автореферат диссертации по металлургии, 05.16.06, диссертация на тему:Теоретические и технологические основы горячей штамповки порошковых карбидосталей конструкционного назначения.

00461497

СВИСТУН Лев Иванович

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКИ ПОРОШКОВЫХ КАРБИДОСТАЛЕЙ КОНСТРУКЦИОННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

05.16.06-«Порошковая металлургия и композиционные материалы»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

г. Новочеркасск - 2010

004614971

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кубанский государственный технологический университет»

Научный консультант Д-тор техн. наук, профессор,

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации Дорофеев Юрий Григорьевич

Д-тор техн. наук, доцент, Александр Валентинович Скориков; Д-тор техн. наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации Юрий Григорьевич Гуревич; Д-тор техн. наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Станислав Иванович Богодухов.

Донской государственный технический университет.

Защита состоится 23 декабря 2010 года в 10® на заседании диссертационного совета Д 212.304.09 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)» в 107 ауд. главного корпуса по адресу:

346428, г. Новочеркасск Ростовской области, ул. Просвещения, 132

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)»; с авторефератом - на сайте www.npi-tu.ru.

Автореферат разослан « » октября 2010 г. Ученый секретарь диссертационного

совета, канд. техн. наук в. И. Устименко

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертация посвящена решению научно-технической проблемы -созданию научно обоснованной технологии горячей штамповки (ГШ) широкой номенклатуры порошковых композиционных материалов с дисперсной структурой (карбидосталей) для изделий конструкционного назначения, обладающих высокими функциональными свойствами — износо-, тепло- и коррозионностойкостью.

Актуальность проблемы. Анализ структуры современного производства и потребления износостойких конструкционных материалов показывает, что они должны отвечать высоким требованиям надежности, долговечности, экономичности при работе в условиях отсутствия смазки, в вакууме, агрессивных газовых и жидких средах. Такими материалами являются композиты с дисперсной структурой. К этому классу материалов относятся карбидостали, матричным материалом которых являются стали, а роль твердых включений выполняют карбиды. Объемная доля последних может достигать 50 %.

В США и Германии промышленным способом по технологии спекания производят порядка десяти разных марок карбидосталей с использованием карбида титана. В СССР (в Украине) для получения такого рода карбидосталей использовали технологии горячего изостатического прессования (ГИП) и горячей экструзии (ГЭ). В настоящее время в России и Украине промышленное производство карбидосталей отсутствует. С точки зрения экономичности альтернативой указанным технологиям может стать технология ГШ порошковых материалов. Что касается номенклатуры карбидосталей, то при применении метода ГШ она может быть значительно расширена за счет использования промышленных карбидов бора и хрома. Это даст возможность получить новые карбидостали с высокими функциональными свойствами для применения в различных областях народного хозяйства - в

машиностроении, вакуумной и высокотемпературной технике, в машинах и механизмах, предназначенных для работы с коррозионными средами.

Работа выполнялась в соответствии с координационным планом Министерства образования и науки РФ по госбюджетным НИР (2006 -2010 гг.) 4.01.06-10 «Развитие высокоскоростных и прецизионных обрабатывающих систем на базе интеллектуальных обрабатывающих технологических комплексов и инструментов нового поколения» и 4.02.06-10 «Разработка и освоение новых технологических процессов получения и производства деталей с особыми физико-механическими свойствами». Часть работы выполнена на основе договора № 13-06/4-9 о взаимодействии, совместной научной и производственной деятельности между Государственным научно-техническим центром «Новейшие материалы и технологии порошковой металлургии» ИПМ HAH Украины, Кубанским государственным технологическим университетом и Производственным предприятием «Техоснастка-Инструмент» (2004 -2007 гг.).

Цель работы и основные задачи исследования. Целью настоящей работы является разработка научных и технологических принципов применения метода ГШ для получения карбидосталей конструкционного назначения с повышенными функциональными свойствами, такими как износостойкость, теплостойкость, противокоррозионная стойкость.

Для реализации поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- обосновать выбор для исследования ряда карбидосталей на основе низко-, комплексно- и высоколегированных сталей с использованием расширенной номенклатуры карбидов (В4С, TiC, Сг3С2), а также целесообразность применения технологии ГШ изделий из них для работы в условиях интенсивного износа, воздействия повышенных температур и в коррозионных средах;

установить закономерности механического диспергирования порошков типа 40X2, Р6М5К5, Х18Н15, карбидов В4С, TiC, Сг,С2> смешивания порошков, определить физические, химические и технологические свойства размолотых порошков и смесей, и на этой основе разработать технологию приготовления шихт - исходного сырья для получения карбидосталей;

установить закономерности изменения напряженно-деформированного состояния порошковых заготовок карбидосталей, в том числе двухслойных, в процессе их горячего деформирования в закрытых и отрытых штампах и рекомендовать наиболее эффективные методы ГШ;

- установить технологические параметры прессования, спекания и ГШ заготовок для получения карбидосталей 40X2 - В4С, Р6М5К5 - TiC, Х18Н15 - Сг3С2 и изделий из них конструкционного назначения и использовать полученные результаты при разработке технологических процессов;

- установить особенности формирования структуры, элементный и фазовый состав горячештампованных сталей 40X2, Р6М5К5 и XI8H15 и карбидосталей на их основе;

- определить физико-механические и функциональные свойства горячештампованных карбидосталей;

- разработать технологические схемы ГШ карбидосталей и получения из них износостойких изделий конструкционного назначения в условиях опытно-промышленного производства.

Научная новизна

1. Установлено, что в отличие от известных представлений, разработанных применительно к получению карбидосталей по технологиям «прессование - спекание» и «горячее изостатическое прессование (ГИП) - экструзия», заключающихся в необходимости выдерживания соотношения размеров мелких и крупных частиц 1:5 и

ограничения максимального размера частиц стали 15-ю мкм, равномерное распределение частиц карбида в смеси, способствующее реализации эффекта дисперсионного упрочнения в горячештампованных порошковых карбидосталях, обеспечивается при условии соизмеримости их размеров со средним размером частиц стали: 2-3 мкм - для карбидов; 5-6 мкм - для сталей; максимальный размер карбидных частиц не должен превышать 5 мкм, стальных - 15 мкм.

2. Установлены особенности горячего уплотнения карбидосталей;

- в отличие от холодного прессования шихт односторонняя горячая допрессовка неспеченных пористых заготовок при получении карбидосталей в закрытом штампе приводит к образованию трещин отрыва в зоне контакта «торец пуансона - торец заготовки» в результате действия локализованных растягивающих напряжений, уменьшить значения которых и, соответственно, снизить вероятность трешинообразования позволяет применение схемы двустороннего нагружения;

- в отличие от объемной штамповки спеченных заготовок на основе железа и низколегированных сталей в открытом штампе, смена схемы всестороннего неравномерного сжатия на начальной стадии уплотнения карбидосталей на схему одноосного растяжения на заключительной стадии обусловливает формирование поверхностных трещин при меньших критических напряжениях поперечного течения материала;

- реализация схемы горячей осадки неспеченных заготовок карбидосталей в предварительно сформованных оболочках из пористого железа позволяет предотвратить трещинообразование на периферии деформируемой заготовки, характерное для схемы объемной штамповки в открытом штампе, за счет создания противодавления со стороны стенок оболочки.

