автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Структурообразование и формирование свойств самофлюсующихся покрытий, обеспечивающих повышение износостойкости инструмента для производства керамических изделий

ЭНТРОЛег ¿ушк!!?;.»*.'];

На правах рукописи

Зотов Сергей Владимирович

СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ И ФОРМИРОВАНИЕ СВОЙСТВ САМОФЛЮСУЮЩИХСЯ ПОКРЫТИЙ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Специальность 05. 16. 01 Металловедение и термическая обработка

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Магнитогорск 2003 г.

Работа выполнена в Магнитогорском государственном техническом университете им. Г.И. Носова

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Ведущее предприятие

1 . • . - * ■

Защита состоится «_3 »декабря_ 2003 г. в часов в на

заседании специализированного совета Д 064.22.01 Челябинского южноуральского государственного технического университета по адресу:

^$¿(080 I. Чеи^инск пр. Леиына __

Ваши отзывы (в двух экземплярах, заверенные печатью) просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря специализированного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Магнитогорского государственного технического университета.

Автореферат разослан «2. » ьсл^-ц 2003 г.

4

- кандидат технических наук, доцент Н.В. Копцева

- доктор технических наук, старший научный сотрудник И. Л. Яковлева

- кандидат технических наук А. А. Соколов

- ОАО Магнитогорский калибровочный завод, г Магнитогорск

Ученый секретарь специализированного совета доктор технических наук, профессор

Д. А. Мирзаев

¿оо > "М

17756

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Интенсивный рост стройиндустрии предъявляет вое более жесткие требования к качеству продукции. Промышленность выпускает строительную керамику в виде кирпича и стеновых камней различных видов, плиток для внутренней и наружной облищовки зданий, черепицы, сани-тарно - технических изделий. Для изготовления данного вида продукции на заводах "КЕРАМИК" (г. Магнитогорск) и "КЕММА" (г. Челябинск) применяют технологический инструмент, определяющий качественные показатели пустотелых изделий и производительность процесса формования керамической массы. Работа инструмента осуществляется в условиях взаимодействия с абразивными средами, в результате чего происходит разрушение поверхностного слоя элементов инструмента и, соответственно, выход из поля допусков геометрических размеров керамических изделий. В связи с этим возникает актуальная задача применения специальных мер, обеспечивающих существенное повышение износостойкости рабочей поверхности инструмента.

Обозначенная задача может быть успешно решена с помощью нанесения порошковых износостойких покрытий системы М-Сг-В-Ба-С, полученных методом газопламенного напыления с последующим оплавлением, причем структура и свойства покрытий из порошковых сплавов этой системы во многом будут определяться особенностями технологии их нанесения.

Цель работы.

Установление закономерностей струкгурообразования и формирования свойств порошковых газопламенных покрытий системы № - Сг - В -81 - С в целях повышения стойкости технологического инструмента для производства керамических изделий.

Научная новизна*

1. Получены качественные и количественные характеристики фазового состава и структурного состояния путем исследования микроструктуры порошковых сплавов системы №-Сг-Б1-В-С марок ПГ-12Н-01, ПГ-12Н-02 и ПР-Н77Х15СЗР2, нанесенных методом газопламенного напыления с последующим оплавлением.

2. Получены зависимости свойств рабочей поверхности (твердости, гористости, износостойкости) покрытий из разных марок сплавов системы № - Сг - В - - С от толщины покрытия, как основного регулируемого параметра процесса нанесения покрытия.

- научный консультант к.т.н. М.П. Барышников

3. Выявлено влияние условий формирования покрытий (степени оплавления и скорости охлаждения) на их структуру и эксплутацион-ные свойства.

4. Получены данные, которые дают возможность прогнозировать поведение материала нанесенного покрытия в процессе изнашивания.

Практическая ценность работы.

Выявленные закономерности структурообразования и формирования свойств при нанесении газопламенных покрытий системы Ni - Cr - В - Si - С позволили определить рациональные конструктивные особенности наносимых покрытий и разработать технологию нанесения таких покрытий на рабочие поверхности пустотообразователей для производства керамического камня. Это обеспечило: 1) увеличение срока эксплуатации технологического инструмента с 17 до 63 суток; 2) увеличение годового выпуска керамического камня с 850 тыс. до 4 млн. пгг.; 3) увеличение выхода годной продукции с 75% до 88%. Экономический эффект от внедрения составил в 2002 г. около 500 тыс. руб. Апробация работы.

Материалы, составляющие основное содержание работы, докладывались и обсуждались на следующих научно - технических конференциях: Научно - техническая. конференция ВИСИ "Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы", г. Волжский, 2000 г; Международная научно - техническая конференция ТЮМГНГУ "Новые материалы и технологии в машиностроении", г. Тюмень 2000 г; Всероссийская научно - практическая конференция. "Металлургия на пороге XXI века: достижения и прогнозы", 2000 г., г. Новокузнецк; школа - семинар "Фазовые и структурные превращения в сталях", г. Магнитогорск, 2000 г; Производственная научно - техническая конференция МГТУ по итогам научно - технических работ за 2000 г, г. Магнитогорск, 2001 r; школа - семинар "Фазовые и структурные превращения в сталях", г. Магнитогорск, 2001 г; Производственная научно - техническая конференция МГТУ по итогам научно - технических работ за 2001 г, г. Магнитогорск, 2002 г; школа - семинар "Фазовые и структурные превращения в сталях", г. Магнитогорск, 2002 г. Публикации.

По теме диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ. Структура и объем работы.

Диссертация изложена на 100 страницах машинописного текста, содержит 26 табл., 44 рис. и состоит из введения, 6 глав, 4 приложений, основных выводов. Библиографический список включает 84 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе анализируются особенности эксплуатационного воздействия деформируемых сред на инструмент для производства пустотелых керамических изделий, основные направления повышения эксплуатационной надежности инструмента, а также приводится литературный обзор способов нанесения порошковых покрытий, структуры и свойств нанесенных покрытий на никелевой основе. Показано, что формообразующий инструмент в процессе работы подвергается интенсивному абразивному износу, поэтому срок службы такого инструмента недолог и составляет 15-17 суток Наиболее приемлемой технологией увеличения срока службы и эксплуатационной надежности такого инструмента является газотермическое напыление на его рабочие поверхности порошковых сплавов системы № - Сг - В - -С с последующим оплавлением, которая обеспечивает получение покрытий высокого качества, обладающих хорошей износостойкостью, с минимальными припусками на механическую обработку. Напыленный слой обладает малой пористостью.

Проведен анализ работ, посвященных получению, а также исследованию структуры и свойств отдельных видов покрытий из никелевых самофлюсующихся сплавов, который свидетельствует о своеобразии и сложности многокомпонентной структуры сплавов системы № - Сг - В - - С. Показано также, что структура, фазовый состав и свойства покрытий, полученных из порошков одного и того же состава, зависят от способов и режима нанесения. При этом данные в ряде данных сплавов бывают весьма противоречивы. Микроструктура некоторые сплавов, в частности ПГ-12Н-01, ПГ-12Н-02, описана очень скупо. Не хватает качественных и количественных характеристик фазового состава, данные по изучению микротвердости отдельных структурных составляющих противоречивые. Кроме того, ограничено число работ, посвященных газопламенному напылению, которое в производственных условиях является наиболее простым, распространенным и экономически целесообразным для индивидуального и мелкосерийного производства деталей, а также для ремонтно-восстановительных работ. Проведенный анализ литературных данных позволил сформулировать цели и задачи исследования.

Во второй главе описаны используемые в диссертационной работе методики исследования структуры и свойств порошковых сплавов системы № - Сг - В ~ - С марок ПГ-12Н-01, ПГ-12Н-02 и ПР-Н77Х15СЗР2, полученных методом газопламенного напыления с последующим оплавлением. Химический состав исследуемых сплавов приведен в таблице.

