автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Совершенствование наплавочного материала для повышения стойкости прессового инструмента горячего деформирования медных сплавов

На правах рукописи ГОРИН МАКСИМ ВАЛЕРЬЕВИЧ ^ЗзГЗ^

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ НАПЛАВОЧНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ ПРЕССОВОГО ИНСТРУМЕНТА ГОРЯЧЕГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ МЕДНЫХ СПЛАВОВ

Специальность 05.03.06 - Технологии и машины сварочного производства

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

:з

Екатеринбург-2009

003467644

Работа выполнена в ГОУ ВПО "Уральский государственный технический университет - УПИ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина".

Научный руководитель: Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Фурман Е.Л. кандидат технических наук, доцент Толстых Л.Г.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

старший научный сотрудник Сафонов Е.Н.

кандидат технических наук, доцент Шумяков В.И.

Ведущее предприятие: ЗАО "Завод сварочных

материалов", г. Березовский

Защита состоится « » _2009г. в часов на заседании

специализированного совета Д 212.285.10 при ГОУ ВПО "Уральский государственный технический университет - УПИ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" в ауд. М-323 (главный учебный корпус, левое крыло).

Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью, просим направлять по адресу: 620002, г. Екатеринбург, К-2, ул. Мира, 19, ГОУ ВПО "Уральский государственный технический университет - УПИ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина", учёному секретарю. Факс (343) 374-53-35. E-mail: raskatov@isnet.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральского государственного технического университета - УПИ.

Автореферат разослан « ^ » 2009г. ^

Учёный секретарь диссертационного совет

доцент, кандидат технических наук

Раскатов Е.Ю.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. На предприятиях по обработке цветных металлов и сплавов одним из способов получения полуфабрикатов и готовых изделий из медных сплавов является горячее прессование. Производительность прессов зависит от стойкости технологического инструмента: пресс-втулок, пресс-шайб и т.д. Эффективным способом повышения стойкости прессового инструмента является наплавка его рабочих поверхностей износостойкими материалами. Существующие наплавочные материалы ПП-30Х2В8Ф, ПП-20ХЗВ10ГТ и т.д., у которых наплавленный металл относится к классу мартенситно-карбидных сталей, являются низкотехнологичными, т.к. для предотвращения образования трещин требуют подогрева основного металла перед наплавкой и замедленное охлаждение наплавленного инструмента. Исходная твёрдость наплавленного металла 30Х2В8Ф, 20ХЗВ10ГТ равна 43-49 ШС, что затрудняет обработку режущим инструментом. Сейчас для повышения стойкости инструмента применяется технологичный материал ПП-08Х6Н8М7С1, у которого наплавленный металл относится к классу мартенситно-стареющих сталей. Исходная твёрдость наплавленного металла 08Х6Н8М7С1 равна 33 ЬГОС, а стойкость инструмента в 2 раза выше, чем инструмента, наплавленного материалом ПП-20ХЗВ10ГТ. На определённом этапе материал удовлетворял требованиям производства, но увеличение загрузки и производительности оборудования требует ещё большего повышения стойкости инструмента.

Цель работы. Разработать новый наплавочный материал для повышения стойкости инструмента горячего прессования медных сплавов, по сравнению с инструментом, наплавленным материалом ПП-08Х6Н8М7С1. Задачей работы было исследование влияния марганца, вольфрама, хрома в пределах выбранной композиции (1-6)%Сг - (5-Ч0)%\У - (9-12)%Мп - 2%Ре81 - 1%РеТ1 - (осн.)Ре порошковой проволоки на эксплуатационные и сварочно-технологические свойства наплавленного металла для разработки оптимального его состава.

Научная новизна работы. 1. Установлено, что увеличение содержания в порошковой проволоке марганца, вольфрама, хрома, при образовании у наплавленного металла структуры мартенсита, приводит к одновременному повышению уровня его эксплуатационных свойств (увеличению твёрдости после старения, повышению микротвёрдости при высоких температурах, разгаростойкости) и сварочно-технологических характеристик (стойкости к образованию трещин, уменьшению исходной твёрдости).

2. Разработана безникелевая мартенситно-стареющая сталь следующего химического состава (масс.%): углерод 0,04+0,09; марганец 8,5+9,0; вольфрам 8,5+9,0; хром 3,9+4,5; кремний 0,95+1,10; титан 0,03+0,05, который защищен патентом (№2304631). Новая сталь 08Х4В9Г9С1Т имеет высокий комплекс исследуемых свойств в выбранной композиции и по ряду свойств, таких как микротвёрдость при наибольшей рабочей температуре инструмента, сопротивление образованию трещин при наплавке, превосходит сталь 08Х6Н8М7С1. Сталь 08Х4В9Г9С1Т меньше стали 08Х6Н8М7С1 подвержена явлению возврата свойств, характерному для мартенситно-стареющих сталей.

Практическая значимость работы. Разработан новый технологичный наплавочный материал в виде порошковой проволоки ПП-08Х4В9Г9С1Т, обеспечивающий повышение стойкости наплавленных им пресс-шайб горячего деформирования медных сплавов в 3 раза, по сравнению с пресс-шайбами, наплавленными штатным материалом ПП-08Х6Н8М7С1. Испытание нового наплавочного материала ПП-08Х4В9Г9С1Т проводили на ОАО "Ревдинский завод по обработке цветных металлов".

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались: на научно-технической конференции "Современные проблемы сварочного производства", в рамках 4-й Международной специализированной выставки "Сварка. НефтеГаз" (г. Екатеринбург, 30 ноября - 3 декабря 2004г.); на научно-технической конференции "Сварка в машиностроении и металлургии", в рамках 5-й Международной специализированной выставки "Сварка. НефтеГаз" (г. Екатеринбург, 29 ноября - 2 декабря 2005г.); на VII, VIII, IX отчётных конференциях молодых учёных (г. Екатеринбург 2004,2005,2006). Также автор работы участвовал в конкурсе молодых учёных ГОУ ВПО "УГТУ - УПИ" на лучшую научно-исследовательскую работу 2005 года в разделе "Технические науки" и ректоратом ГОУ ВПО "УГТУ - УПИ" был награждён грамотой за успехи в научно-исследовательской деятельности.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, среди них 2 - в рецензируемых журналах, где должны публиковаться научные результаты диссертации на соискание учёной степени; имеется 1 патент.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, выводов по каждой главе, общих выводов по работе, библиографического списка из 170 наименований и 3 приложений, изложена на 133 страницах машинописного текста, содержит 37 рисунков, 28 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы её цель и задачи, приведены научные положения, выносимые на защиту, а также показана практическая значимость результатов работы.

В первой главе представлен обзор литературы, касающийся процесса горячего прессования медных сплавов. Температура прессования зависит от химического состава прессуемого сплава и равна 848-4223 К, а усилие пресса равно 20 МН и выше. В ранее выполненных работах показано, что при прессовании рабочие поверхности инструмента (пресс-втулок, пресс-шайб) разогреваются до температуры 973 К, а удельное давление на них достигает 700 МПа и более. Прессовый инструмент работает в условиях циклических термомеханических нагрузок, поэтому его изготавливают из материалов с высокими механическими свойствами (штамповые стали 50ХНМ, ЗОХЗМЗФ, 30Х2В8Ф, 38ХНЗМФА и др.). Для повышения стойкости инструмента его рабочие поверхности наплавляют материалами ПП-30Х2В8Ф, ПП-20ХЗВ10ГТ, ПП-08Х6Н8М7С1. Инструмент, наплавленный материалами ПП-30Х2В8Ф и ПП-20ХЗВ10ГТ, выходит из строя из-за смятия рабочей поверхности и трещин разгара, которые усиливают налипание прессуемого металла, развиваются вглубь инструмента, что часто приводит к поломке. Прессовый инструмент, наплавленный материалом ПП-08Х6Н8М7С1, выходит из строя из-за смятия рабочей поверхности.

Разрабатываемый наплавочный материал должен быть технологичным при наплавке: не допускать образование трещин в наплавленном металле без применения предварительного подогрева инструмента и его замедленного охлаждения. На основании анализа литературных данных были сформулированы требования к наплавленному новым материалом металлу, чтобы стойкость наплавленного им инструмента была выше стойкости инструмента, наплавленного материалом ПП-08Х6Н8М7С1:

1. для предотвращения смятия контактной поверхности, иметь при наибольшей рабочей температуре инструмента 973 К более высокую, чем у наплавленного металла 08Х6Н8М7С1, микротвёрдость, т.е. больше 1240МПа;

2. иметь относительно низкую (30-^38 Ш1С) твёрдость после наплавки, чтобы хорошо обрабатываться режущим инструментом, однако которая ещё не приводит к смятию рабочей поверхности;

3. упрочняться при работе инструмента под действием рабочих температур.

Анализ литературных данных позволил сделать вывод, что поставленным требованиям наиболее полно удовлетворяют мартенситно-стареющие стали. На основании анализа патентных данных выбрана композиция на железной основе, содержащая вольфрам, марганец, хром, кремний, титан. Вольфрам повышает жаропрочность стали. Растворимость вольфрама в а-железе при температуре 873 К равна ~4 масс.%, т.е. при наличии вольфрама >4 масс.% при старении выделяются интерметаллиды Ре7\Уб. Марганец упрочняет твёрдый

раствор, уменьшает растворимость вольфрама, титана и др. в железе. Хром упрочняет твёрдый раствор, уменьшает растворимость элементов в железе. Легирование хромом не приводит к охрупчиванию стали. В работах Перкаса и Кардонского показано, что оптимальное содержание кремния в мартенситно-стареющих сталях равно 0,8+1,1 масс.%, т.к. при меньшем его содержании упрочнение уменьшается, а при большем возможно охрупчивание или образование феррита. Для мартенситно-стареющих сталей углерод является вредной примесью, т.к. он уменьшает выделение при старении фаз Ре2(Мо,\У) и др., т.е. препятствует интерметаллидному упрочнению. Присутствие углерода в мартенсите замещения, как и любого другого элемента внедрения, повышает количество точек закрепления дислокаций, что снижает пластичность стали, поэтому его содержание должно быть <0,1 масс.%. Известно, что введение 0,05-5-0,10 масс.% титана ликвидирует столбчатую структуру и способствует получению мелкозернистой структуры стали, что повышает механические свойства. Титан способствует уменьшению растворимости газов в металле при наплавке, что уменьшает вероятность образования пор. Титан связывает углерод из твёрдого раствора в карбиды, поэтому не подавляется процесс старения стали. Для получения у наплавленного металла структуры мартенсита по диаграмме Сагалевич - Потака установлено содержание в порошковой проволоке элементов (масс.%): марганца 9+11, вольфрама 5+7, хрома 1+3. Во второй главе содержится информация о планировании и проведении активного факторного эксперимента типа 23 по методу Бокса-Уилсона. Метод эффективен для линейных планов, т.к. позволяет при относительно малом числе опытов исследовать влияние факторов (X) на параметры оптимизации (У). Факторами было изменение марганца (X]), вольфрама (Х2), хрома (Х3) в установленных ранее пределах. Шаг варьирования для каждого фактора был равен 1%. Содержание ферросилиция, ферротитана и флюорита во всех составах не менялось. Железный порошок дополнял шихту каждого состава в

определённом количестве для получения требуемого легирования наплавленного металла при известном коэффициенте заполнения проволоки. На основании матрицы планирования эксперимента были изготовлены 8 составов порошковых проволок диаметром 3,2мм, химический состав которых приведён в табл. 1.