3. Установлено, что в спеченных карбидосталях типа быстрорежущая сталь - карбид титана на поверхности частиц карбида возникает диффузионная зона не только из-за диффузии молибдена, как считалось ранее, но, в основном, за счет диффузии ванадия и вольфрама. В отличие от карбидосталей с карбидом титана, в карбидосталях с карбидом бора диффузионная зона возникает только в матричной (стальной) области за счет диффузии углерода и бора. В горячештампованных карбидосталях, в отличие от существующих представлений, диффузионные зоны образуются также, как и в спеченных карбидосталях, однако вследствие кратковременности тепловой обработки они имеют незначительные размеры, что уменьшает степень деградации материала.

4. Установлено, что механическая прочность горячештампованных карбидосталей выше (в среднем на 20 %) по сравнению с полученными методами спекания и ГИП, что обусловлено повышением качества сращивания за счет увеличения сегрегационной емкости границ субструктуры при механоактивации исходных компонентов шихты и использования в качестве активатора контактного взаимодействия «полезных» легирующих элементов и примесей, а также повышением плотности материала-основы в результате обработки давлением.

5. Впервые показано, что интенсивность износа рабочих поверхностей полированных карбидосталей уменьшается в -3,5 раза в отличие от неполированных, что объясняется снижением нагрузки на карбидные зерна и практическим отсутствием их выкрашивания из стальной матрицы, а также формированием градиентного наноструктурного слоя и наличием в его структуре метастабильного аустенита, испытывающего деформационное мартенситное превращение при трении.

Практическая значимость и реализация полученных результатов

Практическая ценность работы заключается в разработке новых технологических схем, отличающихся от известных введением операций

удаления из размолотых порошков крупных частиц и полирования рабочих поверхностей штампованного изделия, и устройств для получения изделий из заготовок карбидосталей, отличающихся от известных новой конструкцией оболочек, что позволяет проводить процесс уплотнения без осевой деформации оболочки и, следовательно, повысить равномерность распределения плотности в объеме изделия. Новизна ряда технологических схем и конструкций указанных устройств подтверждена патентами.

Установлены преимущества технологии получения карбидосталей методом ГШ механоактивированных шихт в оболочках из пористого железа по оптимальным рекомендованным энергосиловым и температурно-временным режимам, а также качественных показателей горячештампованных изделий в сравнении с известными аналогами:

- ГШ обеспечивает возможность получения заготовок деталей из карбидосталей типа «быстрорежущая сталь - 71С» с минимальным припуском под последующую механическую обработку в отличие от технологии экструзии, которая предполагает производство полуфабрикатов; характеристики теплостойкости горячештампованных и экструдированных карбидосталей находятся на одном уровне;

коррозионная стойкость горячештампованной карбидостали «нержавеющая сталь - Сг3С2» в 2 раза выше, чем у гетерофазного материала аналогичного состава, полученного спеканием неразмолотых порошков, что обусловлено измельчением зеренной структуры металла-основы при механоактивации и ограничением зоны диффузионного взаимодействия на границе «сталь - карбид» при ГШ;

- ГШ обеспечивает возможность получения карбидостали типа «сталь 40X2 - В4С», в которой проявлению эффекта дисперсионного упрочнения способствует ограниченность диффузионного взаимодействия на границе «сталь - карбид», что существенным образом отличает данную технологию

от технологий «прессование - спекание» и «ГИП - экструзия», обусловливающих развитие процессов деградации карбидных частиц; износостойкость карбидостали «сталь 40X2 - 2 мае. % В4С» превышает соответствующий показатель стали ПК40Д2НЗ в 2 раза, стали 40Х - в 3 раза.

Предложенные варианты методов ГШ порошковых заготовок апробированы при изготовлении изделий из исследованных карбидосталей в опытно-промышленных условиях на производственном предприятии «Техоснастка - инструмент» (г. Краснодар»). Разработаны технологические процессы изготовления трех деталей: (1) сферического шарнира из карбидостали 40X2 - 2 % В4С для сельскохозяйственной техники; (2) двухслойного изделия (корпуса опоры) с рабочим слоем из карбидостали Р6М5К5 - 20 % TiC для буровой техники; (3) втулки клапана из антикоррозионной карбидостали Х18Н15 - 25 % С1-3С2 для использования в магистралях агрессивных жидкостей. На предприятии «Седин-Техмашстрой» (г Краснодар) проведены сравнительные испытания сферических шарниров из карбидостали и изготовляемых в настоящее время из стали 40Х. Установлена, что износостойкость шарниров из карбидостали в б раз выше. Это даст возможность экономить средства на ремонт сельхозоборудования и изготовление запасных частей.

Апробация результатов диссертации. Основные научные положения диссертации были представлены на девяти международных конференциях: "Science for Materials in the Frontier of Centuries: Advantages and Challenges", Ukraine, Kyiv, 4-8 November, 2002; "Новейшие технологи в порошковой металлургии и керамике", 8-12 сентября 2003, Киев, Украина; "Материалы и покрытия в экстремальных условиях: исследование, применение, экологически чистые технологии производства и утилизации изделий", 13-17 сентября 2004 г.; "Современное материаловедение: достижения и проблемы", Киев, Украина, 26-30 сентября 2005 г.,

Кацивели, АР Крым, Украииа; Proceeding of the International Conference DF PM 2005 " Deformation and Fracture in Structural PM Materials", September 27-30, 2005, IMR SAS, Kosice, Slovakia; EURO PM 2005, Congress & Exhibition Proceedings. October 2005, Prague, Czech Republic; "Новые материалы и технологии: порошковая металлургия, композиционные материалы, защитные покрытия", Минск, Беларусь, 16-17 мая 2006; «Материалы и покрытия в экстремальных условиях: исследования, применение, экологически чистые технологии производства и утилизации изделий», 22 - 26 сентября 2008 г., Автономная республика Крым; «Теоретичш i експериментальш дослщження в технолопях сучасного матершлознавства та машинобудування», Украша, Луцьк - Шацьк, 1 - 6 червня 2009 р.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 35 работ, в том числе 8 статей в научно-технических журналах, рекомендованных ВАК РФ для публикации материалов диссертаций.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка литературы (280 наименования) и приложений. Общий объем диссертации составляет 343 страницы машинописного текста и содержит 132 рисунка, 51 таблицу.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отмечено, что в СССР родоначальниками научного направления, связанного с исследованием и созданием крабидосталей, являются Государственный технологический университет «Московский институт стали и сплавов» и Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М. В. Ломоносова, которые начали соответствующие работы в 70-х г.г. XX ст. (С. С. Кипарисов, В. К. Нарва). Значительный вклад в развитие этого направления внесли также

Ю. Г. Гуревич, Н. Р. Фраге, Я. П. Кюбарсепп. Показана целесообразность дальнейшего развития этого научного направления.

В разделе 1 «Карбидостали (литературный обзор). Выбор номенклатуры карбндосталей для исследования процесса ГШ»

проанализированы современные тенденции в области создания и производства порошковых износостойких карбндосталей. В основу настоящей работы положен метод ГШ порошковых материалов.