Технологический процесс наплавки покрытий осуществляется следующим образом. Поверхность образца перед наплавкой подвергается зачистке, которая включала в себя пескоструйную обработку, как для

удаления оксидной пленки, так и для образования на поверхности необходимой шероховатости. Напыление выполнялась вручную ацетиленовой горелкой. Для питания горелки использовалась смесь природного газа с кислородом.

Таблица

Химический состав порошковых самофлюсующихся сплавов

Марка материала Сг, % В,% 81,% С,% N1,%

ПГ-12Н-01 8-14 ■, ■1,7-2,8. 1-,2-3,2 2-5, _ 0,3-0,6 74,4-86,8

ПГ-12Н-02 .'10-16 2,0-4,0 3,0-5,0 3-6 0,4-0,8 68,2-81,6

ПР-Н77Х15СЗР2' 14-16 1,8-2,3 2,8-3,5 до 5 0,350,6 72.6-76,1

Непосредственно перед напылением порошка образец разогревался до требуемой температуры в пламени горелки. Металлический порошок наносился методом эжекции в струю газокислородной смеси. Затем проводилось оплавление порошка пламенем той же самой горелки, после чего образец охлаждался, как правило, на воздухе. Покрытие наносили на предварительно разогретую до 300-400°С поверхность плоских образцов размером 20x30x18 мм из стали марки 10 описанным методом послойно, каждый раз доводя новый слой до состояния оплавления. Общая толщина наплавленного слоя не превышала 2,5 мм. Степень оплавления контролировалась визуально.

Для металлографического анализа изготавливались микрошлифы на поперечных сечениях образцов с наплавленными покрытиями и на поверхности нанесенного материала. Фотографировали и изучали •микроструктуру на компьютерной системе металлографического анализа БГАМЗ) 600, а также с помощью микроскопов "Ёрйур", "Epiqlшnt'', ."МЕТАМ" при увеличении 50 - 1000 крат. Количественный анализ проводился с применением компьютерной системы анализа изображения 51АМ8 600. Средствами анализатора изображений БТАМБ 600 проводят автоматическую обработку таких изображении по заданному алгоритму. Рентгеноструктурный анализ покрытий проводился на рентгеновском дифрактометре ДРОН - УМ - 1 с фокусировкой по Бреггу - Бренато. При этом использовалось излучение молибдена. Микрорентгеноспектральный анализ проводился на микроанализаторе Сашйсап со встроенными анализаторами "1лпк"и '"Мкнирес". Твердость наплавленных покрытий на образцах, определялась по Роквеллу (ГОСТ 9013-59) с помощью прибора ТК-2 по шкале С. Измерение микротвердости проводилось с

помощью прибора ПМТ-З (ТУ 3-3.1377-83) по ГОСТ 9450 при нагрузке 100 и 200 г (соответственно 0.1 и 0.2 Н). Испытания на абразивную износостойкость проводилось в соответствии с ГОСТ 23.208 - 79. Сущность используемого метода состоит в том, что при одинаковых условиях производится трение (изнашивание) образцов исследуемого и эталонного материалов об абразивные частицы, подаваемые в зону трения и прижимаемые к образцу вращающимся роликом. Измеряется износ образцов исследуемого и эталонного материалов, а износостойкость испытываемого материала оценивается путем сравнения его износа с износом эталонного образца.

' В третьей главе представлены результаты исследования структуры, свойств и технологических параметров нанесения покрытий системы № -Сг - В - - С.

Проведены исследования структуры покрытий системы № ~ Сг - В -

- С, полученных методом газопламенного напыления с последующим оплавлением.

Установлено, что структура не имеет выраженного дендритного строения, характерного, например, для плазменного напыления. Вдоль границы раздела "основа - покрытие" наблюдается тонкий слой который представляет собой твердый раствор на основе никеля, обогащенный железом, хромом, кремнием. В структуре всех сплавов (рис. 1) обнаруживаются примерно равноосные зерна, которые в зависимости от применяемого реактива, могут иметь цвет от белого до серого. Микротвердость этих зерен составляет от 2120 до 3060 МПа. Сопоставление, результатов ренг-геноструктурного анализа, микротвердости и литературных данных о структуре подобных сплавов позволяет Сделать заключение, что эти зерна представляют собой у - твердый раствор хрома, железа и кремния в никеле. Причем, у - твердый раствор на основе никеля в разных участках структуры имеет приблизительно о^наковый состав.

Более темная, структурная составляющая, которая в структуре ПГ-12Н-01 (рис. 1а) заполняет межзеренные промежутки, имеет микротвердость 3430 - 4160 МПа. По своей природе она представляет собой эвтектику, формирующуюся в пространстве между зернами при оплавлении материала покрытия. Основная фаза в эвтектике также является никелевым твердым раствором.

Сопоставляя морфологию, результаты микрорентгеноспектрального и рентгеноструктурного анализов и литературные данные, можно сделать заключение, что эвтектика, располагающаяся в межзеренном пространстве, в сплаве ПГ-12Н-01 является, скорее всего, карбоборидной эвтектикой на базе борокарбида цементитного типа М3(С,В), обогащенного хромом. Кроме того, в структуре присутствуют мелкодисперсные глобулярные карбиды. Измерить их микротвердость не удалось. Однако, рентгеност-

рукгурный анализ позволяет предположить, что это борокарбид Мз(С,В)

или борид хрома СгВ.

В микроструктуре сплава ПГ-12Н-02, помимо зерен у -твердого раствора на основе никеля (см. рис. 16) и эвтектики у+ М3(С,В), наблюдается еще две структурных составляющих - эвтектики, образовавшиеся при оплавлении сплава и заполнившие междендритные промежутки. Микротвердость эвтектики, имеющей лепестковое строение, составляет 4160 -4450 МПа, а микротвердость темной труднодифференцируе-мой эвтектики - 5540 - 5990 МПа.

Принимая во внимание микротвердость, морфологию и состав, лепестковую эвтектику можно отнести к эвтектике, образовавшейся на базе карбида хрома МегзСб, скорее, борокарбида Ме2з(С,В)6.Темная эвтектика так же обогащена хромом, но в меньшей степени, чем ро-зеточная (лепестковая) эвтектика. Принимая во внимание наличие на дифрактограммах рентгеновских максимумов, принадлежащих боридам никеля типа №3В, можно с большой долен уверенности заключить, что эта эвтектика сформировалась на базе боридов никеля (у + №3В). Кроме .того, в структура обнаруживаются , ,, в также глобулярные частицы

Рис. 1. Микроструктура покрытия боридов хрома типа СгВ и марок ПГ-12Н-01 (а), ПГ-12Н-02 (б) игольчатые, стержневые и бои ПР-Н77Х15СЗР2 (в), хЮОО лее сложные по форме частицы, которые по морфологии могут быть, скорее всего, отнесены к карбидам

М- ''ИИ 9

(карбоборидам) М7С3 (М7(С,В)з),; что также подтверждается наличием на дифрактограммах ряда линий, принадлежащим указанной фазе.

Микроструктура сплава ПР-Н77Х15СЗР2 во многом аналогична сплаву ПГ-12Н-02 (рис. 1в). В структуре сплава также присутствуют зерна у - твердого раствора кремния, железа и хрома в никеле (микротвердость 1850 - 2030 МПа), эвтектика на базе борокарбида цементитного типа М3(С.В) (микротвердость 2590 - 3050 МПа), эвтектика розеточного типа (с лепестковым строением) на основе МегзСб (4450 - 4780 - 5130 МПа), боридная эвтектика на базе №3В, а также частицы карбидов (карбобори-дов) различного типа. При этом доля эвтектики на базе борокарбида хрома цементитного типа невелика, структура сплава в целом более грубозернистая, а частицы упрочняющих фаз - более крупные. - Различия в микротвердости отдельных структурных составляющих объясняются отличиями в химическом составе сплава.

С помощью дисперсионного анализа показано, что толщина нанесенного слоя, как основного регулируемого параметра процесса получения покрытия, оказывает влияние на свойства рабочей поверхности (твердость, пористость, износостойкость) покрытий системы № - Сг - В - с высокой вероятностью - более 90%. Были проведены исследования относительной износостойкости (Ки), твердости, пористости покрытий. В результате исследования были получены данные (рис. 2) о зависимости этих свойств от толщины нанесенного слоя шнфыпгия.