Таблица 1.

Химический состав порошковых проволок.

№ состава Содержание компонентов в шихте проволок, масс.%

Мп \У Сг БеБ! РеИ Са¥2 Р®пор

1. 9 5 1 2 1 1 21

2. 11 5 1 2 1 1 19

3. 9 7 1 2 1 1 19

4. 9 5 3 2 1 1 19

5. 11 7 1 2 1 1 17

6. 11 5 3 2 1 1 17

7. 9 7 3 2 1 1 17

8. 11 7 3 2 1 1 15

Данными проволоками под флюсом АН-20 проводили наплавку по режиму, применяемому для наплавки инструмента горячего прессования медных сплавов (1н=22(Н-250А, ид=26^-28В, Ун=35м/ч, У„=50м/ч). Из наплавленного металла 4-го слоя изготавливали образцы для исследования влияния факторов (марганца, вольфрама, хрома) на параметры оптимизации, которыми были эксплуатационные и сварочно-технологические свойства:

1. исходная твёрдость металла после наплавки, от которой зависит способность обрабатываться режущим инструментом;

2. твёрдость наплавленного металла после выдержки в течение 1 часа при температуре 973 К, т.е. его упрочнение;

3. микротвёрдость, относительное удлинение и относительное сужение при температуре 973 К, т.е. механические свойства при максимальном разогреве инструмента;

4. средняя глубина трещин после 1000 циклов теплосмен, т.е. характеристика разгаростойкости;

5. критическая скорость деформации Укр, мм/мин, т.е. характеристика технологической прочности.

Как отмечалось, наплавленный металл в исходном состоянии после наплавки должен хорошо обрабатываться резанием, а при работе инструмента за счёт старения он должен доупрочняться. Поэтому исследовали влияние марганца, вольфрама, хрома на исходную твёрдость наплавленного металла, затем в диапазоне температур 823-М 373 К проводили термообработку образцов. Выдержка в печи при каждой температуре - 1 час. После извлечения образцов из печи и охлаждения до комнатной температуры, на приборе ТК-2 измеряли твёрдость. Результаты исследования зависимости твёрдости наплавленного металла от термообработки при разной температуре приведены на рис.1.

Температура, К -а-1 -о-2 -а-3 -о-4 -»-5 -»-6 -о-7 -»-8

Рис. 1 Зависимость твёрдости сплавов от температуры термообработки. За параметр оптимизации была принята исходная твёрдость наплавленного металла, и его твёрдость после выдержки при температуре 973 К. После математической обработки результатов были получены уравнения регрессии: НЯСисч=39ДЗ-1.4-Х1-0Д -Хг-О.б-Хз ЖС973=40,63+0,63'Х1+1,38'Х2+1,13'Х3. Из уравнений следует, что при увеличении марганца, вольфрама, хрома исходная твёрдость наплавленного металла уменьшается, что может быть вызвано увеличением содержания в нём остаточного аустенита при понижении температуры у—»а-превращения; а его твёрдость после термообработки при температуре 973 К увеличивается, т.к., вероятно, старение при температуре 873 К вызывает выделение большего количества упрочняющей фазы.

Легирующие элементы не всегда одинаково влияют на твёрдость стали, измеренную при комнатной и при высокой температурах. Представляло большой интерес определить влияние марганца, вольфрама, хрома на твёрдость при температурах, близких к реальным рабочим температурам инструмента. Для испытания использовали образцы, состаренные при температуре 873 К в течение 1 часа. Микротвёрдость образца, нагретого до температуры испытания, измеряли на установке ИМАШ-9-66 в вакууме. Нагрузка на индентор была 0,2 кг, выдержка на наколе 20сек. Результаты измерения приведены на рис.2.

4800 4400 4000

(б

Ц 3600

£ 3200 о

^ 2800 ¡0) а

£ 2400 О а.

| 2000

г

1600 1200 800

293 373 473 573 673 773 873 973 1073

Температура испытания, К -*-1 -о-2 -п^-З -о-4 -«-5 -»-6 -о-7 -*-8

Рис.2 Зависимость микротвёрдости от температуры испытания. Параметром оптимизации была микротвёрдость (НЦ973, МПа), измеренная при температуре 973 К, т.е. наибольшей температуре нагрева рабочей поверхности инструмента при прессовании медных сплавов. Уравнение регрессии для микротвёрдости имеет вид: Нц973=1266,25+11,30(1+73,8»Х2+31,3«Хз. Для определения влияния марганца, вольфрама, хрома на относительное удлинение и относительное сужение при температуре 973 К проводили

растяжение образцов, и по полученным результатам были рассчитаны уравнения регрессии: 6973=5,13-0,Р'Х^^бЗ'Хз \|/97з=17,13-1,6»Х|+3,63*Хз. Из уравнений следует, что при увеличении содержания вольфрама в порошковой проволоке микротвёрдость наплавленного металла сильно повышается, а его пластичность не меняется; при увеличении содержания хрома в порошковой проволоке свойства наплавленного металла улучшаются; при увеличении марганца в проволоке микротвёрдость наплавленного металла повышается незначительно, а его пластичность немного ухудшается.

Инструмент, предназначенный для работы при циклических теплосменах, должен иметь высокую разгаростойкость. Было исследовано влияние марганца, вольфрама, хрома на образование и развитие трещин разгара, для чего были использованы состаренные при температуре 873 К в течение 1 часа образцы. Температуру нагревателя и время его контакта с образцом подобрали так, чтобы максимальная температура была близка к реальной рабочей температуре инструмента -973 К. В период охлаждения образец обливался водой. После каждых 100 теплосмен на микроскопе прибора ПМТ-3 в месте контакта образца с нагревателем измеряли глубину трещин. Результаты приведены на рис.3.

120

X 110 -

3" 100 -

о о. 90 •

к

га 80 ■

X

?70-

ю

>» 2 60 -

и

к 50 ■

о; X 40 -

сг 30 •

ш

о.

О 20 I

10 *

0 ■

А

'ш р г

I ^

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Число циклов теплосмен

1

■8

Рис.3 Зависимость глубины трещин разгара от числа циклов теплосмен.

Из рис.3 видно, что до 500 циклов трещины растут интенсивно, а затем рост трещин уменьшился. Средняя глубина трещин (Ьср, мкм) в сплавах после 1000 циклов была параметром оптимизации. Уравнение регрессии имеет вид: Цр=10б,5-7«Х1-3,5,Х2-7'Хз+4*Х|,Х2,Хз, из которого следует, что увеличение содержания марганца, вольфрама, хрома в порошковой проволоке способствует уменьшению глубины трещин в образце, т.е. повышению разгаростойкости.

Одной из сварочно-технологических характеристик наплавочных материалов является стойкость наплавленного металла к образованию горячих трещин. Поэтому по методике МГТУ им. Баумана на машине ЛТП исследовали влияние марганца, вольфрама, хрома на критическую скорость деформации (Укр, мм/мин), при которой по результатам испытаний не обнаруживали трещин при визуальном осмотре места излома у 3-х образцов из 5. Наплавку проводили по применяемому для инструмента режиму (см. выше). По полученным значениям критической скорости деформации наплавленного металла в 1-м слое было рассчитано уравнение: Укр=7,78+0,43,Х2+0,18'Хз-0,2«Х2'Х3. Из уравнения следует, что в композиции марганец не влияет на критическую скорость деформации наплавленного металла, а вольфрам и хром повышают её.

Как отмечалось, инструмент выходит из строя, в основном, от смятия рабочей поверхности, из-за низкой её твёрдости при температуре эксплуатации. Марганец, вольфрам, хром повышают микротвёрдость нагретого сплава, но методика её измерения сложная: требует изготовления специального образца с отверстиями, создания вакуума в исследуемой камере. Сравнивая уравнения регрессии для микротвёрдости, измеренной при температуре 973К (Нц973) и для твёрдости, измеренной после выдержки при температуре 973К (Н11С973) обнаружено их сходство. Было решено "крутое восхождение" проводить по уравнению для Ш1С973, т-е- основные исследования проводить при комнатной температуре, а после получения сплава с наибольшей твёрдостью после старения, для проверки измерить микротвёрдость нагретого образца. В третьей главе приведено описание разработки наплавленного металла с наибольшей твёрдостью после старения, и содержатся результаты исследования его свойств. Для проведения "крутого восхождения" рассчитывали его шаги по формуле: А^Д1*Ь^Е/(Ь[-Е1),

где Д[ - принятый шаг движения по градиенту для 1-го фактора; Ь],Ь) - коэффициенты регрессии для ¡-го и 1-го факторов; Е|,Е| - интервалы варьирования для ¡-го и 1-го факторов.