Для исследований и разработки технологии ГШ выбраны следующие карбидостали: (1) низколегированная износостойкая сталь 40X2 - карбид бора; (2) комплекснолегированная износостойкая инструментальная сталь Р6М5К5 - карбид титана; (3) высоколегированная износо- и коррозионностойкая нержавеющая сталь Х18Н15 - карбид хрома. Каждая карбидосталь изготовлялась в трех вариантах: с содержанием карбидов 5, 15 и 30 об. %. Под штамповку могут использоваться как спеченные, так и неспеченные заготовки, которые изготовляются из дисперсных порошков сталей и мелкодисперсных порошков карбидов. Размол порошков проводился в аттриторе при частоте вращения мешалки 900 мин-'. Размеры, форму частиц, их гранулометрический состав исследовали на анализаторе изображений 81АМБ-600.

Проведена оценка свойств всех исходных порошков до и после размола. Исследованы прессуемость и спекаемость размолотых порошков сталей, показатели прочностных характеристик и функциональных свойств заготовок из них. Чтобы рекомендовать размерные параметры частиц, проведено компьютерное моделирование укладки частиц в полидисперсных смесях (рисунок 1). На основе полученных результатов рекомендовано: (1) осуществлять размол порошков карбидов до среднего размера 2-3 мкм, порошков металлов - до 5 мкм;

(2) верхний размер частиц металлической составляющей ограничивать величиной 15 мкм.

Чтобы выполнить условия

Рисунок 1 - Модель укладки частиц полидисперсиой смеси при количественном содержании «карбидных» частиц 42 %, что соответствует 20 об. %, и при отношениях размеров крупных («металлических») частиц к мелким («карбидным») 1,5; 2,5 и 4

относительно средних размеров, оставшиеся после размола крупные частицы (до 40 мкм) нужно удалять. После этого резко увеличивается (почти в 4 раза) относительное содержание частиц с размером, приближающимся к заданному среднему, как это показано на рисунке 2 для порошка карбида титана.

0 12 3 4 5 6 7 8 3

средний диаметр Фере чзстац, мкм

♦ V,

О Vrf

il < 2 3 средний диаметр Фере частиц, мкм б

Рисунок 2 - Количественное (V„) и объемное (V05) содержание фракций в порошке TiC: а после размола (0,5 ч), б - после удаления частиц > 5 мкм

В порошках сталей в результате размола повышается содержание кислорода (в 2 - 3 раза) и несколько (на доли процента) понижается содержание углерода. Рекомендовано для восстановления оксидов и компенсации потери углерода к размолотым порошкам примешивать графит в необходимом количестве и довосстановление проводить в процессе изготовления заготовок под штамповку.

Общим свойством мелкодисперсных механоактивированных порошков является отсутствие формуемости и повышенная спекаемость. Чтобы исключить обособленную усадку при спекании заготовок

карбидостали «сталь - карбид титана», разложение карбида бора (при

температурах выше 1100 °С), деградацию частиц карбидов (при высоких

температурах) рекомендовано проводить температурную обработку

(спекание, нагрев под штамповку) в условиях твердофазного

взаимодействия составляющих: для карбидосталей на основе сталей

40X2- 1050 °С,Р6М5К5- 1180 °С,Х18Н15- 1150 °С.

Исследованы структуры и свойства горячештампованных сталей из мелкодисперсных порошков при указанных температурах (таблица 1).

Таблица I - ("помета образцов I оричештамповапнмх сталей из размолотого порошка

Термическая Структура <Jd. Он, Ок, Твердость, I,* Г*

обработка, °С МПа МПа Дж/см2 HRC мкм/км

Сталь 40X2, 7,50 - 7,60 г/см3, нсспеченная заготовка

штамп. - 1050, мартенсит 1170 1700 220 46 1,1 0,18

отжиг - 1000,

закалка - 850,

отпуск - 250

Сталь 40X2, 7,40 - 7,50 г/см', спеченная заготовка

То же мартенсит 1250 1700 200 46 1,1 0,18

Сталь Р6М5К5, 7,96 - 7,98 г/см\ нсспеченная заготовка

штамп. - 1080, дисперсные 3100 29,9 65-67 1,3 0,14

отж. - 820; 10,5ч карбиды

закалка - 1080, (Fe,V,W)C и

отпуск - 560, 3-кр (Fe,Mo,W)2C

Сталь Р6М5К5, 7,96 - 7,98 г/см\ спеченная заготовка

То же То же 3230 30,5 65-67 1.3 0,12

С галь XI81115, 7,71 г/см1, нсспеченная заготовка.

штамп. - 1200, аустенит 690 680 75 26-29

закалка - 1050,

отпуск - 400

Примечание: I* - интенсивность износа. Г* - коэффициент трения

Прочностные характеристики ТО сталей, штампованных из спеченных заготовок, как правило, превышает соответствующие характеристики сталей из неспеченных заготовок. Что касается функциональных свойств, то интенсивность износа сталей, спеченных и неспеченных, практически не отличается друг от друга.

В разделе 2 «Особенности уплотнения и напряженно-деформированное состояние штампуемых заготовок из карбидостали»

представлены результаты исследования поведения карбидосталей при штамповке в закрытом и открытом штампах. При этом рассмотрен процесс штамповки с применением трех видов заготовок, отличающихся степенью консолидации порошкового материала: спеченного; спрессованного (неспеченного); свободно засыпанного в оболочку порошка.

Напряженно-деформированное состояние штампуемой в закрытом штампе неспеченной заготовки (цилиндрического брикета из карбидостали Х18Н15 - 25 % СгзС2) оценивали по интенсивности уплотнения ¡, являющейся функцией пористости, и коэффициентом формы К(=с1/И. Показано, что при одностороннем нагружении именно растягивающие напряжения являются причиной образования застойных зон в углах изделия. В их области наблюдалось образование трещин и сколов. При двухстороннем приложении нагрузки уровень деформаций растяжения оказывается существенно ниже. Изменение схемы напряженно-деформированного состояния предотвратило образование трещин. Трещннообразование связано с тем, что при ГШ «мгновенная» деформация твердой составляющей происходит при напряжениях, значительно превышающих напряжения «мгновенной» деформации пластической составляющей. Следовательно, при получении карбидосталей частицы карбидов будут деформироваться только после окончания деформации стальной матрицы, что при поперечном к направлению усилия прессования течении материала может вызвать, кроме поверхностных трещин, также и возникновение внутренних трещин на границах «сталь - карбид». Уменьшить вероятность трещинообразования можно за счет принятия мер конструктивного характера (утолщения, бурты, увеличение плотности периферийной части осаживаемой заготовки). Кроме того, предотвратить возникновение

трещин как в центральной зоне заготовки, так и на ее периферии позволяет противодавление, которое оказывают стенки матрицы или оболочки. Перспективным представляется использование в качестве оболочек порошковых материалов, прочность которых является функцией пористости. При свободной осадке цилиндрических образцов всех типов горячештампованных карбидосталей (с содержанием карбидов 5 об. %, плотностью 97 - 98 %) в спеченных железных оболочках (плотность ~ 90 %) допустимая степень поперечной деформации находилась в пределах 16,5 - 19,3 %, в то время как этот показатель для тех же карбидосталей без оболочек составлял 4,5 - 6 %. Описанные подходы по предотвращению трещинообразования предполагает проведение анализа напряженно-деформированного состояния на различных этапах ГШ.