Анализ кривых свидетельствует, что наибольший уровень твердости обеспечивается в покрытии марки ПГ-12Н-02, что объясняется наибольшей легированностью данного сплава и наибольшим количеством твердой составляющей в этом сплаве. В сплаве ПГ-12Н-01 твердость поверхности меньше, чем в других сплавах и практически не зависит от толщины покрытия. В покрытиях марок ПГ-12Н-02 и ПР-Н77Х15СЗР2 характер изменения твердости поверхности в зависимости от толщины покрытия несколько иной: увеличении толщины наплавленного слоя покрытия приводит к увеличению значений твердости поверхностного слоя. Подобным образом меняется и количество твердой составляющей.

Такая зависимость объясняется особенностями технологии нанесения покрытия. Пока толщина покрытия невелика, при нанесении каждого последующего слоя, происходит более полное и глубокое проплавление нанесенного материала вследствие его повторного разогрева. Количество жидкой фазы на поверхности увеличивается. Поэтому, при последующей кристаллизации при охлаждении происходит увеличение количества эвтектики. Твердость соответственно также возрастает.

Начиная с некоторой определенной толщины (примерно 1,5 мм) увеличение количества эвтектик'не наблюдается. Это приводит к тому, что, начиная с этой толщины покрытия, поверхностная твердость практически не изменяется. Такой характер зависимости твердости и количества твер-

дой структурной составляющей от толщины покрытия проявляется наиболее отчетливо для сплавов ПГ-12Н-02 и ПР-Н77Х15СЗР2. В покрытиях марки ПГ-12Н-01 содержание хрома понижено по сравнению со сплавами ПГ-12Н-2 и ПР-Н77Х15СЗР2, в связи с этим его теплопроводность повышена.

а*

ЕВ

Г

£50

иг-'

• 1

1 .»-и Ж*"'

А* У

/

>

* -г"

03

и

\ 1>5

Толщийа,мм

♦ ПГ-12Н-01 В ШЧ2Н-02 1 ПР-Н77Х15СЗ

\

? с/

/ А—1

7 ■

* / л

*

Ю 0^0 1,00 1.30 2,00 2,50

Толщина покрытия, мм

♦ ШМ2Н-01 » ПГ-12Н 02 А ПР Н77Х15СЗР2

а

5 з о й

/

/ ч ч

V 1 и

Ч

А

СУ 1 1.5 а

Таланта, мм

♦ ПГ-ШШ * ПГ-12Н-СС 1 ПРГО7Х1!аК

и---в

/ —-4

V/ «••' Ж

/

>1 г

•

Толщинам!«

♦ ПГ-ЦН-О! ЙПГ-12ШП Д Ш> №7X1X3*3

В Г

Рис.2. Зависимость твердости (а), количества твердой составляющей (б), пористости (в) и относительной износостойкости (г) разных ма- ч рок сплавов от толщины покрытия.

Это и обеспечивает более полное противление при любой из исследованных толщин нанесенного слоя, что обеспечивает практически одинаковую структуру на поверхности покрытия ПГ-12Н-01 разной толщины, поэтому твердость поверхности меньше чем в других сплавах и практически не меняется при увеличении толщины покрытия.

Характер изменения относительной износостойкости (Ки) рабочей поверхности нанесенного покрытия в основном коррелирует с характером изменения количества твердой составляющей. Пока толщина покрытия не велика, происходит более полное и глубокое противление (жидкость проникает в более глубокие слои). В результате чего в поверхностных слоях сплавов наблюдается некоторое возрастание пористости. При большей толщине слоя оплавление происходит преимущественно с поверхности, а более глубокие слои проплавляются хуже. В результате на поверхности наблюдается снижение пористости и образуется практически безпористый материал.

Наименьшую износостойкость показал сплав ПГ-12Н-01 для всех толщин покрытий. При этом относительная износостойкость, как и твердость, и количество твердой составляющей при увеличении толщины покрытия изменяется очень незначительно. Это объясняется наименьшим » количеством твердой составляющей и большим уровнем пористости по:

сравнению'с покрытиями марок ПГ-12Н-02 и ПР-Н77Х1СЗР2. Покрытия марок ПГ-12Н-02 и ПР-Н77Х15СЗР2 имеют приблизительно одинаковый уровень значений износостойкости. Причем и характер изменения износостойкости при увеличении толщины слоя отличается незначительно. Это подтверждает известное положение, что твердость поверхности не является единственным фактором, определяющим износостойкость. Сопоставление кривых относительной износостойкости (Ки) и пористости дает основание считать, что пористость структуры также вносит существенный вклад в обеспечение износостойкости. Так, покрытие марки ПР-Н77Х15СЗР2 имеет в микроструктуре меньшее количество твердой составляющей, чем покрытие марки ПГ-12Н-02 и, соответственно меньшую твердость (рис 2а и 26). Однако если уровень пористости низок, как наблюдается в покрытиях ПР-Н77Х15СЗР2, износостойкость покрытия такая же, как износостойкость покрытия марки ПГ-12Н-02 (см. рис.2в и 2г).

В четвертой главе приведены результаты исследования влияния условий формирования покрытия на их структуру и свойства.

Исследовано влияния оплавления покрытий на их структуру и свойства. Йспытывались: 1) оплавление до состояния "запотевания" (как это принято в промышленных условиях), при котором на проплавляемом участке образуется зеркальная поверхность, свидетельствующая о появлении жидкой фазы; 2) оплавление практически до состояния жидкой фазы (полное оплавление); 3) повторное оплавление уже нанесенного и оплавленного материала (двукратное оплавление).

Выявлено, что при увеличении степени оплавления нанесенного покрытия из сплава ПГ-12Н-02 сохраняется мелкозернистое строение его структуры (в отличие от сплава ПГ-12Н-01) и сохраняются исходные частицы карбидов (карбоборидов). Однако морфология структурных составляющих и фазовый состав меняется: появляется большое количество эв-

тактики розеточиого типа, на базе карбида хрома М7Сз. Это, возможно, связано с распадом у - твердого раствора, который наблюдался при отжиге подобных сплавов при температуре 880 °С. Относительное количество твердых составляющих остается практически неизменным и в сплаве ПГ-12Н-01, и в сплаве ПГ-12Н-02. Оплавление оказывает влияние и на износостойкость сплавов. Так в сплаве ПГ-12Н-01 при оплавлении до состояния жидкой фазы происходит некоторое увеличение износостойкости, а повторное (двукратное) оплавление, несмотря на огрубление структуры, приводит к увеличению износостойкости почти в два раза, что объясняется снижением пористости поверхностного слоя нанесенного покрытия вследствие более полного его проплавления. В сплаве ПГ-12Н-02 общий уровень износостойкости примерно в два раза выше, чем в сплаве ПГ-12Н-01,что можно объяснить большей дисперсностью структуры, а также наличием в структуре большего количества твердых частиц карбидов. Значительное уменьшение пористости в сплаве ПГ-12Н-02, происходящее при повторном оплавлении, очевидно, не вносит существенного вклада в увеличение сопротивления изнашиванию, которое определяется в данном случае большой дисперсностью и однородностью структуры.

Таким образом, для увеличения износостойкости покрытия из сплава ПГ-12Н-01 может быть рекомендовано использование более полного проплавления нанесенного газопламенного порошкового покрытия (вплоть до двукратного). Для покрытий из сплава ПГ-12Н-02 двукратное проплавление, несмотря на сильное увеличение плотности (уменьшение пористости), не может быть рекомендовано, поскольку при этом не достигается увеличения износостойкости покрытия, т.к. изначально высокий уровень износостойкости обеспечивается высокой дисперсностью структуры.

Исследовано влияние среды охлаждения на микроструктуру и эксплуатационные свойства покрытий системы Ni - Cr - В - Si - С. Испыты-вались: вода, масло, умеренный воздушный поток, спокойный воздух и песок. Выбор таких условий охлаждения определялся условиями охлаждения, которые реализуются при формировании покрытий разной толщины и конфигурации в реальных условиях производства.

Установлено, что наименьшее значение относительной износостойкости получено в покрытиях, охлаждение которых происходило на воздухе, т.е. при самой малой скорости охлаждения. Это связано, прежде всего, с тем, что при данном виде охлаждающей среды степень переохлаждения мала, количество центров кристаллизации эвтектики невелико, поэтому количество эвтектик также уменьшено. К тому же при малой скорости охлаждения в покрытиях, очевидно, может происходить частичное разложение твердых боридов, прежде всего, боридов никеля NijB. Поэтому в структуре покрытий охлажденных на воздухе, наблюдается наименьшее

количество упрочняющей фазы , и, как следствие, самая невысокая износостойкость. ,

При увеличении скорости охлаждения концентрация легирующих элементов в твердом растворе изменяется. Это приводит к появлению большого числа центров кристаллизации эвтекгик, и, соответственно, к повышению относительной износостойкости.

Максимальная износостойкость достигается при охлаждении в масле. При такой скорости охлаждения происходит резкое увеличение количества эвтекгик, преимущественно борокарбидной эвтектики на базе карбо-борида хрома М2з(С, В)6. Это связано, прежде всего, с тем, что скорость охлаждения все еще достаточно велика для образования большого числа центров кристаллизации, но в то же время не достаточна для подавления их роста. Поэтому в покрытии, охлажденном в масле, наблюдается наибольшее количество твердой составляющей и достигается наибольшая износостойкость.

При охлаждении покрытий в воде микроструктура имеет наиболее дисперсное строение. Охлаждение в воде приводит к выделению большого числа центров кристаллизации эвтекгик, однако большая скорость охлаждения резко понижает их склонность к росту. Поэтому после окончания охлаждения при ее высокой дисперсности в структуре наблюдается самое маленькое количество эвтектики. Кроме того, охлаждение в воде так же, как и в масле, приводит к появлению растягивающих напряжений, которые в свою очередь приводят к образованию трещин и сильному растрескиванию покрытий, что ускоряет процесс изнашивания. Поэтому износостойкость сплавов, охлажденных в воде, относительно невелика.

В пятой главе приведены результаты разработки и внедрения технологии упрочнения формообразующего инструмента

Произведено исследование однородности свойств нанесенного слоя покрытий системы № - Сг - В - - С. , Во время эксплуатации формообразующего инструмента происходит его изнашивание в результате воздействия абразивных керамических масс. При этом геометрические размеры инструмента меняются, что приводит к изменению геометрии изготовленных керамических изделий, т.е. к ухудшению их качества. Поэтому крайне важным является, насколько будут стабильны свойства рабочей поверхности формообразующего инструмента и процессе эксплуатации. Поскольку' нанесение покрытия осуществляется послойно необходимо выяснить, каково распределение твердости, количества твердой составляющей и пористости по сечению нанесенного слоя покрытия. Выявлено, что твердость на расстоянии примерно 0,5 мм от границы с основой несколько понижена по сравнению с центральными слоями. Это можно объяснить уменьшением легированности твердого раствора за счет диффузии легирующих элементов из покрытия в основу, и железа - из основы в покрытие. Максимальная твердость в покрытиях марок ПГ-12Н-01 и

ПГ-12Н-02 достигается на расстоянии 0,5-0,75 мм от границы основа покрытие. Затем происходит снижение твердости. Наблюдаемый характер изменение количества твердой составляющей по толщине , покрытия определяется технологическими особенностями яанесения. данных покрытий. Пока количество слоев мало,-' нанесенный слой материала успевает остыть, и последующий1 слойнаносится на холодный; металл, скорость охлаждения возрастает/ щ-следовательно; возрастает. и количество твердой составляющей1!- эвтектики! При достижении'Некоторой Определенней" толщййЬт гфедыДущий 'нанесенный слой, разогреваясь при нанесений последуНиДй'б Слой; остьггь'не успевает, поэтому при нанесении нового слоя скорость охлаждения уменьшается. Соответственно уменьшается и количество твердой составляющей.

Распределение пористости по сечению наплавленного слоя происходит следующим образом: при формировании покрытия у границы "основа - покрытие" образуется практически бездефектный слой из частиц порошка толщиной 0,3 - 0,5 мм. При этом уровень пористости в сплаве ПГ-12-02 на границе с основой самый высокий по сравнению со сплавами ПГ-12Н-01 и ПР-Н77Х15СЗР2 и составляет около 6,5 -7 %. Однако его изменение по сечению очень незначительно и на расстоянии около 1,3 -1,5 мм-1 достигает 9%. В покрытиях из сплавов ПГ-12Н-01 и ПР-Н77Х15СЗР2 у границы с основным металлом пористость значительно ниже и составляет 5 и 2%, соответственно. Однако по мере удаления от основы, Т.е. по мере нанесения новых слоев материала, пористость резко увеличивается и на расстоянии .1,5 - 1,7 мм достигает 15 - 17%. Это объясняется тем, что при послойном нанесении покрытия большой толщины поры при- последующей Оплавлении не заполняются, так как при достижении Некоторой определенной толщины нанесенного слоя оплавление происходит преимущественно в поверхностных слоях. При дальнейшем увеличении расстояния от границы с основой (более . 1,5 -1,7 мм) пористость в этих сплавах несколько снижается (примерно до 12%). Некоторое снижение пористости при больших толщинах нанесенного слоя можно объяснить, тем, что в результате разогрева, предварительно нанесенного материала, улучшается проплавление верхних слоев, однако проплавление более глубоко лежащих слоев при этом не происходит. Различный характер распределения пористости по сечению нанесенного слоя для разных марок можно объяснить различными теплофизическими свойствами материалов.

В сплавах ПГ-12Н-01 и ПГ-12Н-02 распределение твердости и количества твердой составляющей не коррелируют друг с другом: микротвердость достигает максимума на расстоянии 0,7 - 0,8 мм, а количество твердой составляющей - на расстоянии около 1,3 мм от границы. с основой. Это можно было бы связать с характером изменения пористости, а именно: по мере удаления от границы с основным металлом (т.е. пр мере

увеличения количества нанесенных слоев) пористость очень сильно возрастает и достигает в сплавах ПГ-12Н-01 и ПГ-12Н-02 максимума 17 и 9 % на расстоянии 1,5 и 1,7 мм, соответственно. Повышенная пористость микроструктуры и могла бы явиться одной из причин снижения твердости по мере удаления от основного металла на расстояние больше, чем 0,7 - 0,9 мм. Однако в сплаве ПР-Н77Х15СЗР2 характер распределения пористости по сечению покрытия примерно такой же, как и сплаве ПГ-12Н-01: пористость достигает максимума около 15 % на расстоянии примерно 1,7 мм. Но при этом твердость не уменьшается, а даже непрерывно (хоть и незначительно) возрастает. Поэтому характер распределения твердости не связан однозначно с характером распределения пористости.

В то же время снижение твердости при увеличении расстояния от гранипы с основой обнаруживается в тех случаях, когда происходит и уменьшение количества твердых фаз, а именно: в сплавах ПГ-12Н-01 и ПГ-12Нг02. При этом снижение твердости (как и уменьшения количества твердых фаз) в сплаве ПГ-12Н-02 происходит значительно более интенсивно, чем в сплаве марки ПГ-12Н-01, что можно объяснить большей однородностью структуры ПГ-12Н-01, особенно в покрытиях большей толщины.

Приведены результаты технологии нанесения износостойких покрытий на формообразующий инструмент.

В качестве защитных износостойких покрытий предлагается использовать материалы системы №-В-Сг-81-С марок ПГ-12Н-01, ПГ-12Н-02 и ПР-Н77Х15СЗР2, получаемые газопламенным напылением порошков с последующим оплавлением.