Для марганца был принят шаг ДМп=0,2%, тогда, используя уравнение регрессии для НКС97з, рассчитали и округлили шаги: для вольфрама Л\У=0,2-1,38« 1/(0,63* 1 )=0,4%; для хрома ДСг=0,2« 1,13 • 1 /(0,63 • 1 )~0,4%. Шаги по факторам (Мп,\У,Сг) делали одновременно: прибавляли составляющие градиента к основному уровню матрицы планирования и получали серию мысленных опытов "крутого восхождения", которые приведены в табл.2.

Таблица 2

"Крутое восхождение" к сплаву оптимального состава.

№ шага Содержание компонента в проволоке, масс.% твёрдость

Мп XV Сг РеБ! РеТ! НКСисх НКС973

1. 10,2 6,4 2,4 2 1

2. 10,4 6,8 2,8 2 1

3.(осущ.) 10,6 7,2 3,2 2 1 37 45

4. 10,8 7,6 3,6 2 1

5.(осущ.) 11,0 8,0 4,0 2 1 36 46

6. 11,2 8,4 4,4 2 1

7.(осущ.) 11,4 8,8 4,8 2 1 35 47

8. 11,6 9,2 5,2 2 1

9.(осущ.) 11,8 9,6 5,6 2 1 28 42

10. 12,0 10,0 6,0 2 1

"Крутое восхождение" начинали с шага №3, т.к. он по факторам (Х2), Сг (Х3) выходит за пределы матрицы планирования. На наплавленном изготовленными проволоками (составы шагов 3, 5, 7, 9) металле проводили исследования по методике, описанной на с.8. В табл.2 приведены значения исходной твёрдости сплавов и их твёрдости после выдержки в течение 1 часа при температуре 973К. Начиная с шага №3, исходная твёрдость у сплавов уменьшается, а их твёрдость после термообработки увеличивается. Это происходит до сплава шага №7, у которого исходная твёрдость 35НЯС, а твёрдость после термообработки равна 47НЯС. У сплава шага №9 значения исходной твёрдости, а также твёрдости после термообработки резко уменьшились. У сплавов "крутого восхождения", кроме сплава шага №9, твёрдость после выдержки при температуре 973К больше, чем у сплавов №1+8 (см. табл.1, рис.1). После определения содержания компонентов в проволоке, при котором у наплавленного металла после

термообработки достигается наибольшая твёрдость, на растровом электронном микроскопе по методу микрорентгеноспектрального анализа определяли его химический состав, результаты которого приведены в табл.3.

Таблица 3

Содержание элементов в сплаве шага №7.

Массовая доля элементов, %

С Сг XV Мп Т\

<0,1 3,9-4,5 8,5-9,0 8,5-9,0 0,95-1,10 0,03-0,05

Таким образом, была разработана сталь (наплавленный металл) 08Х4В9Г9С1Т, имеющая относительно небольшую после наплавки твёрдость 35 НЯС, что не затрудняет обработку резанием. Исследование кинетики старения стали 08Х4В9Г9С1Т показало, что наибольший прирост твёрдости (15ЖС) наблюдается после старения при температуре 873 К в течение 1-2 часов.

На рис.4(а,б,в) приведена структура стали 08Х4В9Г9С1Т после разной обработки, полученная в результате металлографического исследования.

Рис.4 Структура стали 08Х4В9Г9С1Т: а) после наплавки; б) после закалки на воздухе от температуры 1373 К; в) после старения при температуре 873 К в течение 2 часов.

Структура стали в исходном состоянии после наплавки и после закалки при травлении выявлялась медленно и равномерно. Структура состаренной стали при травлении выявлялась быстро и неравномерно. Полученные результаты хорошо согласуются с литературными данными по мартенситно-стареющим сталям: после закалки (наплавки) сталь имеет низкую травимость, из-за низкого уровня структурных напряжений, а после старения травимость высокая, вызываемая микронапряжениями от выделившихся упрочняющих фаз.

Оптическая металлография не выясняет тип упрочняющих фаз, поэтому на электронном микроскопе исследовали структуру стали 08Х4В9Г9С1Т. Сталь предварительно обрабатывали по режиму: старение 2 часа при температуре 873 К и охлаждение на воздухе, чтобы получить наибольший прирост твёрдости, затем выдержка 3 часа при температуре 923 К и охлаждение, перестаривание 3 часа при температуре 973 К и охлаждение, чтобы получить более крупные частицы упрочняющей фазы. На рис.5а приведена микроструктура стали 08Х4В9Г9С1Т, а на рис.5б электронограмма, снятая с этого участка.

■^^■■■■ЫМЯЯЯ^^ИИИИ б)

Рис.5 Электронно-микроскопические снимки стали 08Х4В9Г9С1Т: а) (х 10000) строение пакета кристаллов перестаренного а-мартенсита; б) электронограмма. Расшифровка электронограммы показала, что структура представляет мартенсит, т.е. а-фазу. На электронограмме кроме сильных линий а-мартенсита присутствуют слабые линии у-фазы, т.е. имеется небольшое количество аустенита (<5%). Рефлексы фаз выделения не обнаружены, т.к. их не позволяет получить высокая дисперсность этих частиц, либо небольшое их количество, поэтому далее снятие электронограмм проводили в режиме микродифракции. На рис.ба приведён микроснимок стали 08Х4В9Г9С1Т, а на рис.66 приведена микродифракционная картина, снятая с этого участка.

Рис.6 Электронно-микроскопические снимки стали 08Х4В9Г9С1Т: а) (х32000) выделения упрочняющей фазы; б) микродифракционная картина. Расшифровка микродифракционной картины показала присутствие в стали 08Х4В9Г9С1Т интерметаллидов Ре2\У и Ее7\¥б. Известно, что мартенситно-стареющие стали имеют высокую плотность дислокаций, которые образуются при протекании у—>а-превращения. У дислокаций кристаллическая решётка матрицы искажена, поэтому ускоряется диффузия, а энергия активации образования при старении фазы на дислокациях понижается, поэтому, предположительно, интерметаллиды Fe2W и Ре7\У6 выделились на дислокациях.

Для придания стойкости прессовому инструменту, изготовленному из сталей мартенситно-карбидного класса (30Х2В8Ф и др.), используют его закалку с последующим отпуском. При эксплуатации инструмента твёрдость рабочей поверхности уменьшается, т.к. нагревается до температур, выше температуры предварительного отпуска. Твёрдость рабочей поверхности инструмента, наплавленного материалом ПП-08Х6Н8М7С1, в процессе работы или после несложной термообработки повышается, за счёт старения мартенсита, что приводит к увеличению его стойкости. На рис.7 приведены результаты исследования зависимости твёрдости от температуры термообработки для стали 30Х2В8Ф, которая была в состоянии после предварительной термообработки: закалка от температуры 1398^-1403 К в масло, затем отпуск при температуре 873 К в течение 1 часа; для наплавленного металла типов 08Х6Н8М7С1 и 08Х4В9Г9С1Т, которые были в исходном после наплавки состоянии. Время выдержки образцов из всех сталей при каждой температуре - 1 час.

Температура, К

-♦-08Х4В9Г9С1Т -»-08Х4В9Г9С1Тповт.

-Д-30Х2В8Ф -*-08Х6Н8М7С1

Рис.7 Зависимость твёрдости сталей от температуры термообработки. Твёрдость у стали 30Х2В8Ф перед испытанием равна 53 1Ш.С и до температуры 873 К не менялась. При дальнейшем повышении температуры твёрдость резко падает. Кривая для стали 08Х4В9Г9С1Т подобна кривой для стали 08Х6Н8М7С1. Исходная твёрдость равна 35 НИС. Повышение температуры до 873 К приводит к повышению твёрдости стали до 50БЕ.С за счёт выделения интерметаллидов Ре2\У и Из рис.7 видно, что при температурах выше

923 К кривая для стали 08Х4В9Г9С1Т находится выше, чем кривые для сталей 30Х2В8Ф и 08Х6Н8М7С1, т.е. разупрочнение новой стали происходит медленнее, чем разупрочнение других сталей. Известно, что выделившиеся при старении интерметаллиды Ре2\\^ и Ре7\У6 являются более устойчивыми к коагуляции и растворению при перегреве стали, чем интерметаллиды Ре2Мо (сталь 08Х6Н8М7С1) и карбиды Ме3С, Ме2зС6, Ме6С, МеС (сталь 30Х2В8Ф), поэтому упрочнение интерметаллидами Ре2\У и Ре7\У6 более эффективно. После выдержки при температуре 1373К твёрдость у образца из стали 08Х4В9Г9С1Т равна 40НЯС, что на 51ЖС выше исходной после наплавки твёрдости, т.е. возврата к исходной твёрдости не достигнуто. Повторная выдержка образца из стали 08Х4В9Г9С1Т при всех температурах показала отсутствие пика твёрдости для температуры 873 К, т.е. старения не было, значит температура 1373 К не является достаточной, чтобы обеспечить растворение интерметаллидов Ре2\У и Ре7>Уб в твёрдом растворе. Выдержка при данной

температуре не полностью восстанавливает исходную твёрдость, поэтому сталь 08Х4В9Г9С1Т меньше стали 08Х6Н8М7С1 подвержена явлению возврата свойств, характерному для мартенситно-стареющих сталей.

Для стали 08Х4В9Г9С1Т измеряли микротвёрдость при температурах 293+1173 К. По полученным результатам строили графики в координатах "микротвёрдость-температура испытания", которые приведены на рис.8, где для сравнения приведены кривые для сталей 30Х2В8Ф и 08Х6Н8М7С1.

6000

л

•§ 5000

Н 4000 О

2 3000 :0 Ш

5 2000 а

г 1000

г

о

293 373 473 573 673 773 873 973 1073 1173 Температура испытания, К

30Х2В8Ф -«-08Х4В9Г9С1Т нагр.

-о- 08Х4В9Г9С1Т охл. -а- 08Х6Н8М7С1

Рис.8 Микротвёрдость сталей при температуре испытания. Микротвёрдость образца из стали 08Х4В9Г9С1Т измеряли при нагреве и при охлаждении. Из рис.8 видно, что с повышением температуры испытания микротвёрдость стали 08Х4В9Г9С1Т понижается. Кривая микротвёрдости, измеренной при охлаждении, находится ниже кривой микротвёрдости, измеренной при нагреве, что объясняется разупрочнением за счёт коагуляции интерметаллидов и образования аустенита при нагреве выше температуры АС1. При температуре 973 К микротвёрдость у стали 08Х4В9Г9С1Т, измеренная при нагреве, равна 1500 МПа, что на 1000 МПа выше, чем у стали 30Х2В8Ф и на 260 МПа выше, чем у стали 08Х6Н8М7С1. Поэтому наплавленный металл 08Х4В9Г9С1Т будет меньше подвержен смятию при температуре 973 К.