Для исследования напряженно-деформированного состояния изделий сложной формы при формообразовании в открытых штампах выбрана втулка с боковой сферической поверхностью. В качестве материала использована карбидостапь 40X2 - 2 % В4С. Для экспериментального определения деформаций применен метод координатных сеток, напряжения рассчитывались по теоретическим зависимостям пластического деформирования порошковых пористых материалов (В. В. Скороход, М. Б. Штерн). Операция ГШ порошковых заготовок выполнялась в открытом штампе с двусторонним приложением нагрузки.

Эксперименты выполнялись при поэтапном деформировании заготовок в три стадии. Для каждой стадии - начальной, промежуточной и конечной - рассчитаны распределения среднего напряжения по высоте, деформации твердой фазы и плотности. В качестве примера на рисунке 3 приведены результаты исследования деформации твердой фазы. На основании этих исследований можно видеть, что наибольшие значения уплотнения, напряжений и деформаций возникают в средней части

заготовок, поскольку здесь имеет место наиболее активное течение нагретого металла. При свободной осадке на начальной стадии снижаются значения средних напряжений и значительно повышается плотность. На последующих стадиях штамповки происходит увеличение уровня деформации твердой фазы, при этом в зоне облоя плотность выше, чем в остальных частях изделия. Это препятствует перетеканию материала в облой.

Исследование напряженно-деформированного состояния порошковых двухслойных заготовок при ГШ выполнено на основе методики моделирования, разработанной в ИПМ HAH Украины. Используются определяющие соотношения теории пластичности пористых тел и метод конечных элементов.

Решена задача для изделий с рабочим слоем из карбидостали с вертикальным расположением слоев1.

Штампуется двухслойная втулка с внутренним слоем из карбидостали Р6М5К5 - 20 % TiC и с наружным - из железного порошка. В программу расчета в качестве исходных данных введены параметры уплотняемости порошков карбидостали и железа. Начальные значения пористости слоев карбидостали и железа равны между собой (относительная пористость 0,4), начальное значение отношения высоты заготовки к толщине слоя оставляет 10:1. На рисунке 4 представлена схема горячей допрессовки в закрытом штампе. В силу симметрии на рисунке изображена правая относительно центральной оси половина штампа. Наличие и направление сил внешнего трения оказывают влияние на распределение плотности и

1 Работа выполнена совместно с к.т.н. О. В. Михайловым, ИПМ HAH Украины (Л. И Свистун. - постановка задачи, обсуждение результатов, О. В. Михайлов -компьютерное моделирование, обсуждение результатов)

50 1 40 •Г 5 зо 5 I 20 i Ш 10 0 0 д Т1

\

\

>

f

/

/

30,4 0,5 0,6 сформация !срдой фазы

Рисунок 3 -Распределение деформации твердой фазы на начальной стадии

деформирования

других параметров по объему материала. Распределение пористости при одностороннем и двухстороннем уплотнении приведено на рисунке 5.

"Й

14

Рисунок 4 - Схема уплотнения а б

двухслойной (карбидосталь -

железо) втулки при горячей Рисунок 5 - Распределение пористости при

допрессовке: одностороннем (а) и двухстороннем (б) уплотнении

1 - верхний пуансон, 2 -нижний пуансон. 3 - матрица, 4 - стержень, 5 - слой карбидостали, 6 - слой железа

Имеет место тенденция более интенсивного уплотнения материала железного слоя. В то же время распределение пористости неравномерно и зависит от схемы деформирования. При одностороннем уплотнении (рисунок 5, а) максимальная пористость наблюдается в нижней части у внутренней поверхности (карбидосталь), минимальная - в верхней части наружной поверхности (железо). Применение двухстороннего уплотнения меняет халактер распределения пористости (рисунок 5, б). Сравнение двух схем штамповки показало, что при двухстороннем уплотнении распределение пористости более равномерно.

Исследовано также распределение величины накопленной пластической деформации материала твердой фазы и распределения скорости радиального течения материала. Установлено, что может имеет место вдавливание слоя карбидостали в слой железа.

В разделе 3 «Технология ГШ карбидосталей» представлены результаты исследований технологических параметров, предложены

технологические схемы, новые конструкции заготовок и методы штамповки.

Основными этапами технологического процесса изготовления изделия из карбидостали являются: (1) приготовление шихты, (2) изготовление заготовки под штамповку, (3) ГШ, (4) отжиг штампованных заготовок, (5) механическая обработка (точение, фрезерование, сверление, шлифование), (6) термическая обработка (ТО) - закалка, отпуск, (7) финишная механическая обработка (полирование).

Используются заготовки трех видов: (1) спеченные (изготовляются прессованием и последующим спеканием), (2) неспеченные (прессованием шихты на связках), (3) «порошок в пористой оболочке» (прессованием оболочки, засыпанием шихты в оболочку). Шихту карбидосталей можно приготавливать или раздельным размолом карбидного и металлического порошков с последующим смешиванием, или отдельным размолом карбидного порошка, а затем совместным размолом/смешиванием составляющих.

В таблице 2 представлены рекомендации относительно технологических режимов изготовления заготовок (спеченных и неспеченных) карбидосталей с наибольшим содержанием карбидов, в таблице 3 - наиболее эффективные технологические параметры ГШ карбидосталей. Приведенные значения температур спекания и нагрева под штамповку рекомендуются не только для указанных, но и для всех остальных исследуемых карбидосталей независимо от содержания в них карбидов.

Таблица 2 - Технологические параметры изготовления заготовок

Карбидостали и тип заготовки Плотность, г/см3 Давление прессования, МПа Режимы отгонки связки Режим спекания, °С/ч

40X2 - 10 % В4С спеченные неспеченные 5,15-5,80 4,20 - 4,50 600-800 (для спеченных) 300-400 (для неспеченных) 700 °С, 0,5 ч 1000/2

Р6М5К5 - 20 % ТЮ спеченные неспеченные 5,74 - 6,46 4,67 - 5,03 1180/2

Х18Н15 - 25 % СГ3С2 спеченные неспеченные 6,10-6,86 4,95 - 5,33 (1150-1200)/2

Таблица 3 - Технологические параметры ГШ карбидосталей

Тип заготовки / плотность, г/см3 Метод штамповки Температура, °С Давление, МПа Структура металла-основы

40X2 - 10 % В4С (6,2 - 6,3 г/см3)

Прессовка/3,94,5 Спеченная в вакууме (1050 °С)/> 5,5 Горячая шрессовка 1050 1050 780 - 800 950- 1000 Дисперсный бейнит

Порошок в оболочке /1,21 -3,9 1050 950 - 1000

Р6М5К5 - 20 % Т1С (6,9 - 7,0 г/см3)

Прессовка / 4,3 - 1180 750-850

5,0 Спеченная в вакууме (1080 °С)/> 6,25 * « и га о г о еч о о. о £ & 1180 1180 950 - 1000 950 - 1000 Аустенит + дисперсные карбиды

Порошок в оболочке /1,76-4,3 §

XI8Н15 - 25 % Сг3С2 (7,3 - 7,5 г/см3)

Прессовка / 4,3 -5,0 Порошок в оболочке /1,76-4,3 Горячая допрессовка 1150 1150 700 - 800 950- 1000 Аустенит

Рекомендуемые режимы ТО представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Технологические параметры ТО карбидосталей (плотность 97 - 98 %)

Отжиг, твердость Закалка Отпуск Твердость, HRC Структура металла-основы

750 - 800 °С, выдержка 3 ч; Твердость 38 - 42 HRC (при 5 - 10 % В4С), 182-184 НВ (при2%В4С) 40X2-(2- 850 °С в воду 10)%В4С 200 °С, охлаждение в воде 66-68 (10 % В4С) 62-64 (2 - 5 % С) Мартенсит + метаста -бильный остаточный аустенит

850 - 860 °С,2 -3 ч, охлаждение до 730- 740 "С со скоростью 20 - 30 °С/ч, выдержка 4-6 ч, охлаждение до 600 °С со скоростью 30-40 °С/ч, охлаждение с печью до 300 °С, далее на воздухе 40-44HRC Р6М5К5 - (3 1180°С в масло - 20) % TiC 560 °С, 1 ч, трехкратный 62-69 Мартенсит + метаста -бильный остаточный аустенит

1100°С, 2 ч, вакуум Х18Н15 -(4 - 1150°С в масло 25) % Сг3С2 38-40 аустенит+ феррит

В разделе 4 «Структура и свойства карбидосталей» рассмотрены

особенности структурообразования исследуемых сталей и представлены сведения о их физико-механических свойствах.

Твердость, размеры, количество и расположение включений в матричном материале определяют механические и функциональные свойства карбидостали в первую очередь. В значительной мере эти свойства зависят также от структуры матричной стали - функции режимов ТО композита. При этом немаловажную роль играет высокотемпературное взаимодействие матричной и карбидной фаз.

Структуру карбидосталей типа 40X2 -В4С во многом определяет карбид бора. Возможность появления переходной зоны ограничивали применением пониженных температур спекания и нагрева под щтамповку

(1000 - 1050 °С). При этом при исследовании фазового состава спеченного материала соединений типа Fe3C и FeB не было обнаружено.

При формировании композита «сталь - карбид титана» в процессе жидкофазного спекания образуется диффузионная «кольцевая зона» в приповерхностном объеме частицы TiC. Механизм ее образования хорошо известен и описан в научной литературе. Раньше считалось, что вследствие кратковременности протекания процесса штамповки неспеченной заготовки зона диффузионного взаимодействия проявляться не должна. Однако при рассмотрении под электронным микроскопом при большом увеличении такая зона (не замкнутая и незначительной толщины) все же обнаруживается (рисунок 6), т. е. наблюдается эффект сращивания.

Вследствие незначительной длительности термодеформационного воздействия условия для качественного сращивания могут обеспечиваться лишь на границах «сталь - сталь». На границах «сталь -карбид» указанная длительность

Рисунок 6 - Электронное недостаточна для трансляции межатомных

изображение зоны взаимодействия стали Р6М5К5 с TiC в рент- связей и протекания адгезионного взаимо-геновском излучении Ti_V_W

действия. Среди возможных мер по улучшению условий формирования межчастичного сращивания следует отметить рафинирование поверхностей частиц за счет повышения сегрегационной емкости границ путем увеличения протяженности границ зерен и субструктуры и уменьшения поперечника структурных элементов. Увеличение сегрегационной емкости обеспечивается проведением их предварительной механической активации при аттриторном размоле. Другая возможность заключается в применении в качестве легирующих компонентов материала матрицы поверхностно-активных к внутренним поверхностям раздела и инактивных к свободным элементов, «полезных» в плане предотвращения

интеркристаллитного разрушения. Так, быстрорежущая сталь Р6М5К5 содержит кобальт, который, по литературным данным, образует наименьший для переходных металлов краевой угол смачивания с карбидом титана. Микрорентгеноструктурный анализ показал, что к таким «полезным» элементам можно отнести ванадий, активно насыщающий частицу Т1С.

При спекании и нагреве карбидосталей типа «нержавеющая сталь -карбид хрома» также образуется зона диффузионного взаимодействия зерна карбида хрома со стальной матрицей. В процессе высокотемпературной обработки никель и железо материала-основы растворяются в поверхностном слое карбидных частиц. В противоположном направлении идет перенос хрома и углерода.

Определены механические свойства всех исследуемых сталей (таблица 5). Сравнительный анализ прочностных свойств показывает: (1) относительная плотность карбидосталей зависит от применяемой технологии. Практически стопроцентная плотность достигается при получении карбидосталей методом горячей экструзии; (2) твердость карбидосталей зависит не только от содержания твердых включений, но и от свойств металла-основы композита; (3) наивысшими значениями прочности на изгиб и ударной вязкости обладают карбидостали, полученные методом ГЭ, что можно объяснить достаточно полным протеканием процесса сращивания частиц металла-основы, достижением практически стопроцентной плотности и интенсивным измельчением зерна при обработке давлением спеченной заготовки; (4) наименьшие прочностные характеристики имеют спеченные карбидостали, по всей видимости, из-за крупнозернистой структуры спеченного материала; (5) горячештампованные карбидостали по прочностным характеристикам занимают промежуточное положение, причем карбидостали, полученные из спеченных заготовок прочнее полученных из неспеченных заготовок.

Это, как и в первом случае (окструдированные стали), объясняется более высокой степенью сращивания частиц на предварительной операции спекания.

Таблица 5 - Механические свойства тсрмооПработапных кярГшлосталей

Карбидостали Плотность, г/см' Твердость, HRC Прочность на изгиб, МП а Ударная вязкость, кДж/м2

40X2 - 2 % В4С спеченная заготовка нсспечснная заготовка 7,30 - 7,32 7,32 52 52 -54 -54 1050 - 1080 1120-1160 150-170 130-150

40X2 -5 % В4С спеченная заготовка неспеченная заготовка 7.14 7,16 59 58 -60 -60 970 - 1000 990-1030 66,5 - 72,0 60,5 - 66,5

40X2 - 10 % И<С спеченная заг отовка неснсченная заготовка 6,10-6,20 6,20 - 6,30 62 66 -64 -68 840 - 860 850-880 32,0 - 34,0 28,0 -33,0

Р6М5К5 - 3 % TiC спеченная заготовка неснсченная заготовка 7,73 7,75 58 58 -62 -62 1930-1970 1910-1940 51,2 -53,6 50,0 -52,5

Р6М5К5 - 10 % TiC спечспная заготовка неспеченная заготовка 7,37 7,40 62 60 -64 -64 1740-1780 1720- 1740 46.2 -49,2 46.3 -48,5

Р6М5К5 - 20 % TiC спеченная заготовка нсспечснная заготовка 6,98 7,05 66 67 -69 -69 1760-1780 1650-1670 38,0-40,5 41,6-46,2

X18II15-4 % Сг,С2 неснсченная заготока 7,66 730 -750 -

X181115 — 12 % CrjCj нсспечсннаязаготовка 7,55 680-710 -

X181115 — 25 % Cr,С, iieci ючен пая заготовка 7,36-7,41 38 -40 670 -690 -

Показатели упругих характеристик карбидосталей определяли методом локального нагружения жестким индентором. Модуль упругости карбидосталей с пониженным содержанием карбидов по своей величине

незначительно (всего на несколько процентов) превышает аналогичный показатель сталей. Это объясняет возможность объемной штамповки карбидосталей с низким содержанием карбидов в открытом штампе.

Результаты испытаний на износостойкость термообработанных (закалка, отпуск) шлифованных образцов представлены на рисунке 7.

3 4 5 6 7 8 9 Нагрузка, МПа

а

1 - кагрузка на торец

2 - нагрузка 10 11 12 110

1а, 2а- 40X2-10%В4С 16, 26 - Р6М5К5 - 20%Ш Ь,2* -Х18Н15-25*/СйС1

.- РбМ5К5-20УЛЧС о- 40Х2-10%Б4С т- Х18Ш5-25%СйСг

•§•0,2 (Г| ¡§0.1

12 3 4 Натру? га, МПа

б

Рисунок 7 -Триботсхнические характеристики карбидосталейс неполированной поверхностью: а - интенсивность износа; б - коэффициент трения.

Пониженные показатели интенсивности износа при нагрузках 6-12 МПа объясняются разными схемами испытаний. Следует отметить значительное повышение темпа износа при нарастании нагрузки свыше 3 МПа. Интенсивность износа полированных образцов (рисунок 8 а), по сравнению с неполированными, при нагрузках 5-7 МПа снижается почти в 3 раза. В диапазоне нагрузок до 7 МПа значения коэффициента трения полированных образцов находятся в достаточно узких пределах - от 0,1 до 0,17 (рисунок 8, б). Представленные результаты обусловливают

обязательное включение в технологический процесс операции полирования рабочих поверхностей.

1а -40X2-10% В»С 16 -РбМ5К5-тТ1С 1* -Ш8Н15-25&СГЗС1

Рисунок 8 -

Триботсхническне характеристики карбидосталсй с полированной поверхностью:

а - интенсивность изнашивания (I); б - коэффициент трспия(0

1 2 3 4 5 6 Нмтужа, МП»

. 1-40X2-10% В»С . 2-РбМ5К5-29% Т1С - 30£1Ш15-25%С13С2

1 2 3 4 5 6 Нагр/жа., МШ

б

Факты резкого повышения величины интенсивности износа при нагрузках выше 3 МПа и высоких значений коэффициента трения можно объяснить тем, что над металлической поверхностью трения карбидостали возвышаются частицы карбидов, которые, разрушаясь при повышенных нагрузках трения, начинают действовать как абразив. Шлифование и полирование, устраняя микронеровности, практически нивелируют этот отрицательный эффект, при этом метастабильный остаточный аустенит в зонах, прилежащих к поверхности трения, испытывает деформационное превращение в мартенсит. Кроме того, элетроннографическая съемка поверхности трения, которая проведена на образцах карбидостали 40X2 -5 % В4С, показала, что дифракционная картина имеет размытый характер, что позволяет сделать вывод о формировании поверхностного нанокристаллического слоя. Совместное воздействие указанных структурных эффектов в приповерхностных зонах при трении способствует увеличению износостойкости.

Результаты исследования теплостойкости карбидосталей типа Р6М5К5 - 'ПС показали, что температуры, при которых карбидостали начинают терять свою твердость, составляют 640 - 660 °С (в зависимости

от содержания TiC). Эти показания превышают теплостойкость быстрорежущей стали Р6М5К5 на 49 - 60 °С.

Результаты исследования коррозионной стойкости штампованных карбидостапей показали, что штампованные карбидостали вследствие более высокой плотности обладают более высокой коррозионной стойкостью по сравнению с пористыми спеченными карбидосталями.

В разделе 5 «Промышленная технология ГШ изделий из карбидосталей» представлены результаты работы по стандартизации конструктивных элементов порошковых изделий. Поскольку изготовление конструкционных изделий из карбидосталей предполагает применение механической обработки штампованных заготовок, даны соответствующие рекомендации по форме и размерам конструктивных элементов.

Разработаны технологические процессы изготовления конструкционных износостойких изделий из карбидосталей 40X2 - 2 % В4С, Р6М5К5 - 20 % TiC и XI8Н15 - 25 % Сг,С2.

Из карбидостали 40X2 - 2 % В4С изготовлены сферические шарниры для применения в узлах гидронавесок, служащих для присоединения навесных орудий к тракторам сельскохозяйственного назначения. Выбранная карбидостапь удовлетворяет требования материалу шарниров -> 1000 МПа; ак > 150 кДж/м2; HRG, > 45. Технологический процесс изготовления предусматривает применение ГШ заготовки осадкой в открытом штампе. После спекания (1050 °С) пористость заготовки составляла ~ 10 %, после штамповки ~ 2 %. После термообработки, шлифования и полирования карбидосталь 40X2 - 2 % В4С обеспечивает стойкость к износу изделия в два раза выше, чем порошковая сталь СП40Д2НЗ, и в три раза выше, чем сталь 40Х, которые использовались для изготовления шарнира до настоящего времени.

Из карбидостали Р6М5К5 - 20 % TiC изготовлены двухслойные изделия «корпус опоры» для бурового инструмента. В технологическом

процессе при приготовлении шихты, в отличие от разрабатывавшейся ранее для этой детали, использовали совместный размол порошков стали и карбида с удалением из порошков крупных частиц, в шихту примешивали графит для восстановления оксидов в процессе нагрева под штамповку. Применяли заготовку «порошок в оболочке». В связи с тем, что карбидостапь не деформируется при ТО торцевую рабочую поверхность подвергали чистовому шлифованию, затем деталь термообрабатывали, и торец рабочего слоя полировали. Это обеспечило повышение стойкости слоя карбидостали к износу почти в 3 раза.

Из карбидостали Х18Н15 - 25 % СГ3С2 изготовляли седло клапана, представляющее собой втулку со сферической выемкой на месте внутренней торцевой кромки для размещения шарика. В технологический процесс включена операция совместного размола порошков стали и карбида хрома. Заготовку прессовали из шихты с клеящей связкой, которую отгоняли в процессе нагрева под штамповку. При штамповке применяли схему деформации заготовки с двусторонним приложением нагрузки. Полированию подвергали все поверхности изделия, чтобы гарантировать высокую коррозионную стойкость детали.

При реализации технологии использованы операционные режимы, установленные в настоящей работе для выбранных карбидосталей.

Все разработанные технологические процессы были опробованы с применением промышленного оборудования на производственном предприятии «Техоснастка - Инструмент» (г. Краснодар) и предприятии «Седин - Техмашстрой» (г. Краснодар).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

I. Решена научно-техническая проблема - создана научно обоснованная эффективная технология ГШ расширенной номенклатуры порошковых композиционных материалов с дисперсной структурой

(карбидосталей) для изделий конструкционного назначения, обладающих высокими функциональными свойствами - износо-, коррозионно- и теплостойкостью. Номенклатура, наряду с карбидостапыо с твердыми включениями из карбида титана, изготовляемой в настоящее время промышленным методом спекания, включает новые карбидостапи, созданные с использованием карбидов бора и хрома. В результате применения эффективной технологии ГШ, созданной на основе высокоэнергетических методов обработки порошков - аттриторного размола и ГШ, получены износостойкие карбидостапи с высокими физико-механическими и функциональными свойствами - низколегированная хромистая сталь 40X2 - карбид бора, комплекснолегированная быстрорежущая сталь Р6М5К5 - карбид титана с повышенной теплостойкостью, высоколегированная нержавеющая сталь X18HI5 -карбид хрома с повышенной коррозионностойкостыо.

2. Исследованы закономерности приготовления полидисперсных смесей порошков карбидосталей. Установлено, что в отличие от известных представлений, разработанных применительно к получению карбидосталей по технологиям «прессование - спекание» и «Г'ИП - ГЭ», заключающихся в необходимости выдерживания соотношения размеров мелких и крупных частиц 1:5 и ограничения максимального размера частиц стали 15-ю мкм, равномерное распределение частиц карбида в смеси, способствующее реализации эффекта дисперсионного упрочнения в горячештампованных порошковых карбидосталях, обеспечивается при условии соизмеримости их размеров со средним размером частиц стали: 2-3 мкм - для карбидов; 5-6 мкм - для сталей; максимальный размер карбидиых частиц не должен превышать 5 мкм, стальных - 15 мкм.

3. Установлены особенности горячего уплотнения карбидосталей.

- в отличие от холодного прессования шихт односторонняя горячая допрессовка неспеченпых пористых заготовок при получении

карбидосталей в закрытом штампе приводит к образованию трещин отрыва в зоне контакта «торец пуансона - торец заготовки» в результате действия локализованных растягивающих напряжений, уменьшить значения которых и, соответственно, снизить вероятность трещинообразования позволяет применение схемы двустороннего нагружения;

- в отличие от объемной штамповки спеченных заготовок на основе железа и низколегированных сталей в открытом штампе, смена схемы всестороннего неравномерного сжатия на начальной стадии уплотнения карбидосталей на схему одноосного растяжения на заключительной стадии обусловливает формирование поверхностных трещин при меньших критических напряжениях поперечного течения материала;

- реализация схемы горячей осадки неспеченных заготовок карбидосталей в предварительно сформованных оболочках из пористого железа позволяет предотвратить трещинообразование на периферии деформируемой заготовки, характерное для схемы объемной штамповки в открытом штампе, за счет создания противодавления со стороны стенок оболочки;

- при горячей допрессовке неспеченных двухслойных заготовок особенности напряженно-деформированного состояния выражаются в разной интенсивности уплотнения пластичного (железного) и жесткого (из карбидостали) слоев, в результате чего возможно искривление границы раздела слоев, что вызывает необходимость регулирования их исходной плотностью.

4. Установлено, что при спекании заготовок из карбидосталей типа быстрорежущая сталь - карбид титана на поверхности частиц карбида возникает диффузионная зона не только из-за диффузии молибдена, как считалось ранее, но, в основном, за счет диффузии ванадия и вольфрама. В отличие от карбидосталей с карбидом титана, в карбидосталях с карбидом

бора диффузионная зона возникает только в матричной (стальной) области за счет диффузии углерода и бора. В горячештампованных карбидостапях, в отличие от существующих представлений, диффузионные зоны образуются также, как и в спеченных карбидостапях, однако вследствие кратковременности тепловой обработки они имеют незначительные размеры, что уменьшает степень деградации материала карбидных включений. С этой же целью рекомендуется все виды тепловой обработки заготовок под штамповку (спекание, нагрев под штамповку) вести при температурах ниже точки солидус, используя при этом прессовки с относительной плотностью не ниже 86 % для предотвращения обособленной усадки спекаемого материала из механоактивированных порошков.

5. Установлено, что механическая прочность горячештампованных карбидосталей выше (в среднем на 20 %) по сравнению с полученными методами спекания и ГИП, что обусловлено повышением качества сращивания за счет увеличения сегрегационной емкости границ субструктуры при механоактивации исходных компонентов шихты и использования в качестве активатора контактного взаимодействия «полезных» легирующих элементов и примесей, а также повышением плотности материала-основы в результате обработки давлением.

6. Впервые показано, что интенсивность износа рабочих поверхностей полированных. карбидосталей уменьшается в ~3,5 раза в отличие от неполированных, что объясняется снижением нагрузки на карбидные зерна и практическим отсутствием их выкрашивания из стальной матрицы, а также формированием поверхностного наноструктурного слоя и наличием в его структуре метастабильного аустенита, испытывающего деформационное мартенситное превращение при треиии.

7. Установлены преимущества технологии получения карбидосталей методом ГШ механоактивированных шихт в оболочках из пористого

железа по оптимальным рекомендованным энергосиловым и температурно-временным режимам, а также качественных показателей горячештампованных изделий в сравнении с известными аналогами:

- ГШ обеспечивает возможность получения заготовок деталей из карбидосталей типа «быстрорежущая сталь - ТЮ» с минимальным припуском под последующую механическую обработку в отличие от технологии экструзии, которая предполагает производство полуфабрикатов; характеристики теплостойкости горячештампованных и экструдированных карбидосталей находятся на одном уровне;

- коррозионная стойкость горячештампованной карбидостали «нержавеющая сталь - Сг3С2» в 2 раза выше, чем у гетерофазного материала аналогичного состава, полученного спеканием неразмолотых порошков, что обусловлено измельчением зеренной структуры металла-основы при механоактивации и ограничением зоны диффузионного взаимодействия на границе «сталь - карбид» при ГШ;

- ГШ обеспечивает возможность получения карбидостали типа «сталь 40X2 - В4С», в которой проявлению эффекта дисперсионного упрочнения способствует ограниченность диффузионного взаимодействия на границе «сталь - карбид», что существенным образом отличает данную технологию от технологий «прессование - спекание» и «ГИГТ - экструзия», обусловливающих развитие процессов деградации карбидных частиц; износостойкость карбидостали «сталь 40X2 - 2 мае. % В4С» превышает соответствующий показатель стали ГЖ40Д2НЗ в 2 раза, стали 40Х - в 3 раза.

8. Практическая ценность работы заключается во введении в технологические процессы изготовления изделий из карбидосталей новых технологических операций (предварительный размол порошка карбида, удаление из шихты крупных частиц, полирования), которые позволяют улучшить свойства шихт и изделий. Разработаны комплексные

технологические процессы изготовления сферического шарнира из карбидостали 40X2 - 2 % В4С, двухслойного изделия (корпус пяты) с рабочим износостойким слоем из карбидостали Р6М5К5 - 20 % TiC, корпуса клапана из износостойкой и антикоррозионной карбидостали Х18Н15 Сг,С2. При изготовлении изделий использованы новые схемы изготовления заготовок. Предложенные варианты методов ГШ апробированы при изготовлении изделий в опытно-промышленных условиях на предприятии «Техоснастка - инструмент» (г. Краснодар). На предприятии «Седин-'Гехмашстрой» (г. Краснодар) проведены сравнительные испытания сферических шарниров из карбидостали и изготовляемых в настоящее время из стали 40Х. Установлено, что износостойкость шарниров из карбидостали в 6 раз выше.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

По материалам диссертационного исследования лично и в соавторстве опубликовано 35 печатных работ (общим объемом 10 печатных листов), в том числе 8 в изданиях из Перечня, рекомендованного ВАК. Работы, опубликованные по теме диссертации:

В ичдашшх Hi перечня, рекомендованного ВАК:

1. Mironcts S. V., Svistun L. I., Serdyuk G, G., Slitcrn M. B. Determination of the Compressibility, Side Pressor and External Friction of Metal Powders // Soviet Powder Metallurgy and Metal Ceramics, Vol. 29, No. 5(329), 1990, P. 346 - 348. (0.12/0.1)

Миропец С. В., Свистун Л. И., Сердюк Г. Г., Штерн М. В. Определение уплотпяемости, бокового давления и пиетист трения металлических порошков // Порошковая металлургия,- 1990.-№5.-С. 12- 14.(0.12/0.1)

2. Dorofeev Yu. G., Kushchevskii A. E., L'vova G. G„ Miroshnikov V. I., Serdyuk G. G., and Svistun L. 1. Principles of Standardization of the Articles of Complex Shape Produced by the Methods of Powder Metallurgy // Soviet Powder Metallurgy and Metal Ceramics, Vol. 31, No. 8 (356), 1992, P. 721 - 726. (0.31/0.08)

Дорофеев Ю. Г., Кущсвский A. E„ Львова Г Г, Мирошипков В. И., Сердюк Г. Г., Свисгун Л. И. Принципы стандартизации изделий сложной формы, изготовляемых методами порошковой металлургии // Порошковая металлургия . -1992-№ 8-С. 97-104.(0.43/0.08)

3. Pavligo Т. М, Plomodyalo L. G., Plomodyalo R. L, Svistun L.I. Milling of Carbide-Steel Powder Components and Their Mixtures in an Attrition Mill // Powder Metallurgy and Metal Ceramics, Vol. 43, Nos.5 - 6 (437), 2004, P. 223 - 228. (0.3/0.08)

Павлмго Г. M., Пломодьяло Л. Г., Пломодьяло Р. Л., Свистун Л. И. Рачмол порошковых компонентов карбидостали и их смеси в атгриторе // Порошковая металлургия - 2004. - № 5/6. - С. 5 - 11. (0.31/0.06)

4. Pavligo Т. М. Serdyuk G. G„ Svistun L. I., Plomodyalo R. L, Plomodyalo L. G. Hot Pressing Technology to Produce Wear-Resistant P/M Structural Materials with Dispersed

Solid Inclusions // Powder Metallurgy and Metal Ceramics, Vol. 44, Nos.7 - 8, 2005, P. 341 -346.(0.4/0.08)

Павлыго Т. M., Сердюк Г. Г., Свистун Л. И., Пломодьяло Р. Л., Пломодьяло Л. Г. Применение технологии горячей штамповки для получения порошковых износостойких конструкционных материалов с дисперсными твердыми включениями // Порошковая металлургия. - 2005. - № 7/8. - С. 341 - 347. (0.6/0.1)

5. Свистун Л. И., Дмитрснко Д. В., Пломодьяло Р. Л., Сердюк Г. Г. Структура и свойства торячештампованного композита «быстрорежущая сталь - карбид титана» // Порошковая мсталургия и функциональные покрытия. - 2009. - № 1. - С, 29 - 33. (0.25/0.6)

6. Svistun L.I., Pavlygo Т. М„ Dinitrenko D. V. Structure and Properties of an R6M5K.5 High-Speed Steel-Titanium Carbide Composite in the Form of a Hot-Forged Bilayer Product// Russian Metallurgy (Metals), Vol. 2009, No. 3, pp. 237-241. (0.25/0.08)

Свистун Л. И., Павлыго Т. М„ Дмитрснко Д. В. Структура и свойства композита быстрорежущая сталь Р6М5К5 - карбид титана в горячештампованном двухслойном изделии II Металлы. - 2009. - № 3. - С. 68 - 73. (0.3/0.1)

7. Свистун Л. И. Карбидостали конструкционного назначения: изготовление, свойства, применение (Обзор) // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. - 2009 - № 3. - С.41 - 50. (0,6/0,6)

8. Свистун JI. И., Павлыго Т. М„ Дмитрснко Д. В. Технология горячей штамповки порошков карбидосталсй типа легированная сталь - карбид // Технология металлов. -2009. - № 6. - С. 30 - 36. (0.4/0.13)

Остальные:

9. Патент на полезную модель № 49476 РФ,. МПК 7 B22F9/02. Технологическая линия для производства шихты ш дисперсных порошков для карбидосталсй / Свистун J1. И., Пломодьяло JI. Г., Пломодьяло Р. Л., Сердюк Г. Г., Павлыго Г. М.; Заявл. 04.07.2005; Опубл. 27.11.2005, Бюл. № 33. (0,13/0,03)

10. Патент на полезную модель Л» 67494 РФ. Устройство для изготовления заготовок из неформующихся порошков карбидостали в оболочках / Свистун Л. И., Пломодьяло Л. Г., Дмитренко Д. В. (РФ), Сердюк Г. Г., Павлыго Т. М. (Украина). -Бюл. № 30, 2007. (0,13/0,03)

11. Патент на изобретение RU 2369465 С2 «Способ изготовления заготовок из нсформующегося порошка карбидостали в оболочке и устройство для его осуществления» / Свистун Л. И. (RU),, Пломодьяло Р. Л. (RU), Дмитренко Д. В. (RU), Сердюк Г. Г. (UA), Павлыго Т. М. (UA). - Патентообладатель - ГОУВПО «КубГТУ». -Опубликовано: 10. 10. 2009, Бюл. № 28. (0,13/0,03)

12. Декларацшиий патент на кориену модель № 10429 UA Технолопчна линя для впробпицтва шихти i диспсрсних i лр>бнолиспсрсш1х nopoiiiKÍB для карбщосталей / Сердюк Г. Г., Павлнго Т. М. Сел!ванов В. Г., Свгётуп Л. I., Пломод'яло Л. Г., Пломод'яло Р. Л. - Опубл. 15. 11. 2005, Бюл. №11. (0,19/0,03)

13. Патент на корисну модель № 27280 UA. Технолопчна лнпя для гарячого штампуваппя порошмв карбщосталей, замкнутих в металсвих пористих оболонках / Баглюк Г. А., Дмпрснко Д. В., Mapiioxiii I. Д., Павлнго Т. М., Пломодьяло Р. А., Свктуп Л. I., Сердюк Г. Г., Штерн М. Б. - Опублжовано 25. 19. 2007, Бюл. № 17. (0,19/0,02)

14. Шуляков Ю. М„ Решетников В. Ф., Кузьма В. А., Миненко В. А„ Свистун Л. И., Трухан Ю. В. Разработка теории, технологии и оборудования для формования сложных конструкционных порошковых изделий // Новые исследования в машиностроении и металлообработке. Сб. статей. - Краснодар: Краснод. политех, ин-т, 1982.-С. 108- 110.(0.13/0.02)

15. Михайлов О. В., Сердюк Г. Г., Свистун Л. И., Петрик П. Л. Компьютерное моделирование процессов обработки давлением порошковых изделий и решение задач их поверхностного упрочнения // Прогрессивные технологические процессы в машиностроении, конструирование станков, станочных комплексов и инструментов. Межвузовский сборник научных трудов. - Краснодар: Изд-во КубГГУ, 1998. — С. 71 — 89.(0,56/0.14)

16. Serdyuk G., Sakhncnko A., Pavligo Т., Svistun L„ Plomodyalo R., Plomodyalo L. Wear Resistant Composite Materials and parts, