Трение и износ .1983. Т. 4. № 4. С. 704-710.

53. Лившиц, Л.С. Металловедение сварки, и термическая обработка сварных соединений Текст./ Л.С. Лившиц, А.Н. Хакимов // М.: Машиностроение, 1989. 266 с.

54. Малинов, JT.C. Влияние мартенсита деформации на свойства сталей Fe-Cr-Mn Текст./ Л.С, Малинов, А.П. Чейлях, К.Н. Соколов // Известия АН СССР. Металлы. 1988. №2. С. 78-83.

55. Коваленко, О.И. Структура и износостойкость хромомарганцевой стали, легированной карбидообразующими элементами Текст./ О.И. Коваленко// Сб. «Повышение износостойкости литых материалов». Киев: ИПЛ АН УССР, 1983. С. 32-38.

56. Ткаченко, И.Ф. Влияние дополнительного легирования и термической обработки на механические свойства Cr-Мп сталей. Текст./ И.Ф. Ткаченко, A.A. Баранов // Известия АН СССР. Металлы. 1983. № 3. С. 129-135.

57. Банных, O.A. О влиянии меди и никеля на прочность и вязкость стареющих аустенитных сталей Ni-Mn- Си- V- С Текст./ O.A. Банных, В.Н. Блинов, М.В. Костина // Изв. РАН. Металлы. 1992. №2. С. 67-72.

58. Филиппенков, A.A. Отливки из ванадийсодержащих сталей Текст./ A.A. Филиппенков// М.: Машиностроение, 1982. 126 с.

59. Давыдов, Н.Г. Пути повышения надежности и долговечности деталей оборудования из высокомарганцовистой стали 110Г13Л Текст./ Н.Г. Давыдов, Г.Д. Дахно// Красноярск: КПИ, 1970. 66 с.

60. Дрок, А.И. Новая конструкция зубьев экскаватора ЭКГ 4 для скальных работ Текст./ А.И. Дрок // Строительные и дорожные машины. 1962. № 9. С. 14-15.

61. Литвак, А.Е. Зуб ковша землеройной машины Текст./ А.Е. Литвак// A.c. СССР № 334344. Кл. E02f 9/28.

62. Воронова, H.A. Абразивостойкие сплавы для зубьев ковшей экскаватора ЭКГ-4 Текст./ H.A. Воронова А.К. Теслюк Н.С. Никанорова // Горный журнал. 1965. № 3. С. 45-48.

63. Шварцер, А.Я. Упрочнение зубьев ковшей карьерных экскаваторов наплавкой Текст./ А.Я. Шварцев, В.П. Пономаренко, А.И. Речкоблит// Сварочное производство. 1973. № 9. С. 22-23.

64. Пономаренко, В.П. Высокомарганцевая сталь для электрошлаковой наплавки Текст./ В.П. Пономаренко, А.Я. Шварцев, В.П. Стойко// Металловедение и термическая обработка. 1982. № 10. С. 57- 61.

65. Рабинович, А.Ш. Элементарная теория и методика проектирования самозатачивающихся почворежущих лезвий Текст./ А.Ш. Рабинович // Трактора и сельхозмашины. 1961. №10. 24-27 с.

66. Бернштейн, Д.Б. Оценка возможности самозатачивания двухслойных почворежущих элементов при абразивном изнашивании Текст./ Д.Б. Бернштейн// Трактора и сельхозмашины. 1985. №6. С. 31-34.

67. Игнатьев, A.M. Способ приготовления режущих и колющих инструментов из слоев металлов и сплавов разной твердости Текст./ A.M. Игнатьев// Патент СССР №14451. 1926 г.

68. Рейш, А.К. Повышение износостойкости строительных и дорожных машин Текст./ А.К. Рейш// М.: Машиностроение, 1986. 184 с.

69. Черепанов, Г.П. Механика хрупкого разрушения Текст./ Г.П.Черепанов//М.: Наука, 1974. 640 с.

70. Нотт, Д. Основы механики разрушения Текст./ Д.Нотт// М.: Металлургия, 1978. 256 с.

71. Кирьян, В.И. Оценка сопротивлений сварных соединений хрупким разрушениям на основе 8К— модели Текст./ В.И. Кирьян, B.C. Гиренко// Автоматическая сварка. 1985. №1. 64-65 с.

72. Raju, I.S., Newman J.S. Stress intensity factors for a wide range of semi-elliptical cracks in finite-thickness plates//Engineering Fracture Mechanics. V. 11. №4. P. 817-829.

73. Рыжков, Ф.Н. Повышение эффективности поверхностного упрочнения наплавкой путем формирования комбинированных твердых покрытий Текст./ Ф.Н. Рыжков, В.Я. Воротников, Ю.А. Артеменко [и др.] // Курск: КГТУ. 2000. 143 с.

74. Воротников, В.Я. Технология объемного упрочнения зубьев ковшей экскаваторов Текст./ В.Я. Воротников, Ю.А. Артеменко, C.B. Иванов, В.В. Калуцкий//Сварочное производство. 1979. №3. С. 8-9.

75. Vorotnicov, V.Y., Ivanov S.V., Artemenko Y.A. Preventing defects in forced conditions of hardening with a plasma arc//Welding International. 1999. V.13. № 9. P. 740-741

76. Виноградов, B.H.Абразивное изнашивание бурового инструмента Текст./В.Н.Виноградов, Г.М.Сорокин, В.А. Доценко//М.: Наука, 1980. 206 с.

77. Хрущев, М.М. Износостойкость и структура твердых наплавок Текст./ М.М. Хрущев, М.А. Бабичев, Е.С. Беркович [ и др.] // М.: Машиностроение, 1971. 95 с.