Для стали 08Х4В9Г9С1Т исследовали зависимость глубины развития трещин разгара от числа циклов теплосмен. Полученные результаты приведены на рис.9, а для сравнения здесь же приведены результаты исследования сталей 30Х2В8Ф, 08Х6Н8М7С1. Для стали 30Х2В8Ф, которая была в состоянии наибольшего упрочнения, до 400 циклов характерно резкое увеличение глубины трещин, а при дальнейшем испытании происходит постепенное затухание их развития. Вероятно, перед испытанием в структуре стали имеется высокий уровень напряжений, который затем постепенно уменьшается.

Число циклов теплосмен -♦— 30Х2В8Ф 08Х4В9Г9С1Т 08Х6Н8М7С1

Рис.9 Зависимость глубины трещин разгара от числа циклов теплосмен. Образец из стали 08Х4В9Г9С1Т выдерживает 100 теплосмен без появления трещин, а затем циклические теплосмены вызывают развитие трещин: до 500 циклов идёт достаточно интенсивный рост глубины трещин. После 500 циклов развитие трещин постепенно затухает. В литературе сообщается, что, во-первых, трещины на поверхности образца снижают уровень напряжений. Уменьшение напряжений вызывает замедление роста трещин в более глубокие слои. Во-вторых, подобное поведение мартенситно-стареющих сталей на начальном этапе испытания объясняется тем, что росту трещин способствуют также структурные напряжения от выделенных упрочняющих фаз. После определённого числа циклов теплосмен начинается коагуляция упрочняющих фаз. Известно, что при коагуляции упрочняющей фазы у сталей повышается пластичность и уменьшается уровень напряжений, что приводит к затуханию

роста трещин и повышению разгаростойкости. Из рис.9 видно, что у стали 08Х4В9Г9С1Т разгаростойкость выше, чем у стали 30Х2В8Ф. Наибольшую разгаростойкость имеет сталь 08Х6Н8М7С1, т.к. известно, что никелевый мартенсит имеет более высокую пластичнность, чем марганцевый.

Для получения номинальных размеров инструмента при износостойкой наплавке, как правило, наплавляют больше одного слоя. Была исследована зависимость критической скорости деформации наплавленного металла от числа слоев. Для этого выполняли 1, 2, 3, 4-х валиковую наплавку на пластины из стали 3. Перед наплавкой последующего валика образцы подвергали механической обработке для удаления предыдущего наплавленного металла. На рис.10 приведены результаты испытания материала ПП-08Х4В9Г9С1Т.

10 ■

I г

1 8" 1—1 I-

£ 8>

7 ]—-------

1 слой 2 слой 3 слой 4 слой Номер наплавленного слоя □ ПП-08Х4В9Г9С1Т

Рис.10 Зависимость критической скорости деформации наплавленного металла от числа слоев. Из рис.10 видно, что с увеличением числа слоев наблюдается повышение критической скорости деформации наплавленного металла. Увеличение критической скорости деформации наплавленного металла от 1-го слоя к 4-му, при уменьшении доли участия основного металла, связано с увеличением содержания легирующих элементов замещения, переходящих из присадочной проволоки в наплавленный валик и приближением химического состава наплавленного металла к 08Х4В9Г9С1Т. Для сравнения критическая скорость деформации металла, наплавленного материалом ПП-08Х6Н8М7С1 на сталь 3 равна 7,6 мм/мин., а критическая скорость деформации металла, наплавленного материалом ПП-20ХЗВ10ГТ на эту же сталь равна 7,2 мм/мин.

Мартенситно-стареющие стали при охлаждении испытывают у—>а-превращение, в момент протекания которого, из-за аномально высокой пластичности, возникшие в у-области напряжения уменьшаются, а в а-области увеличиваются незначительно, поэтому стали имеют низкий уровень остаточных напряжений. Известно, что чем ближе интервал у—»а-превращения к комнатной температуре, тем уровень напряжений ниже. На рис.11 приведены кривые формирования напряжений в сталях 08Х4В9Г9С1Т, 08Х6Н8М7С1, 30Х2В8Ф при охлаждении.

273 373 473 573 673 773 873 973 1073 1173 1273 Температура, К

-•-30Х2В8Ф -"-08Х4В9Г9С1Т -*-08Х6Н8М7С1

Рис.11 Формирование напряжений при охлаждении сталей. У стали 30Х2В8Ф у—>а-превращение начинается при температуре 673 К, а заканчивается при 623 К. Остаточные напряжения равны 200МПа. У стали 08Х4В9Г9С1Т у—»а-превращение начинается при температуре 393 К, а заканчивается при температуре 323 К, т.е. интервал его протекания близок к комнатной температуре, поэтому остаточные напряжения равны 140МПа, что уменьшает вероятность появления холодных трещин.

В четвёртой главе диссертационной работы приведён расчёт порошковой проволоки. Изготовленной проволокой ПП-08Х4В9Г9С1Т на ОАО "Ревдинский завод по обработке цветных металлов" по существующей для

материала ПП-08Х6Н8М7С1 технологии проводили наплавку комплекта пресс-шайб контейнера 0201мм, изготовленных из стали ЗОХЗМЗФ. При наплавке отмечена высокая технологичность материала ПП-08Х4В9Г9С1Т. Механическая обработка наплавленного металла 08Х4В9Г9С1Т сложности не представила, т.к. его твёрдость была равна 35 ВД.С. Исходная твёрдость была достаточна, чтобы после начала прессования не произошло смятие, поэтому предварительного старения для повышения твёрдости не проводили. Испытания проводили на прессе усилием 20 МН при прессовании меди и её сплавов. Комплект пресс-шайб состоял из 4-х опытных, наплавленных материалом ПП-08Х4В9Г9С1Т и 4-х обычных, наплавленных материалом ПП-08Х6Н8М7С1. На каждой обычной пресс-шайбе отпрессовано: латуни ЛС 59-1 - 8450кг, бронзы БрАЖ 9-4 - 1710кг, меди М1 - 1390кг, латуни Л63 - 230кг, латуни ЛАНКМц - 1320кг. На каждой опытной пресс-шайбе отпрессовано: латуни ЛС 59-1 - 21080кг, бронзы БрАЖ 9-4 - 3720кг, меди М1 - 1440кг, латуни Л63 - 2750кг, латуни ЛАНКМц - 1820кг.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Рассмотрены условия работы прессового инструмента для горячего деформирования медных сплавов, стали, используемые для его изготовления и наплавочные материалы, применяемые для повышения стойкости инструмента.

2. На основании анализа литературных и патентных данных выбрана композиция порошковой проволоки на железной основе, содержащая хром, вольфрам, марганец, ферросилиций, ферротитан, флюорит. Для получения у наплавленного металла структуры мартенсита установлены пределы содержания в порошковой проволоке элементов (масс.%): хрома 1+3, вольфрама 5+7, марганца 9+11. Сделан вывод, что в шихте порошковой проволоки ферросилиция должно быть 2 масс.%, ферротитана 1 масс.%, а флюорита 1 масс.%. Поставлена задача исследования, выбраны параметры оптимизации и факторы, запланирован и проведён эксперимент.

3. Показано, что в пределах исследуемой композиции (1+6)%Сг - (5+10)%\¥ -(9^12)%Мп -2%РеБ1 - 1%РеИ - (осн.)Ре порошковой проволоки:

1) увеличение содержания вольфрама в порошковой проволоке приводит к увеличению твёрдости наплавленного металла после старения, микротвёрдости при высоких температурах, стойкости металла к образованию трещин при наплавке, разгаростойкости;

2) увеличение содержания хрома в порошковой проволоке приводит к увеличению твёрдости наплавленного металла после старения, микротвёрдости и пластичности при высоких температурах, стойкости наплавленного металла к образованию трещин при наплавке, разгаростойкости; уменьшению исходной твёрдости;

3) увеличение содержания марганца в порошковой проволоке приводит к уменьшению исходной твёрдости наплавленного металла; увеличению твёрдости наплавленного металла после старения, разгаростойкости, небольшому повышению микротвёрдости при высоких температурах.

4. Установлено, что наибольшую твёрдость наплавленного металла после старения обеспечивает состав (масс.%): углерод 0,04+0,09; марганец 8,5+9,0; вольфрам 8,5+9,0; хром 3,9+4,5; кремний 0,95+1,10; титан 0,03+0,05, который защищен патентом (№2304631). Исходная твёрдость наплавленного металла 08Х4В9Г9С1Т равна 35НЕ.С, а после оптимального старения твёрдость повышается до 50НЯС.

5. Электронно-микроскопическое исследование показало, что микроструктура стали 08Х4В9Г9С1Т представляет пакеты пластин мартенситных кристаллов, состоящих из прямоугольных вытянутых реек. Установлено наличие небольшого количества аустенита. Прирост твёрдости при старении вызван выделением интерметаллидов Ре2\У и ¥е7У/6.

6. Сталь 08Х4В9Г9С1Т при наибольшей рабочей температуре инструмента 973К имеет микротвёрдость 1500МПа, что на 260МПа выше, чем у стали 08Х6Н8М7С1 и на ЮООМПа выше, чем у стали 30Х2В8Ф.

7. Материал ПП-08Х4В9Г9С1Т технологичен: при наплавке по применяемому для прессового инструмента режиму в наплавленном металле не образуются горячие трещины. Мартенситное превращение начинается при температуре 393 К, а заканчивается при температуре 323 К, что понижает уровень остаточных напряжений в наплавленном металле, поэтому в нём не образуются холодные трещины без применения подогрева инструмента перед наплавкой и его замедленного охлаждения после наплавки.

8. Испытание пресс-шайб наплавленных новым материалом ПП-08Х4В9Г9С1Т проводилось на ОАО "Ревдинский завод по обработке цветных металлов" и показало повышение их стойкости примерно в 3 раза по сравнению с пресс-шайбами, наплавленными штатным материалом ПП-08Х6Н8М7С1.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Фурман Е.Л., Горин М.В. Влияние легирующих элементов на склонность наплавленного металла к образованию горячих трещин // Сварочное производство. 2007. №1. с.22-23.

2. Фурман Е.Л., Горин М.В. Исследование влияния состава наплавленного металла на уровень остаточных напряжений // Сталь. 2007. №6. с.62-63.

3. Фурман Е.Л., Горин М.В. Разработка наплавочного материала для наплавки прессового инструмента. - В сб. статей "Научные труды УИ-ой отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ - УПИ". - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ - УПИ, 2005. с. 168-169.

4. Фурман Е.Л., Горин М.В. Исследование некоторых свойств при разработке наплавочного материала для наплавки прессового инструмента. - В сб. статей "Научные труды УШ-ой отчетной -конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ - УПИ". - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. с.315-316.

5. Влияние способа и состава защиты на свойства наплавленного металла / Фурман Е.Л., Толстых Л.Г., Горин М.В. - В сб. тезисов докладов "Сварка в машиностроении и металлургии" научно-технической конференции в рамках 5-й Международной специализированной выставки "Сварка. НефгеГаз". -Екатеринбург, 2005. с.78-79.

6. Исследование влияния способа и состава защиты при наплавке на свойства наплавленного металла / Фурман Е.Л., Толстых Л.Г., Горин М.В. В сб. статей: "Научные труды 1Х-ой отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ - УПИ". - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ - УПИ, 2006. с.53-56.

7. Влияние содержания железного порошка в шихте на твёрдость наплавленного металла / Фурман Е.Л., Толстых Л.Г., Горин М.В. - В сб. статей "Научные труды молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ - УПИ". - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ - УПИ, 2006. с.86-88.

8. Исследование влияния легирующих элементов в наплавленном металле на его разгаростойкость / Фурман Е.Л., Толстых Л.Г., Горин М.В. - В сб. научных трудов "Подготовка специалистов-сварщиков и научные исследования". -Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006. с.202-211.

9. Фурман Е.Л., Горин М.В. Разработка наплавочного материала для наплавки прессового инструмента. - В сб. тезисов докладов студенческой научной конференции "Студент и научно - технический прогресс". - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ - УПИ, 2004. с. 10-11.

10. Износостойкий материал для наплавки инструмента горячего деформирования / Фурман Е.Л., Толстых Л.Г., Горин М.В. - В сб. тезисов докладов "Современные проблемы сварочного производства" научно-технической конференции в рамках 4-й Международной специализированной выставки "Сварка. НефтеГаз". - Екатеринбург: 2004. с.59-61.

11. Фурман Е.Л., Толстых Л.Г., Горин М.В. Патент №2304631, бюллетень №23, 2007.

Подписано в печать Формат 60x84 1/16 Бумага писчая

Офсетная печать Тираж 100 экз. Заказ № 635

Ризография НИЧ ГОУ ВПО УГТУ - УПИ 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ И ВИДЫ ИЗНОСА

ПРЕССОВОГО ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ГОРЯЧЕГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ МЕДНЫХ СПЛАВОВ.

1.1 Процесс прессования.

1.2 Виды износа прессового инструмента.

1.3 Материалы для изготовления прессового инструмента и предъявляемые к ним требования.

1.4 Материалы для наплавки прессового инструмента и постановка задачи исследования.

Выводы.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МАРГАНЦА, ВОЛЬФРАМА

И ХРОМА В ВЫБРАННОЙ КОМПОЗИЦИИ НА СВОЙСТВА НАПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА.

2.1 Материалы и методики исследований.

2.2 Математическое планирование эксперимента по методу Бокса-Уилсона.

2.3 Влияние марганца, вольфрама и хрома на твёрдость наплавленного металла.

2.4 Влияние марганца, вольфрама и хрома на механические свойства наплавленного металла при повышенных температурах.

2.5 Влияние марганца, вольфрама и хрома на сопротивление наплавленного металла термической усталости.

2.6 Влияние марганца, вольфрама и хрома на склонность наплавленного металла к образованию горячих трещин.

2.7 Влияние марганца, вольфрама и хрома на склонность наплавленного металла к образованию холодных трещин.

Выводы.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА НАПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА

ОПТИМАЛЬНОГО СОСТАВА И ИССЛЕДОВАНИЕ

ЕГО СВОЙСТВ.

3.1 "Крутое восхождение" к наплавленному металлу с наибольшей твёрдостью после старения.

3.2 Исследование кинетики старения стали 08Х4В9Г9С1Т.

3.3 Металлографическое исследование стали 08Х4В9Г9С1Т.

3.4 Исследование тонкой структуры стали 08Х4В9Г9С1Т.

3.5 Дилатометрическое исследование стали 08Х4В9Г9С1Т. 3.6 Разупрочнение стали 08Х4В9Г9С1Т от теплосмен.

3.7 Исследование эксплуатационных и сварочно-технологических свойств стали 08Х4В9Г9С1Т.

Выводы.

ГЛАВА 4. РАСЧЁТ, ИЗГОТОВЛЕНИЕ И ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ

ИСПЫТАНИЕ МАТЕРИАЛА ПП-08Х4В9Г9С1Т.

4.1 Влияние способа и состава защиты на твёрдость наплавленного металла.

4.2 Расчёт и изготовление порошковой проволоки.

4.3 Влияние коэффициента заполнения порошковой проволоки на твёрдость наплавленного металла.

4.4 Наплавка материалом 1И1-08Х4В9Г9С1Т пресс-шайб и результаты производственного испытания.

4.5 Экономический эффект от наплавки пресс-шайб материалом

ПП-08Х4В9Г9С1Т.

Выводы.

Актуальность работы. На предприятиях по обработке цветных металлов и сплавов одним из способов получения полуфабрикатов и готовых изделий из медных сплавов является горячее прессование. Производительность прессов зависит от стойкости технологического инструмента: пресс-втулок, пресс-шайб и т.д. Эффективным способом повышения стойкости прессового инструмента является наплавка его рабочих поверхностей износостойкими материалами [1]. Существующие наплавочные материалы ПП-30Х2В8Ф, 1111-20X3В10ГТ и т.д., у которых наплавленный металл относится к классу мартенситно-карбидных сталей, являются низкотехнологичными, т.к. для предотвращения образования трещин требуют подогрева основного металла перед наплавкой и замедленное охлаждение наплавленного инструмента. Исходная твёрдость наплавленного металла 30Х2В8Ф, 20ХЗВ10ГТ равна 43+49 HRC, что затрудняет обработку резанием. Сейчас для повышения стойкости инструмента применяется технологичный материал ПП-08Х6Н8М7С1, у которого наплавленный металл относится к классу мартенситно-стареющих сталей. Исходная твёрдость наплавленного металла 08Х6Н8М7С1 равна 33 HRC, а стойкость инструмента в 2 раза выше, чем инструмента, наплавленного материалом ПП-20ХЗВ10ГТ [2,3]. На определённом этапе материал удовлетворял требованиям производства, но увеличение загрузки и производительности оборудования требует ещё большего повышения стойкости инструмента.

Цель работы. Разработать новый наплавочный материал для повышения стойкости инструмента горячего прессования медных сплавов, по сравнению с инструментом, наплавленным материалом ПП-08Х6Н8М7С1. Задачей работы было исследование влияния марганца, вольфрама, хрома в пределах выбранной композиции (1-6)%Сг - (5-10)%W - (9-12)%Mn - 2%FeSi - l%FeTi - (ocH.)Fe порошковой проволоки на эксплуатационные и сварочно-технологические свойства наплавленного металла для разработки оптимального его состава.

Научная новизна работы. 1. Установлено, что увеличение содержания в порошковой проволоке марганца, вольфрама, хрома, при образовании у наплавленного металла структуры мартенсита, приводит к одновременному повышению уровня его эксплуатационных свойств (увеличению твёрдости после старения, повышению микротвёрдости при высоких температурах, разгаростойкости) и сварочно-технологических характеристик (стойкости к образованию трещин, уменьшению исходной твёрдости).

2. Разработана безникелевая мартенситно-стареющая сталь следующего химического состава (масс.%): углерод 0,04+0,09; марганец 8,5+9,0; вольфрам 8,5+9,0; хром 3,9+4,5; кремний 0,95+1,10; титан 0,03+0,05, который защищен патентом (№2304631) (см. приложение) [170]. Новая сталь 08Х4В9Г9С1Т имеет высокий комплекс исследуемых свойств в выбранной композиции и по ряду свойств, таких как микротвёрдость при наибольшей рабочей температуре инструмента, сопротивление образованию трещин при наплавке, превосходит сталь 08Х6Н8М7С1. Сталь 08Х4В9Г9С1Т меньше стали 08Х6Н8М7С1 подвержена явлению возврата свойств, характерному для мартенситно-стареющих сталей.

Практическая значимость работы. Разработан новый технологичный наплавочный материал в виде порошковой проволоки 1И1-08Х4В9Г9С1Т, обеспечивающий повышение стойкости наплавленных им пресс-шайб горячего деформирования медных сплавов в 3 раза, по сравнению с пресс-шайбами, наплавленными штатным материалом 1И1-08Х6Н8М7С1 (см. в приложении акт об испытании). Испытание нового наплавочного материала ПП-08Х4В9Г9С1Т проводили на ОАО "Ревдинский завод по обработке цветных металлов".

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались: на научно-технической конференции "Современные проблемы сварочного производства", в рамках 4-й Международной специализированной выставки "Сварка. НефтеГаз" (г. Екатеринбург, 30 ноября - 3 декабря 2004г.); на научно-технической конференции "Сварка в машиностроении и металлургии", в рамках 5-й Международной специализированной выставки "Сварка. НефтеГаз" (г. Екатеринбург, 29 ноября - 2 декабря 2005г.); на VII, VIII, IX отчётных конференциях молодых учёных (г. Екатеринбург 2004, 2005, 2006). Также автор работы участвовал в конкурсе молодых учёных ГОУ ВПО "УГТУ - УПИ" на лучшую научно-исследовательскую работу 2005 года в разделе "Технические науки" и ректоратом ГОУ ВПО "УГТУ - УПИ" был награждён грамотой за успехи в научно-исследовательской деятельности.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, среди них 2 — в рецензируемых журналах, где должны публиковаться научные результаты диссертации на соискание учёной степени; имеется 1 патент.

Работа выполнялась на кафедре "Литейное производство и упрочняющие технологии" металлургического факультета "Уральского государственного технического университета - УПИ".

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Рассмотрены условия работы прессового инструмента для горячего деформирования медных сплавов. Показано, что инструмент выходит из строя в основном из-за смятия рабочих поверхностей, а также из-за трещин разгара, схватывания с прессуемым металлом, окисления и абразивного изнашивания.

2. Рассмотрены стали, применяемые для изготовления инструмента и наплавочные материалы, применяемые для повышения его стойкости. Показано, что применение мартенситно-стареющих сталей в условиях циклического термомеханического нагружения рационально, т.к. они имеют высокие механические свойства, технологичны, поэтому являются наиболее перспективными для исследования и разработки наплавочного материала.

3. Выбрана композиция порошковой проволоки на железной основе, содержащая хром, вольфрам, марганец, ферросилиций, ферротитан, флюорит. Для получения у наплавленного металла структуры мартенсита установлены пределы содержания в порошковой проволоке элементов (масс.%): хрома 1+3, вольфрама 5+7, марганца 9+11. Сделан вывод, что в шихте порошковой проволоки ферросилиция должно быть 2 масс.%, ферротитана 1 масс.%, а флюорита 1 масс.%. Поставлена задача исследования, выбраны параметры оптимизации и факторы, запланирован и проведён эксперимент.

4. Показано, что в пределах исследуемой композиции (1+6)%Сг - (5+10)%W -(9+12)%Mn — 2%FeSi - l%FeTi - (ocH.)Fe порошковой проволоки:

1) увеличение содержания вольфрама в порошковой проволоке приводит к увеличению твёрдости наплавленного металла после старения, микротвёрдости при высоких температурах, стойкости металла к образованию трещин при наплавке, разгаростойкости, уровня остаточных напряжений;

2) увеличение содержания хрома в порошковой проволоке приводит к увеличению твёрдости наплавленного металла после старения, микротвёрдости и пластичности при высоких температурах, стойкости наплавленного металла к образованию трещин при наплавке, разгаростойкости; уменьшению исходной твёрдости, понижению уровня остаточных напряжений;

3) увеличение содержания марганца в порошковой проволоке приводит к уменьшению исходной твёрдости наплавленного металла, понижению уровня остаточных напряжений; увеличению твёрдости наплавленного металла после старения, разгаростойкости, небольшому повышению микротвёрдости при высоких температурах.

5. Установлено, что наибольшую твёрдость наплавленного металла после старения обеспечивает состав (масс.%): углерод 0,04+0,09; марганец 8,5+9,0; вольфрам 8,5+9,0; хром 3,9+4,5; кремний 0,95+1,10; титан 0,03+0,05, который защищён патентом (№2304631). Исходная твёрдость наплавленного металла 08Х4В9Г9С1Т равна 35HRC, а после оптимального старения твёрдость повышается до 50HRC.

6. Электронно-микроскопическое исследование показало, что микроструктура стали 08Х4В9Г9С1Т представляет пакеты пластин мартенситных кристаллов, состоящих из прямоугольных вытянутых реек шириной 0,3+1мкм. Установлено наличие небольшого количества аустенита. Прирост твёрдости при старении вызван выделением интерметаллидов Fe2W и Fe7W6

7. Наплавленный металл 08Х4В9Г9С1Т при наибольшей рабочей температуре инструмента 973 К имеет микротвёрдость 1500 МПа, что на 260 МПа выше, чем у стали 08Х6Н8М7С1 и на 1000 МПа выше, чем у стали 30Х2В8Ф.

8. Дилатометрическим исследованием установлено, что у стали 08Х4В9Г9С1Т начало и конец а—»у-превращения протекает при температурах ACi=988 К, АСз=Ю58 К, а начало и конец у—»а-превращения протекает при температурах Мн=393 К, Мк=323 К соответственно.

9. Материал ПП-08Х4В9Г9С1Т технологичен: при наплавке по применяемому для прессового инструмента режиму в наплавленном металле не образуются горячие трещины. Мартенситное у—»а-превращение начинается при температуре 393 К, а заканчивается при температуре 323 К, что понижает уровень остаточных напряжений в наплавленном металле, поэтому в нём не образуются холодные трещины без применения подогрева инструмента перед наплавкой и его замедленного охлаждения после наплавки.

10. Испытание пресс-шайб наплавленных материалом ПП-08Х4В9Г9С1Т проводилось на ОАО "Ревдинский завод по обработке цветных металлов" и показало повышение их стойкости примерно в 3 раза по сравнению с пресс-шайбами, наплавленными штатным материалом 1И1-08Х6Н8М7С1.

11. Экономический эффект от наплавки материалом ПП-08Х4В9Г9С1Т в сравнении с наплавкой материалом ПП-08Х6Н8М7С1 при годовой программе 700 пресс-шайб составляет 492660 руб.

1. Рекомендации по применению износостойких наплавочных материалов / Арнаутов Б.В., Толстых Л.Г., Усынин В.Ф. и др. М.: Министерство цветной металлургии СССР, 1981. - 35с.

2. Толстов И.А. Исследование автоматической наплавки прессового инструмента: Дис. канд. техн. наук. — Свердловск, 1966. — 194с.

3. Толстых Л.Г. Исследование и разработка дисперсионно-твердеющей стали для наплавки прессового инструмента: Дис. канд. техн. наук. Свердловск, 1975.- 169с.

4. Перлин И.Л. Теория прессования металлов. М.: Металлургия, 1964. - 344с.

5. Жолобов В.В, Зверев Г.И. Прессование металлов. М.: Металлургия, 1971. -455с.

6. Жолобов В.В, Зверев Г.И. Инструмент для горячего прессования металлов. -М.: Машиностроение, 1965. 163с.

7. Инструмент для горячего прессования тяжёлых цветных сплавов / Шевакин Ю.Ф. и др. М.: Машиностроение, 1983. - 166с.

8. Дерягин Б.В. Что такое трение. М.: АН СССР, 1963. - 230с.

9. Чернов Д.К. Наука о металлах. М.: Металлургиздат, 1950.

10. Гусев В.П. Исследование и разработка технологии наплавки деталей экономнолегированным сплавом, стойким в условиях термоциклического воздействия: Дис. канд. техн. наук. Свердловск, 1976. - 149с.

11. Серенсен С.В. Усталость металлов. М.: Машгиз, 1949.

12. Специальные стали / Гольдштейн М.И., Грачёв С.В., Векслер Ю.Г. М.: МИСиС, 1999.-408с.

13. Штампы для горячего деформирования металлов / под ред. Тылкина М.А. -М.: Высшая школа, 1977. — 496с.

14. Марочник сталей и сплавов / Колосков М.М., Каширский Ю.В., Астахов Ю.И. и др. М.: Машиностроение, 2003. - 784с.

15. Геллер Ю.А. Инструментальные стали. М.: Металлургия, 1983. - 526с.

16. Инструментальные стали / Гуляев А.П., Малинина К.А., Саверина С.М. -М.: Машиностроение, 1975. 372с.

17. Перкас М.Д, Кардонский В.М. Высокопрочные мартенситно-стареющие стали. — М.: Металлургия, 1970. 224с.

18. Бирман С.Р. Экономнолегированные мартенситно-стареющие стали. М.: Металлургия, 1974. - 208с.

19. Перкас М.Д. Структура и свойства высокопрочных мартенситно-стареющих сталей. -М.: Машиностроение, 1974. 73с.

20. Лившиц Б.Г. Физические свойства металлов и сплавов. М: Металлургия, 1956.-243с.

21. Вол А.Е. Строение и свойства двойных металлических систем. М.: Физматгиз, 1962.-982с.

22. Потапов Н.Н. Основы выбора флюса при сварке сталей. М.: Машиностроение, 1979. - 169с.

23. Гудремон Э. Специальные стали. Том 1. перев. с нем. М.: Металлургия, 1959.-952с.

24. Гудремон Э. Специальные стали. Том 2. перев. с нем. М.: Металлургия, 1966. - 1274с.

25. Прохоров Н.Н. Горячие трещины при сварке. М.: Машгиз, 1952. - 220с.

26. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1986. - 541с.

27. Кардонский В.М. Кремний в мартенситно-стареющей стали // МиТОМ. 1970. №7.

28. Лозинский М.Г. Строение и свойства металлов и сплавов при высоких температурах. М.: Металлургиздат, 1963. - 535с.

29. Сокол И.Я. Двухфазные стали. М.: Металлургия, 1974. - 216с.

30. Семёнов А.П. Схватывание металлов. М.: Машгиз, 1958. - 280с.

31. Лихтман В.И., Вейлер С.Я. Действие смазок при обработке металлов давлением. М.: Металлургия, 1960.

32. Соколовский В.В. Теория пластичности. М.: Высшая школа, 1969. - 608с.

33. Губкин С.И. Пластическая деформация металлов. Том 3. Теория пластической обработки металлов. -М.: Металлургиздат, 1960. 376с.

34. Тылкин М.А. Температура и напряжения в деталях металлургического оборудования. -М.: Высшая школа, 1970. 428с.

35. Никитин В.И. Расчёт жаростойкости металлов. М.: Металлургия, 1976. — 207с.

36. Окисление металлов / Под ред. Ж. Бенара. Пер. с франц. Мастеровой М.Г., Цыбина М.И. М.: Металлургия, 1968. - 449с.

37. Тылкин М.А. Прочность и износостойкость деталей металлургического оборудования. М.: Металлургия, 1965. - 347с.

38. Григорьев С.Л. Разработка дисперсионно-твердеющей стали и технологии наплавки инструмента деформирования металлов: Дис. канд. техн. наук. — Свердловск, 1981.- 197с.

39. Борздыка A.M., Цейтлин В.З. Термическая обработка жаропрочных сталей и сплавов. М.: Машиностроение, 1964. - 247с.

40. Шофман Л.А. Основы расчёта процессов штамповки и прессования. — М.: Машгиз, 1961. -340с.