На основании результатов исследований свойств покрытий, проведенных в данной работе, учитывая особенности работы и сборки отдельных элементов пустотобразователя, проведен выбор материалов, разработаны схемы нанесения покрытий. Известно, что такие инструменты, как кернодержатель и нож в процессе эксплуатации подвергаются неравномерному износу по рабочей поверхности. Наибольший износ наблюдается в центральной зоне, поэтому на эту зону наносится покрытие марки ПГ-12Н-02, имеющее наибольшую износостойкостью. Толщина наносимого слоя должна составлять 1.6-1,8 мм (толщина Слоя, при которой покрытие ПГ-12Н-02 имеет максимальную износостойкость). В зоны менее подверженные износу в целях экономии наносится менее дорогое покрытие марки ПГ-12Н-01. На основание и ребро необходимо наносить покрытие ПРГН77Х15СЗР2 толщиной 1,7-1,9 мм, имеющее более стабильные свойства в процессе изнашивания.

Для покрытий ПГ-12Н-02 и ПР-Н77Х15СЗР2 для получения структуры покрытия, обеспечивающей наилучший комплекс свойств, необходимо проводить частичное (до состояния "запотевания") оплавление, а для покрытий марки ПГ-12Н-01 - двукратное.

. Несмотря на то, что наибольшей износостойкостью обладают покрытия, охлажденные в воде, на поверхности таких покрытий образуются трещины. А качественно сформированное покрытие не должно иметь отслоений от основного металла, подтеков, повышенной пористости, трещин и других дефектов. Поэтому при нанесении покрытия на деталь применяют вращение с частотой 30-35 об/мин (охлаждение потоком воздуха с умеренной скоростью), что позволяет при двукратном оплавлении получить качественное, наиболее долговечное покрытие, с толщиной, равномерной по длине детали, а в дальнейшем исключить операцию дополнительной механической обработки шлифованием.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Исследованы сплавы системы М - Сг - В - 81 - С, полученные методом газопламенного напыления с последующим оплавлением. Получены качественные и количественные характеристики фазового состава и структурного состояния. Основная фаза микроструктуры покрытия марок ПГ-12Н-01, ПГ-12Н-02 и ПР-Н77Х15СЗР2 представляет собой у-твердый раствор на основе никеля, обогащенный железом, кремнием и хромом. При этом состав у - твердого раствора различается незначительно. В межзеренном пространстве в сплаве ПГ-12Н-01 располагается эвтектика цементитного типа у+М3(С,В), обогащенная хромом. В микроструктуре сплавов ПГ-12Н-02 и ПР-Н77Х15СЗР2, кроме этих структурных составляющих, присутствуют также: 1) разветвленная эвтектика на базе карбида хрома М2зСе; 2) высокодисперсная борндная эвтектика на базе боридов никеля (в основном №3В).

2. Исследованы свойства сплавов системы № - Сг - В - 81 - С в зависимости от толщины покрытия. Твердость и количество твердых составляющих в покрытиях марки ПГ-12Н-01 разной толщины практически одинаковы. В сплавах ПГ-12Н-02 и ПР-Н77Х15СЗР2 при увеличении толщины слоя происходит увеличение количества твердой составляющей на поверхности покрытия. Однако при толщине слоя более 1,5 мм твердая составляющая, а соответственно и твердость с износостойкостью. постоянны. Исходя из экономии материала, сплав ПГ-12Н-01 рекомендуется использовать для получения покрытий минимально требуемой толщины, т.к. свойства практически не зависят от толщины. Сплавы ПГ-12Н-02 и ПР-Н77Х15СЗР2 рекомендуется использовать для получения покрытий толщиной не более 1,5 -1,7 мм, так как при большей толщине покрытия изменение износостойкости в сплавах таких марок практически не происходит.

3. Исследовано влияние степени оплавления покрытий на структуру и свойства. Выявлено, что увеличение оплавления оказывает существенное влияние на микроструктуру: происходит огрубление и уменьшение ее дисперсности, однако в сплаве ПГ-12Н-02 мелкозернистое строение

сохраняется до больших степеней охлаждения. Общее количество упрочняющей составляющей при этом остается практически неизменным и составляет 39-48 %. При увеличении оплавления происходит снижение пористости (до 1,4 - 0,8 %). Однако двукратное оплавление приводит к су щественному. Увеличению износостойкости (почти в два раза) только в сплаве ГШ-1^Н-01. Поэтому для увеличения износостойкости покрытия из сплава ПГ-12Н-01 рекомендуется использование более полного проплавления нанесенного газопламенного порошкового покрытия (вплоть до двукратного).

4. Исследовано влияние среды охлаждения на микроструктуру и эксплуатационные свойства. Несмотря на то, что увеличение скорости охлаждения покрытий после оплавления, приводит к незначительному увеличению количества твердой составляющей, относительная износостойкость существенно увеличивается (Ки меняется от 5,5 до ,9,5) за счет увеличения дисперсности выделяющихся фаз.. Исключение составляет охлаждение покрытий в воде, при котором,количество твердой составляющей уменьшается вследствие умеаьщения.скорости роста,,эвтектических колоний. Поэтому увеличение, скорости .охлаждения покрытий'после'оплавления за счет использования таких, охлаждающих сред, как песок или масло, может быть рекомендовано для увеличения износостойкости покрытий на неответственных, когда использование указанных охлаждающих сред не приводит к сильному растрескиванию покрытий.

5. Исследована однородность свойств покрытий по сечению нанесенного слоя. Полученные данные дают возможность прогнозировать; поведение материала нанесенного покрытия в процессе изнашивания. В покрытии марки ПР-Н77Х15СЗР2 наиболее однородное расйределение твердости и количества твердых составляющих. Пористость, по Мере удаления от границы с основным металлом, возрастает примерно в 3 - 5 раз, за исключением самых верхних приповерхностных слоев, где она уменьшается вследствие их хорошего проплавления. В сплавах марок ПГ-12Н-01 и ПГ-12Н-02 твердость и количество твердых составляющих по сечению сплавов распределены неоднородно и достигают максимума на расстоянии от границы с основой 0,7 - 0,8 мм и около 1,3 мм, соответственно. Снижение твердости при увеличении расстояния от границы с основой обнаруживается в тех случаях, когда происходит и уменьшение количества твердых фаз.

Основное содержание работы опубликовано в работах:

1.Копцева Н.В., Чукин М.В., Емелюшин А.Н., Зотов C.B. Исследование свойств покрытий системы Ni-Cr-B-Si-C //Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. Тез. докл. Международн. науч. - техн. конф. - Волжский: ВИСИ. - 2000. - С. 76 - 78.

2. Копцева Н.В., Чукин М.В., Зотов C.B. Твердость, пористость и износостойкость системы Ni-Cr-B-Si-C //Новые материалы и технологии в машиностроении. Тез. докл. международн. науч. - техн. конф. Тюмень: ТЮМГНГУ.-2000.-С. 107-111.

3.Копцева Н.В., Чукин М.В., Емелюшин А.Н., Зотов C.B. Износостойкие покрытия системы Ni-Cr-B-Si-C //Металлургия на пороге XXI века: достижения и прогнозы. Всеросийская науч. - практическая конф. -Новокузнецк - 2000. - С. 247 - 251.

4. Копцева Н.В., Чукин М.В., Барышников М.П., Зотов C.B. Структура и свойства износостойких покрытий из самофлюсующихся сплавов на основе никеля //Фазовые превращения в сталях. Труды школы - семинара. - Магнитогорск. - Выпуск №1. - 2001. - С. 240 - 248.

5. Чукин М.В., Гун Г.С., Копцева Н.В., Зотов C.B. Модель дисперсно -упрочненной пористой среды и ее эффективные свойства. //Фазовые превращения в сталях. Труды школы - семинара. - Магнитогорск. -Выпуск №2. - 2002. - С. 339 - 344.

6. Зотов C.B. Совершенствование технологии инструмента для экструзии керамических масс путем применения износостойких покрытий системы Ni-Cr-B-Si-C. Конкурс грантов студентов и молодых ученых Челябинской области: Сб. рефератов НИР аспирантов. - Челябинск: Издательство ЮУрГУ, 2002. - 111 с.

7. Копцева Н.В., Зотов C.B., Чукин М.В., Барышников М.П. Влияние условий нанесения на структуру и свойства порошковых сплавов системы Ni-Cr-B-Si-C //Современные технологии и материаловедение. -Магнитогорск: МГТУ. - 2003. - С. 34 - 38.

8. Копцева Н.В., Зотов C.B. Количественный металлографический анализ порошковых сплавов системы Материаловедение и современные технологии Ni - Сг - В - Si - С //Межрегиональный сборник научных трудов под ред. Баландина Ю.А. - Магнитогорск: МГТУ. - 2002. - С. 45 -49.

Подписано в печать 29.10.2003. Формат 60x84 1/16. Бумагатип.№ 1.

Плоская печать. Усл.печ.л. 1,00. Тираж 100 экз. Заказ 805.

455000, Магнитогорск, пр.Ленина, 38 Полиграфический участок МГТУ

р 17 7 5 б

Введение

1. Состояние вопроса

1.1. Особенности эксплуатационного воздействия деформируемых сред на инструмент для производства пустотелых керамических изделий

1.2. Основные направления повышения эксплуатационной надежности инструмента

1.3. Анализ материалов для получения покрытий методом газопламенного нанесения с последующим оплавлением

2. Материал и методика исследования

2.1. Материал и методика получения образцов

2.2. Методика металлографического анализа 32 2.3. Методика количественного анализа

2.4. Методика рентгеноструктурного и микрорентгеноспектрального анализов

2.5. Методика определения твердости

2.6. Методика испытания на абразивную износостойкость

2.7. Методика проведения статистического анализа

3. Результаты исследования структуры, свойств и технологических параметров нанесения покрытий системы N1 - Сг - В - Б! - С

3.1. Исследование структуры порошковых покрытий системы №-Сг-В-&-С

3.2. Исследование свойств порошковых покрытий системы №-Сг-В-&-С.

3.2.1. Дисперсионная оценка влияния толщины покрытия на свойства поверхности

3.2.2. Исследование влияния толщины покрытия на свойства поверхности

4. Влияние условий формирования покрытия на их структуру и свойства

4.1. Исследование влияния оплавления покрытий на их структуру и свойства

4.2. Влияние среды охлаждения на микроструктуру и эксплуатационные свойства покрытий системы № - Сг - В - Б! - С

5. Разработка и внедрение технологии упрочнения формообразующего инструмента

5.1. Исследование однородности свойств по сечению нанесенного покрытия системы № - Сг - В - - С

5.2. Разработка технологии нанесения износостойких покрытий на формообразующий инструмент

5.3. Результаты промышленных испытаний

Интенсивный рост стройиндустрии предъявляет все более жесткие требования к качеству пустотелого кирпича и керамических камней. Промышленность выпускает строительную керамику в виде кирпича и стеновых камней различных видов, плиток для внутренней и наружной облицовки зданий, черепицы, санитарно - технических изделий. Для изготовления данного вида продукции применяют технологический инструмент, определяющий качественные показатели пустотелых изделий и производительность процесса формования керамической массы. Работа инструмента осуществляется в условиях взаимодействия с абразивными средами, в результате чего происходит разрушение поверхностного слоя элементов инструмента и, соответственно, выход из поля допусков геометрических размеров керамических изделий. В связи с этим возникает актуальная задача применения специальных мер, обеспечивающих существенное повышение износостойкости поверхности инструмента.

Обозначенная задача может быть успешно решена с помощью нанесения порошковых износостойких покрытий системы ЫьСг-В-Б^С, полученных методом газопламенного напыления с последующим оплавлением, причем структура и свойства покрытий из порошковых сплавов системы N1' - Сг - В - Б]' - С во многом будут определяться особенностями технологии их нанесения.

Целью диссертационной работы является исследование закономерностей структурообразования и формирования свойств порошковых газопламенных покрытий системы № - Сг - В - - С для повышения стойкости технологического инструмента для производства керамических изделий.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Исследовать особенности формирования структуры при нанесении покрытий системы N1' - Сг - В - - С.

2. С целью определения наиболее рациональных конструктивных параметров покрытий исследовать:

- свойства покрытий (твердость, износостойкость, пористость);

- влияние охлаждения на микроструктуру и свойства покрытий;

- однородность свойств нанесенного слоя покрытий.

3. Разработать технологию нанесения износостойких покрытий формообразующего инструмента с целью увеличения его эксплуатационной надежности.* Научный соруководитель: к.т.н. Барышников М.П.

Кирпич и камни керамические (ГОСТ 530-80) предназначены для кладки наружных и внутренних стен, других элементов зданий и сооружений, а также для изготовления стеновых панелей и блоков. Кирпич выпускают полнотелым и пустотелым, а камни только пустотелыми. Наиболее типичный представитель керамического кирпича, выпускаемого заводом "Керамик" ЗАО "Строительный комплекс", представлен на рис. 1.1.

Керамические изделия изготавливаются из материала на основе глинистых материалов [1]. Химический состав (%) глинистых материалов колеблется в широких пределах [2, 3]: г

Рис. 1.1. Пустотелый керамический кирпич

БЮг. А120з Ре203 СаО.

45 - 80

2-15

0,5 - 2,5

8-28

М%0.0-4

Ыа20иК20.1-5

Основными элементами, входящими в состав глин, являются прочные абразивные вещества - БЮг и АЬОз [4]. Абразивная эффективность этих элементов очень велика и обусловлена достаточно высокой твердостью по Моосу, небольшими размерами - около 1-1,5 мм и острыми режущими гранями, расположенными хаотично по всей поверхности частицы [5].

Керамические пустотелые изделия вследствие их разнообразия изготовляют разными технологическими приемами, но основные этапы их производства примерно одинаковы и состоят из добычи глины, подготовки массы для формования, формования изделия (сырца), сушки, обжига, сортировки обожженных изделий, упаковки и хранения на складе [6, 7]. Одной из важных операций производства пустотелых керамических изделий является их формование. Формование производится ленточными, шнековыми горизонтальными прессами. Основной формообразующий инструмент, устанавливаемый в канале шнековых прессов - это пустотообразователь. В технологическом процессе производства керамического камня в условиях завода керамических изделий завода "Керамик" ЗАО "Строительный комплекс" используются несколько типов пустотообразователей, общий вид которых представлен на рис. 1.2. Пусто-тообразователи могут быть разнообразной конструкции и иметь относительно сложную конфигурацию деталей. В настоящее время все детали формообразующего инструмента в общепринятой технологии изготавливаются из стали У10-У12.

В процессе работы рабочие поверхности пустотообразователя испытывают царапающее действие твердых частиц керамической массы. Твердые частицы керамической массы имеют разную форму и неодинаково ориентированы своими острыми ребрами относительно изнашиваемой поверхности, поэтому не все они режут, некоторые лишь пластически деформируют более мягкий материал, оставляя следы в виде рисок.

Рис.1.2. Пустотообразователи для формования керамического кирпича и камня

В результате многократного передеформирования происходят разрушения поверхностного слоя. Твердые абразивные частицы не сцеплены в монолитное тело, а представляют собою непрочно связанную массу. При трении металла в такой среде отдельные твердые частицы перемещаются относительно друг друга. На металле могут возникать царапины, и при дальнейшей эксплуатации инструмента происходит частичное разрушение поверхностного слоя [8].

Таким образом, формообразующий инструмент в процессе работы подвергается интенсивному абразивному износу, поэтому срок службы такого инструмента не долог и составляет 3-5 суток.

6. Общие выводы по работе

1. Детально исследована структура покрытий из сплавов системы N1 - Сг -В - Б! - С, марок ПГ-12Н-01, ПГ-12Н-02 и ПР-Н77Х15СЗР2, полученных методом газопламенного напыления с последующим оплавлением. Получены качественные и количественные характеристики фазового состава и структурного состояния.

2. Показано, что основная фаза микроструктуры покрытий представляет собой у-твердый раствор Ре, 81 и Сг в никеле. В межзеренном пространстве в сплаве ПГ-12Н-01 располагается эвтектика цементитного типа у+М3(С,В), в сплавах ПГ-12Н-02 и ПР-Н77Х15СЗР2, кроме нее присутствуют: 1) разветвленная эвтектика на базе карбида хрома М2зС6; 2) высокодисперсная боридная эвтектика на базе боридов никеля (в основном №зВ).

3. Исследованы твердость, пористость, износостойкость рабочий поверхности покрытий в зависимости от толщины покрытия. Показано, что покрытия разной толщины из сплава ПГ-12Н-01 имеют практически одинаковую износостойкость. Покрытия из сплавов ПГ-12Н-02 и ПР-Н77Х15СЗР2 имеют наибольшую износостойкость при толщине не более 1,5 - 1,7 мм.

4. Исследовано влияние степени оплавления покрытий на структуру и свойства. Выявлено, что при увеличении степени оплавления происходит огрубление структуры. Количество упрочняющей составляющей при этом остается практически неизменным и составляет 39-48%, пористость снижается. Однако, двукратное оплавление приводит к существенному увеличению износостойкости (почти в два раза) только в сплаве ПГ-12Н-01.

5. Исследовано влияние среды охлаждения на микроструктуру и эксплуатационные свойства. Показано, что увеличение скорости охлаждения покрытий после оплавления приводит к увеличению относительная износостойкости за счет увеличения дисперсности выделяющихся фаз. Исключение составляет охлаждение покрытий в воде, при котором количество твердой составляющей уменьшается вследствие уменьшения скорости роста эвтектических колоний.

6. Исследована однородность свойств покрытий по сечению нанесенного слоя. Показано, что в покрытии марки ПР-Н77Х15СЗР2 по сравнению с покрытиями марок ПГ-12Н-01 и ПГ-12Н-02 наблюдается наиболее однородное распределение твердости и количества твердых составляющих. Полученные данные дают возможность прогнозировать поведение материала нанесенного покрытия в процессе изнашивания.

7. Даны рекомендации по рациональному выбору материала, толщины наносимых покрытий, условий охлаждения и оплавления покрытий, обеспечивающих высокую износостойкость. Разработана технология нанесения износостойких покрытий на формообразующий инструмент для производства керамических изделий. Экономический эффект в 2002 г. после внедрения технологии нанесения составил 500 тыс. рублей

1. Горчаков Г.Н., Баженов Ю.М. Строительные материалы. М: Строительные материалы, 1986. - 687 с.

2. Наназошвили И. X. Строительные материалы, изделия и конструкции. Справочник. М.: Высшая школа, 1990. - 495 с.

3. ГОСТ 530 80. Кирпич и камни керамические. - М.: Издательство стандартов, 1981. — 25 с.

4. ГОСТ 7484 78. Кирпич и камни керамические лицевые. - М.: Издательство стандартов, 1979.-21 с.

5. Комар А.Г. Строительные материалы. Красноярск, 1989. - 457 с.

6. Berry W.C., Allen W.A. Hasset. Amer. Ceram. Soc. Bull. 1959, v. 38. №8. - S. 393-400.

7. Haase Th. Berichte der deutch. Keram. Gesellsch, 1960. Bd 37. - №3. - S 97 -101.

8. Виноградов B.H., Лившиц Л.И., Левин С.М. Роль основы сплава в износостойких наплавленных поверхностей при ударно-абразивном изнашивании //Трение и износ. 1987. - т.8. - №6. - С. 76 - 83.

9. Ю. А. Геллер. Инструментальные стали. М.: Металлургия, 1983 г. - 450 с.

10. Елизаветин М.А., Сатель Э.А. Технологические способы повышения долговечности машин.- М.: Машиностроение, 1979. —438 с.

11. Рыжов Э.В. Технологические методы повышения износостойкости деталей машин. -Киев.: Наук. Думка, 1982. 209 с.

12. Гаркунов Д.Н. Триботехника.- М.: Машиностроение, 1989. — 328 с.

13. Испытание материалов. Справочник. Под ред. X. Блюменауэра. Пер. с нем. М.: Металлургия, 1979. - 448 с.

14. Тылкин М.А. Справочник термиста ремонтной службы. -М.: Металлургия, 1981.- 647 с.

15. Тылкин М.А. Повышение долговечности деталей металлургического оборудования. -М., Металлургия, 1971. 608 с.

16. Виноградов В.Н., Сорокин Г.М., Колокольников М.Г. Абразивное изнашивание. М., Машиностроение, 1990. 224 с.

17. Шехтер С.Я., Резницкий A.M. Наплавка металлов. М.: Машиностроение, 1982 г.-71 с.

18. Борисов Ю.С., Горбатов И.Н. Получение и структура газотермических покрытий на основе Ni-Cr-B-Si сплавов // Порошковая металлургия. 1985. -№9. - С. 22-26.

19. Хасуй А. Техника напыления: Пер. с японского С.Л.Масленникова. — М: Машиностроение, 1975. -288 с.

20. Шехтер С .Я., Шварцер А.Я. Наплавка деталей металлургического оборудования. Справочник. Металлургия, 1981. - 160 с.

21. Сидоров А.И. Восстановление деталей машин напылением и наплавкой. М: Машиностроение, 1987. - 192 с.

22. Хассуй А, Мориаки О. Наплавка и напыление: Пер. с японского Попова В.Н. под ред. Степина B.C. М: Машиностроение, 1985. - 240 с.

23. Меликов В.В. Многоэлектродная наплавка. — М: Машиностроение, 1988. 144 с.

24. Быков В.И., Юрченко Ю.Д., Губарь Е.Я., Куликов A.C. Повышение износостойкости покрытий деталей, работающих в условиях трения без смазочного материала //Сварочное производство. 1991. - №8. - С. 9 - 12.

25. Шевченко О.И., Фарбер В.М. Закономерности изменения свойств и структуры покрытий системы Ni-Cr-B-C-Si при плазменной оплавке и термической обработке. Интернет.

26. Трекин Г.Е., Шевченко О.И., Гаврилова Т.М., Фарбер В.М. Структура, твёрдость и геометрические параметры валика, полученного плазменно-порошковой наплавкой порошком ПГ-С27. Интернет.

27. Спиридонов Н. В., Протасевич В. А., Самодеева Т. И. Влияние лазерной обработки на структуру и триботехнические свойства плазменных покрытий из самофлюсующихся сплавов //Порошковая металлургия. 1988. -№1.-С. 11-15.

28. Власов В. М., Сероштан В. Т., Макарова С. А., Кочетков П. В. и Дроздова Г. В. Исследование структуры покрытий из самофлюсующихся сплавов, оплавленных энергией лазера //Порошковая металлургия. 1993. - №5. — С. 88-92.

29. Кулу П. А., Халлинг Я. А. Газотермические покрытия на порошковых материалах и напыленные порошковые покрытия //Порошковая Металлургия. №8. - 1986. - С. 60 - 68.

30. Никитин М.Д., Кулик А.Я., Захаров Н.И. Теплозащитные и износостойкие покрытия деталей дизелей. Л.: Машиностроение. - 1977. — 168 с.

31. Полищук И. Е., Ясинская О. Г. //Трение и износ. 1992. — том 13, №2. -С. 342-351.

32. Борисов Ю.С., Неуймин В.А., Тарасенко E.H. Влияние способа оплавления на абразивную износостойкость плазменных покрытий из самофлюсующегося никелевого сплава //Автоматическая сварка. — 1993. №5. — С. 38 -43.

33. Электрошлаковая сварка и наплавка. Справочник под редакцией академика Потока A.C. М.: Металлургия. 1988. - 340 с.

34. Вартанов К.Б., Ивашко В. С. Исследование процесса жидкофазного уплотнения пористых напыленных покрытий //Порошковая металлургия. — 1988. -№10.- С. 26 -34.

35. Масина М.А. Организация восстановления автомобильных деталей. М.: Транспорт, 1991. 176 с.

36. Линник В.А. Пекшев П.Ю. Современная техника газотермического нанесения покрытий. — М.: Металлургия, 1985. 367 с.

37. Анциферов В.Н., Бобров Г.Н., Дружинин JI.K. Порошковая металлургия и напыленные покрытия. Учебник для вузов. М.: Металлургия, 1987. - 792 с.

38. Упрочняющие и восстанавливающие покрытия. /Цун A.M., Гун Г.С., Кривощапов В.В. и др. Изд. Челябинск, 1991. - 160 с.

39. Слоистые композиционные покрытия в метизной промышленности. Том 1. / Е.И. Кузнецов, М.В. Чукин, М.П. Барышников и др. Магнитогорск: ПМП "МиниТип", 1997. -96 с.

40. Слоистые композиционные покрытия в метизной промышленности. Том 2. / Е.И. Кузнецов, М.В. Чукин, М.П. Барышников и др. — Магнитогорск: ПМП "МиниТип", 1997. -208 с.

41. Крюкина И.В. Гаврилов A.B. Получение и свойства никелевых сплавов из распыленных порошков. -М.: Металлургия, 1983. 163 с.

42. Упрочняющие и восстанавливающие покрытия. / Г. С. Гун, В. В. Кривощапов, М. В. Чукин и др. Челябинск: Металлургия, челябинское отделение, 1991 г. 160 с.

43. Дж. Р. Белл. Способы оплавления напыленных покрытий //Покрытия и обработка поверхности для защиты от коррозии и износа. М.: Металлургия, 1991.-С.81 -90.

44. Антошин Е.В. Газотермическое напыление порошковых металлов. М: Машиностроение, 1974. — 297 с.

45. Шеенко И.Н. Современные наплавочные материалы на основе тугоплавких соединений. К.: Наукова думка, 1970. - 238 с.

46. Кулу П.А. Газотермическое покрытие порошковых материалов //Порошковая металлургия. 1986. - №9. - С. 18-25.

47. Кудимов В.В., Иванов В.М. Нанесение плазмой тугоплавких покрытий. -М: Машиностроение, 1981. 345 с.

48. Дорожкин H.H., Сахнович В.Т. Газопламенное напыление порошковых металлов. — Минск, 1986. — 11 25 с.

49. Тыжкова Н.В. Структура и фазовый состав жаропрочных никелевых сплавов для деталей реактивных двигателей. Вилс, 1970. - 129 с.

50. Кулу П.А. Износостойкость порошковых материалов и покрытий.- Таллин: Валлус, 1988. 120 с.

51. Андриевский P.A. Порошковое металловедение. М.: Металлургия, 1985. -321 с.

52. Кулик А.Я., Борисов Ю.С. Газотермическое напыление композиционных порошков. Л.: Машиностроение, 1995. - 199 с.

53. Свитов В.И., Крылов И.В. О некоторых свойствах металлов //Физика и химия обработки металлов. 1987. - №4. — С.154-155.

54. Сбрижер А. Г. Газопламенное напыление порошковых металлов //Металловедение и термическая обработка металлов. 1988. - №4. — С. 43.

55. Горбатов H.H., Жердин А.Г. Структура и свойства газопламенных покрытий из самофлюсующихся сплавов //Порошковая металлургия. — 1990. №3. -С. 15-17.

56. Сафонов А.Н. Микроструктура никельхромборкремниевых сплавов, наплавленных с помощью лазерного излучения //Сварочное производство. — 1990.-№11.-С. 56.

57. Родионов В. В. Калина М. М., Ушакова JI. Б., Бондарчук В. И. Изменение структуры износостойких самофлюсующихся покрытий на никелевой основе при термической обработке.

58. Борисов Ю.С., Коржик В.Н., Ильенко А.Г. и др. Влияние ультразвуковой обработки на структуру и свойства аморфно кристаллических газотермических покрытий из никелевых сплавов //Автоматическая сварка. 1993. - №3. -С. 63-69.

59. Львов П.Н. Износостойкость деталей строительных и дорожных машин. — М:. Машгиз. 1962. 280 с.

60. Теоретическое исследование и практическое применение плазменных износостойких покрытий /Сб. статей. Свердловск: УНЦ АНСССР 1983, -88 с.

61. Тылкин М. А. Повышение долговечности деталей металлургического оборудования. М.: Металлургия, 1971. - 348 с.

62. Быков В.И., Юрченко Ю.Д., Куликов А.С. Износостойкость газотермических покрытий, работающих в условиях трения со смазкой //Трение и износ. 1992. -т.13.-№3.-С. 64-70.

63. Ливитан Н.В., Поляков С.П. Влияние режимов оплавления покрытий на их структуру // Защитные покрытия на металлах, выпуск 23. К.: Наукова думка, 1989.-С. 37-40.

64. Сбрижер А.Г., Ковальчук JT.H. Коррозионная стойкость покрытий из самофлюсующихся сплавов в неорганических кислотах //Сварочное производство. 1990. - №8. - С. 8 - 12.

65. Петров Г.Л. Буров Н.Г. Абрамович В.Г. Технология и оборудование газопламенной обработки металлов. — Л.: Машиностроение, 1978. — 277 с.

66. Богомолов Н.И. Методы испытания на абразивное изнашивание. Изд. АГ СССР, 1962.-215 с.

67. ГОСТ 5639 82. Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна. -М.: Издательство стандартов, 1994. - 23 с;

68. ГОСТ 23402 70. Стали и сплавы. Металлографические методы определения неметаллических включений. - М.: Издательство стандартов 1970. -24 с.

69. Беккерт М., Клемм X. Способы металлографического травления. Справочник. М.: Металлургия, 1988. - 148 с.

70. Горелик С.С. Рентгенографический электронно оптический анализ. -М.: Металлургия, 1970. - 112 с.

71. ГОСТ 23.208-79. Обеспечение износостойкости изделий. Метод испытания материалов на износостойкость при трении о нежестко закрепленные частицы (абразивные). М.: Издательство стандартов, 1984. - 24 с.

72. Гурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. — М.: Высшая школа, 1977. 146 с.

73. Рентгеноструктурный анализ у фазы износостойких сплавов на основе никеля //Порошковая металлургия. - 1987. - №1. - С. 89 - 92.

74. Копцева Н.В., Чукин М.В., Емелюшин А.Н., Зотов C.B. Износостойкие покрытия системы Ni-Cr-B-Si-C //Металлургия на пороге XXI века: достижения и прогнозы. Всеросийская науч. практическая конф. - Новокузнецк. -2000.-С. 247-251.

75. Копцева Н.В., Чукин М.В., Барышников М.П., Зотов C.B. Структура и свойства износостойких покрытий из самофлюсующихся сплавов на основе никеля //Фазовые превращения в сталях. Труды школы — семинара. — Магнитогорск. Выпуск № 1. - 2001. - С. 240 - 248.

76. Чукин М.В., Гун Г.С., Копцева Н.В., Зотов C.B. Модель дисперсно упрочненной пористой среды и ее эффективные свойства. //Фазовые превращения в сталях. Труды школы - семинара. - Магнитогорск. - Выпуск №2. -2002.-С. 339-344.

77. Копцева Н.В., Чукин М.В., Зотов C.B. Твердость, пористость и износостойкость системы Ni-Cr-B-Si-C //Новые материалы и технологии в машиностроении. Тез. докл. международн. науч. техн. конф. Тюмень: ТЮМГН-ГУ.-2000.-С. 107-111.

78. Копцева Н.В., Зотов С.В., Чукин М.В., Барышников М.П. Влияние условий нанесения на структуру и свойства порошковых сплавов системы Ni — Сг — В Si - С //Современные технологии и материаловедение. - Магнитогорск: МГТУ. - 2003. - С. 34 - 38.

79. Шевченко О.И., Журавлев В.И., Фарбер В.М. Структура и фазовый состав покрытия H73X16C3P3, полученного плазменной наплавкой //Известия вузов. Черная металлургия. 1992. -№10. - С. 23-26.