78. Хрущев, М.М. Исследования изнашивания металловТекст./ М.М. Хрущев, М.А. Бабичев// М.: Изд АН СССР, 1960. 351 с.

79. Тененбаум, М.М. Склерометры для изучения сопротивления царапанию и их применение Текст./ М.М.Тененбаум//Сб. «Склерометрия. Теория, методика, применение испытаний на твердость царапанием». М.: Наука. 1968. С. 5-23.

80. Вознесенский, В.А. Принятие решений по статистическим моделям В.А. Вознесенский, А.Ф. Ковальчук//М.: Статистика. 1974. 192 с.

81. Джексон, К. О механизме роста кристаллов из расплава Текст. / К. Джексон, Д.Ульманн, Д.Хант // Сб. «Проблемы роста кристаллов». М.: Мир, 1968. С. 27-51.

82. Федоров О.П., Чемеринский Г.П., Взаимодействие кристаллов, растущих из расплава, с газовыми включениями// Кристаллография. 1989. - Т. 34.-Вып. 2.-С. 432-438.

83. Болдырев A.M., Дорофеев Э.Б., Ткаченко Ю.С. Установка для исследования процесса кристаллизации при сварке в условиях низкочастотной вибрации на прозрачных моделях //Заводская лаборатория. 1976. - № 1. — С. 3738.

84. Артеменко, Ю.А. Исследование процессов кристаллизации при наплавке износостойких сплавов на прозрачных солевых моделях Текст. / Ю.А. Артеменко, Д.В.Бартенев, A.B. Макушенко и др.// Технология металлов. 2008. №8. С.41-42.

85. Басин, A.C. Анализ подобия в процессах кристаллизации эвтектических сплавов Текст. / A.C. Басин // Сб. «Закономерности формирования структуры сплавов эвтектического типа». Днепропетровск: Днепропетровский металлургический институт, 1982. С. 97-98.

86. Сомов, А.И. Эвтектические композиции Текст. / А.И. Сомов, М.А. Тихоновский // М.: Металлургия, 1975. 304 с.

87. Посыпайко, В.И. Диаграммы плавкости солевых систем. (Справочник). Ч. 3. Текст. / В.И. Посыпайко, Е.А. Алексеева, H.A. Васина// М.: Металлургия, 1979. 204 с.

88. Шурин, A.K. Диаграммы состояния железа с фазами внедрения как основа разработки износостойких эвтектических сталей Текст. / А.К. Шурин, Панарин В.Е.//Металловедение и термическая обработка. 1984. № 2. С. 55-57.

89. Гринберг, H.A. Износостойкие наплавочные материалы для упрочнения трущихся поверхностей в условиях абразивного и гидроабразивного изнашивания Текст./ H.A. Гринберг, А.Б. Арабей // Сварочное производство. 1992. № 5. С. 7-9.

90. Киреевский, Б.А. Влияние концентрационных и температурных не-однородностей в расплаве на изменение литой структуры Текст./ Б.А. Киреевский, Г.И. Герштейн, О.П. Федоров и др. //Литейное производство. 1989.№3. С.3-4

91. Любич, А.И. Влияние силикокальция на структуру и свойства наплавленного металлаТекст. / А.И. Любич, A.B. Пустовгар//Сварочное производство. 2002. №6. С. 46-47.

92. Походня, И.К. Газы в сварных швахТекст. / И.К. Походня. М.: Машиностроение, 1972. 256 с.

93. Лившиц, Л. С., Гринберг Н. А., Куркумелли Н. Г. Основы легирования наплавленного металла Текст. / Л. С. Лившиц, Н. А. Гринберг, Н.Г. Куркумелли. М.: Машиностроение, 1969. 187 с.

94. Венци, С. Влияние инерционной нагрузки при ударных испытаниях с осциллографированием Текст. / С. Венци, А.Прист, М.Мей //Сб. «Ударные испытания металлов». М.: Мир, 1973. С. 157- 174.

95. Воротников, В.Я. Методика определения стойкости наплавочных сплавов к ударным нагрузкам Текст. / В.Я. Воротников, С.В. Иванов, Ю.А. Артеменко // Автоматическая сварка. 1983. № 9. С. 61 62.

96. Макаров, Э.Л. Холодные трещины при сварке легированных сталей Текст. / Э.Л. Макаров. М.: Машиностроение, 1981. 247 с.

97. Новик, Ф.С.Оптимизация процессов технологии машиностроения методами планирования экспериментов Текст. / Ф.С. Новик, Я.Б. Арсов. — М.: Машиностроение. София: Техника, 1980. 304 с.

98. Тамразов, A.M. Планирование и анализ регрессионных экспериментов в технологических исследованияхТекст. / A.M. Тамразов. Киев: Наукова думка, 1987. 176 с.

99. Harrington, Е. The desirability function Text./ E. Harrington. // Industrial Quality Control. 1965. v. 21. № ю. P. 494-498.

100. Кочева, Г.Н. Методика расчета порошковой проволоки Текст. / Г.Н.Кочева, М.И. Разиков// Сварочное производство. 1968. № 8. С. 34 37.

101. Петров, Г. Л. Сварочные материалы Текст./ Г. Л. Петров// Л.: Машиностроение; 1972. 280 с.

102. Воротников, В.Я. Технология восстановления и упрочнения рабочих поверхностей полукамер резиносмесителей Текст./ В.Я. Воротников, Ю.А. Артеменко, Н.М. Гайдаш, В.В. Другаль // Сварочное производство. 2003. №3. С. 46-47.