41. Повышение работоспособности инструмента горячего деформирования / Толстов И.А., Пряхин А.В., Николаев В.А. М.: Металлургия, 1990. - 142с.

42. Тылкин М.А. Повышение долговечности деталей металлургического оборудования. -М.: Металлургия, 1971. — 608с.

43. Пути повышения стойкости прессового инструмента для прессования сплошных профилей из меди и её сплавов / Толстов И.А. и др. — М.: Металлургия, 1968. 40с.

44. Трахтенберг Б.Ф. Стойкость штампов и пути её повышения. Куйбышев.: Книжное издание, 1964. -279с.

45. Износостойкие наплавочные материалы и высокопроизводительные методе их обработки / Толстов И.А., Семиколенных М.Н., Баскаков Л.В. и др. М.: Машиностроение, 1992.

46. Разиков М.И., Толстов И.А. Восстановление изношенных деталей методом наплавки. М.: Металлургия, 1965. - 37с.

47. Мороз Л.С. Упрочнение безуглеродистых сплавов железа при фазовом превращении. — М.: Металлургиздат, 1951.

48. Beckert М., Neumann A. Grundlage der Schweiptechnik "Gestaltung". Berlin: VEB Verl. Technik, 1965. - 151c.

49. Beckert M., Neumann A. Grundlage der Schweiptechnik "Schweipverfahren". -Berlin: VEB Verl. Technik, 1974. 227c.

50. Beckert M., Neumann A. Grundlage der Schweiptechnik "Schweipverfahren". -Berlin: VEB Verl. Technik, 1964. 192c.

51. Beckert M., Neumann A. Grundlage der Schweiptechnik "Sonderschweipverfahren". Berlin: VEB Verl. Technik, 1969. - 183c.

52. Зубков H.C. Исследование и разработка технологии наплавки в среде азота сталей на Fe-Cr-W основе: Дис. канд. техн. наук. Свердловск, 1972. — 149с.

53. Морозов А.Н. Водород и азот в стали. М.: Металлургия, 1968. - 283с.

54. Сварка в машиностроении. Том 2 / Под ред. Акулова А.И. М.: Машиностроение, 1978.-462с.

55. Ерохин А.А. Основы сварки плавлением. М.: Машиностроение, 1973. -448с.

56. Теоретические основы сварки / Под ред. Фролова В.В. М.: Высшая школа, 1970.-592с.

57. Теория сварочных процессов / Багрянский К.В., Добротина З.Р., Хренов К.К. Киев: Высшая школа, 1976. - 424с.

58. Петров Г.Л., Тумарёв А.С. Теория сварочных процессов. М.: Высшая школа, 1977.-392с.

59. Толстых Л.Г., Фурман Е.Л. Наплавочные материалы и технология наплавки. Учебн. пособие. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ - УПИ, 2004. - 99с.

60. Новик Ф.С. Математические методы планирования экспериментов в металловедении. Планы первого порядка. М.: Московский институт стали и сплавов, 1969. - 82с.

61. Лившиц Б.Г. Физические свойства металлов и сплавов. М: Машгиз, 1956. -352с.

62. Металловедение. Методы анализа, лабораторные работы и задачи / Геллер Ю.А., Погодин-Алексеев Г.И., Рахштадт А.Г. М: Металлургия, 1967. - 405с.

63. Беккерт М., Клемм X. Справочник по металлографическому травлению. -Лейпциг: 1976. Пер. с нем. Туркиной Н.И. М: Металлургия, 1979. - 336с.

64. Лившиц Б.Г. Металлография. М.: Металлургия, 1990. - 333с.

65. Беккерт М., Клемм X. Способы металлографического травления. Лейпциг: 1986. Справочник. Пер. с нем. Н.И. Туркиной. - М.: Металлургия, 1988. - 398с.

66. Лаборатория металлографии / Панченко Е.В. и др. М.: Металлургиздат, 1965.

67. Лозинский М.Г. Тепловая микроскопия материалов. М.: Металлургия, 1976.-303с.

68. Справочник по сварке. Том 3 / под ред. Винокурова В.А. М.: Машиностроение, 1970. - 504с.

69. Рентгенографический и электронно-оптический анализ / Горелик С.С., Скаков Ю.А., Расторгуев JI.H. М.: МИСиС, 2002. - 360с.

70. Рентгенографический и электронно-оптический анализ / Горелик С.С., Скаков Ю.А., Расторгуев JT.H. М.: Металлургия, 1970. - 368с.

71. Томас Г., Гориндж М.Д. Просвечивающая электронная микроскопия материалов / Пер. с англ. под ред. Вайнштейна Б.К. М.: Наука, 1983. - 320с.

72. Томас Г. Электронная микроскопия металлов. Прямое исследование металлов в просвечивающем электронном микроскопе / Пер. с англ. под ред. Утевского JT.M. -М.: Издательство иностранной литературы, 1963. 352с.

73. Борздыка A.M. Методы горячих механических испытаний металлов. — М.: Металлургиздат, 1955. 352с.

74. Борздыка A.M. Методы горячих механических испытаний металлов. М.: Металлургиздат, 1962. - 448с.

75. Планирование промышленных экспериментов / Горский В.Г., Адлер Ю.П., Талалай A.M. -М.: Металлургия, 1978. 112с.

76. Новик Ф.С. Планирование эксперимента при изучении металлических систем. -М.: Металлургия, 1985. 255с.

77. Новик Ф.С. Математические методы планирования экспериментов в металловедении. М.: Металлургия, 1972. — 106с.

78. Спиридонов А.А, Васильев Н.Г. Планирование эксперимента при исследовании и оптимизации технологических процессов. Свердловск: УПИ, 1975.- 140с.

79. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. М.: Наука, 1976. - 280с.

80. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. -М.: Наука, 1971. -288с.

81. Статистическое измерение качественных характеристик / Пер. с англ. под ред. Четыркина Е.М. М.: Статистика, 1972. - 173с.

82. Планирование эксперимента / Адлер Ю.П. и др. — М.: Наука, 1966. 424с.

83. Фурман Е.Л., Горин М.В. Разработка наплавочного материала для наплавки прессового инструмента. В сб. тезисов докладов студенческой научной конференции "Студент и научно - технический прогресс". - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ - УПИ, 2004. с. 10-11.

84. Фурман E.JL, Горин М.В. Разработка наплавочного материала для наплавки прессового инструмента. В сб. статей "Научные труды VII-ой отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ - УПИ". - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ - УПИ, 2005. с. 168-169.

85. Давиденков Н.Н., Лихачёв В.А. Необратимое формоизменение металлов при циклическом тепловом воздействии. М.-Л.: Машгиз, 1962. - 224с.

86. Сварка в машиностроении. Справочник. Том 3 / под ред. Винокурова В.А. — М.: Машиностроение, 1979. 567с.

87. Теоретические и технологические основы наплавки. Свойства и испытания наплавленного металла / Под ред. Фрумина И.И. Киев: ИЭС им. Е.О. Патона АН УССР, 1979.- 170с.

88. Горячие трещины при сварке жаропрочных сплавов / Шоршоров М.Х. и др. М.: Машиностроение, 1973. — 224с.

89. Испытание металлов на свариваемость / Шоршоров М.Х. и др. М.: Металлургия, 1972.-240с.

90. Мороз Л.С., Чечулин Б.Б. Водородная хрупкость металлов. М.: Металлургия, 1967. - 255с.

91. Миркин Л.И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов. М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1961.-865с.

92. Спектор Э.Н., Еднерал Н.В. Вспомогательные расчётные таблицы по рентгенографии и электронографии / Под ред. Скакова Ю.А. М.: 1972. - 101с.

93. Утевский Л.М. Дифракционная электронная микроскопия в металловедении. М.: Металлургия, 1973. - 583с.

94. Утевский Л.М. Электронно-микроскопическая фрактография. М.: Металлургия, 1973. - 44с.

95. Борздыка A.M., Гецов Л.Б. Релаксация напряжений в металлах и сплавах. — М.: Металлургия, 1978. -256с.

96. Сагалевич В.М. Методы устранения сварочных напряжений и деформаций. М.: Машиностроение, 1979. - 248с.

97. Мороз JI.C. Тонкая структура и прочность стали. М.: Металлургиздат, 1957.- 159с.

98. Разиков М.И., Ильин В.П. Порошковые проволоки для сварки и наплавки стали 30Х10Г10. М.: Машиностроение, 1963.

99. Разиков М.И., Ильин В.П. Электроды для дуговой сварки и наплавки кавитационностойкой стали 30Х10Г10. -М.: Машиностроение, 1963.

100. Фрумин И.И. Автоматическая электродуговая наплавка. Харьков: Металлургиздат, 1961. - 421 с.

101. Петров Г.Л. Сварочные материалы. Л.: Машиностроение, 1972. - 280с.

102. Сварка в машиностроении. Справочник. Том 4 / под ред. Ю.Н. Зорина — М.: Машиностроение, 1979. 512с.

103. Порошковая металлургия. Энциклопедия международных стандартов / Фомина О.Н., Суворова С.Н., Турецкий Я.М. М.: ВНИИстандарт, 1998. -312с.

104. Влияние содержания железного порошка в шихте на твёрдость наплавленного металла / Фурман Е.Л., Толстых Л.Г., Горин М.В. В сб. статей "Научные труды молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ — УПИ". - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ - УПИ, 2006. с.86-88.

105. Гитлевич А.Д., Этингоф Л.А. Механизация и автоматизация сварочного производства. М.: Машиностроение, 1979. - 279с.

106. Сварка в машиностроении. Справочник Том 1 / под ред. Н.А. Ольшанского. М.: Машиностроение, 1978. - 504с.

107. Сварочные материалы для дуговой сварки. Защитные газы и сварочные флюсы / Конищев Б.П., Курланов С.А., Потапов Н.Н., Ходаков В.Д. М.: Машиностроение, 1989.

108. Фишбейн Н.Б. Электроды и флюсы для дуговой сварки. М.: Машгиз, 1961.-62с.

109. Шавло С.М., Еремеев В.В. Материалы и технология наплавки. Киев: ИЭС им. Е.О. Патона АН УССР, 1981.

110. Наплавочные порошковые ленты и проволоки. Справочник / Гладкий П.В. и др.-Киев: 1991.-34с.

111. Березовский А.В., Фурман E.JL Моделирование и расчёты процессов сварки. Метод, указания к лаб. работам. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ — УПИ, 2005.- 19с.

112. Березовский А.В., Валиев P.M. Оценка склонности сталей к образованию трещин и определение режимов сварки. — Метод, указания по курсовому и дипломному проектированию. — Свердловск: УПИ, 1991. 20с.

113. Рыкалин Н.Н., Пугин А.И. Тепловые процессы при сварке плавлением. — М.: Профиздат, 1959. 96с.

114. Фурман Е.Л., Горин М.В. Влияние легирующих элементов на склонность наплавленного металла к образованию горячих трещин // Сварочное производство. 2007. №1. с.22-23.

115. Фурман Е.Л., Горин М.В. Исследование влияния состава наплавленного металла на уровень остаточных напряжений // Сталь. 2007. №6. с.62-63.

116. Матвеев С.В., Малахов С.В., Ягудин К.Ю., Аржанкин А.Я., Осипова Г.В. Кратковременное газовое карбонитрирование режущего и штампового инструмента // МиТОМ. 2005. №10. с.45-47.

117. Баландин Ю.А. Упрочнение поверхности штамповых сталей диффузионным борированием, боромеднением и борохромированием в псевдоожиженном слое // МиТОМ. 2005. №3. с.27-30.

118. Баландин Ю.А. Бороазотирование штамповых сталей в псевдоожиженном слое // МиТОМ. 2004. №9. с.25-27.

119. Соркин Л.М. Упрочнение деталей борированием. М.: Машиностроение, 1972.-64с.

120. Пряхин А.В. Исследование и разработка мартенситно-стареющих наплавочных материалов для повышения стойкости штампов горячей штамповки. Канд. дисс. УПИ им. С.М. Кирова Свердловск, 1970. 137с.

121. Перлин И.Д., Райтбарг Л.Х. Теория прессования металлов. М.: Металлургия, 1975. - 448с.

122. Ерманюк М.З., Синяков В.В. Прессование профилей и труб периодически изменяющегося сечения. М.: Машиностроение, 1968. - 59с.

123. Шабуров Д.В., Баева Т.П., Пономарёва Л.П., Эргардт Н.В. Исследование связи структурного состояния с уровнем ударной вязкости штамповой стали 40Х5МФС1 // Сталь. 2003. №3. с.64-65.

124. Кальянов В.Н., Багров В.А. Мартенситно-стареющие стали для наплавки штампов // Сварочное производство. 2003. №2. с.35-37.

125. Падун А.Н. Исследование и разработка молибденовых и никеле-молибденовых сталей с дисперсионным твердением для износостойкой наплавки штампов горячего деформирования: Дис. канд. техн. наук. — Свердловск, УПИ им. С.М. Кирова. 1974. 155с.

126. Тарасенко Л.В., Шалькевич А.Б. Фазовый состав и упрочнение сталей системы Fe-Cr-Ni-Co-Mo с мартенситно-аустенитной структурой // МиТОМ. 2007. №4. с.32-37.

127. Тарасенко Л.В., Красов Т.А., Унчикова М.В. Влияние двухступенчатого старения на свойства мартенситностареющей стали 06Х14Н6Д2МБТ для силоизмерительных упругих элементов // МиТОМ. 2004. №10. с.7-11.

128. Грачёв С.В., Шейн А.С., Юшков В.И., Ворошилин В.В. Свойства пружинной проволоки из мартенситностареющих сталей после деформации и старения // Физика и химия обработки материалов. 1987. М., с. 114-118.

129. Русаненко В.В., Еднерал А.Ф., Либман Л.А. Структура и свойства беститановых мартенситно-стареющих сплавов // ФММ. 2006. Том 101. №1. с.74-82.

130. Звигинцев Н.В., Магутнов Б.М., Хадыев М.С., Хромов А.В., Шапошников Н.Г. Закономерности формирования микроструктуры нержавеющих Fe-Cr-Ni-Mo-Ti мартенситно-стареющих сталей // ФММ. 1985. Том 59. вып. 1. с.130-136.

131. Тарасенко JIB., Соболева Г.В. Фазовые превращения в сталях мартенситностареющего класса при испытании на высокотемпературную усталость // МиТОМ. 2002. №3. с. 15-19.

132. Толстов И.А., Разиков М.И., Пряхин А.В. О влиянии углерода на термическое растрескивание металла, предназначенного для наплавки прессового инструмента. Сб. "Сварочное производство" №159. УПИ им. С.М. Кирова. Свердловск, 1967.

133. Физическое металловедение и разработка сталей / Под ред. Пикеринга Ф.Б. Пер. Щербединского Г.В. — М.: Металлургия, 1982. — 182с.

134. Грачёв С.В., Мальцева JI.A., Шейн А.С. Влияние карбидообразования в мартенситностареющих сталях с повышенным содержанием титана на механические свойства и структуру излома // ФММ. 1984. Т.57. С. 815-818.

135. Тимофеев М.М. Электродуговая сварка высоколегированных сталей. — М.: ОНТИ, 1972. 70с.

136. Бетанели А.И. Твёрдость сталей и твёрдых сплавов при повышенных температурах. М.: Машгиз, 1958. — 95с.

137. Акимов JI.M., Скляров Н.М. Методы испытания жаропрочных сплавов на термостойкость.-М.: Оборонгиз, 1962.

138. Пряхин А.В., Бобров Е.И., Толстых Л.Г. Исследование наплавленного металла на термическую усталость. Сб. "Сварочное производство" №208. УПИ им. С.М. Кирова. Свердловск, 1973.

139. Цимбалюк А. А. Зависимость свойств наплавленного металла от циклического изменения температуры. "Автоматическая сварка". №2. 1968.

140. Малинов Л.С., Солидер Н.А., Сирота В.И., Ткачёв В.Н. Износостойкие стали с 5.10% марганца для быстроизнашивающихся деталей // Сталь. 2007. №1. с.78-80.

141. Королёв Н.В., Пименова О.В., Бороненков В.Н. Метод расчётного определения фазового состава и структуры износостойких наплавочных сплавов // Сварочное производство. 2002. №4. с. 11-16.

142. Пименова О.В. Разработка методов прогноза структуры и фазового состава износостойких наплавочных сплавов с карбидным и карбоборидным упрочнением: Дис. канд. техн. наук. Екатеринбург, УГТУ-УПИ. 1999. — 160с.

143. Фивейский A.M. Исследование и разработка наплавочных сплавов, стойких в условиях абразивного воздействия, на основе структурноэнергетического подхода: Дис. канд. техн. наук. Екатеринбург, УГТУ-УПИ. 2004.- 159с.

144. Анализ процессов статистическими методами / Под ред. Химмельблау Д. Пер. с англ. Скаржинского В.Д. М.: Металлургия, 1973. - 960с.

145. Лейначук Е.И., Подгаецкий В.В., Парфесса Г.И. Влияние молибдена и вольфрама на стойкость швов против кристаллизационных трещин при сварке // Автоматическая сварка. №11. 1973.

146. Окерблом Н.О. Сварочные напряжения в металлоконструкциях. М.-Л.: Машгиз, 1950. - 144с.

147. Кудрявцев П.И. Остаточные сварочные напряжения и прочность соединений. — М.: Машиностроение, 1964. 95с.

148. Мазель Ю.А. Мартенситные сварочные проволоки композиции 10%Сг-10%Ni с низкой температурой у—>а-превращения // Сварочное производство. 2002. №12. с.10-13.

149. Кархин В.А., Лопота В.А., Павлова Н.О. Влияние фазовых превращений на остаточные напряжения при лазерной сварке стали 09Г2 // Сварочное производство. 2003. №3. с. 17-21.

150. Грабин В.Ф. Структурные превращения при сварке сталей. Киев.: Наук-Думка, 1983.-50с.

151. Шоршоров М.Х., Белов В.В. Фазовые превращения и изменения свойств стали при сварке. М.: Наука, 1972. - 220с.

152. Стали с метастабильным аустенитом / Филиппов М.А., Литвинов B.C., Немировский Ю.Р. М.: Металлургия, 1988. - 256с.

153. Швецов В.В., Симонов Ю.Н., Митрохович Н.Н. Влияние закалки и отпуска на циклическую трещиностойкость мартенситностареющих сталей // МиТОМ. 2004. №9. с.28-31.

154. Грачёв С.В., Мальцева Л.А. Релаксация напряжений при мартенситном превращении ревертированного аустенита в мартенситно-стареющих сталях / ФММ. Т.4. 1997. с. 117-122.

155. Королёв Н.В. Исследование автоматической широкослойной наплавки под флюсом колеблющимся электродом большого диаметра: Дис. канд. техн. наук. Свердловск, УПИ им. С.М. Кирова. 1966. - 178с.

156. Кальянов В.Н., Багров В.А. Повышение надёжности и долговечности наплавляемых изделий // Сварные конструкции. Киев: ИЭС им. Е.О. Патона, 2000, с.45-46.

157. Иоффе И.С., Ханапетов М.В. Сварка порошковой проволокой. М.: Высшая школа, 1986. - 94с.

158. Пацекин В.П., Рахимов К.З. Производство порошковой проволоки. — М.: Металлургия, 1979. 79с.

159. Кочева Г.Н. Исследование технологии изготовления и расчёта порошковой проволоки. Автореферат канд. дисс. Свердловск УПИ им. С.М. Кирова, 1970.

160. Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. Л.: Химия, 1985. - 528с.

161. Писаренко В.Л., Рогинский М.Л. Вентиляция рабочих мест в сварочном производстве. -М.: Машиностроение, 1981. 120с.

162. Местная вытяжная вентиляция при электросварочных работах / Тимофеева О., Эльтерман Е., Иофинов Г. М.: Профиздат, 1961. - 140с.

163. Охрана труда при сварке в машиностроении / Брауде М.З., Воронцова Е.И., Ландо С .Я. и др. М.: Машиностроение, 1978. - 144с.

164. Фурман Е.Л., Толстых Л.Г., Горин М.В. Патент №2304631, бюллетень №23, 2007.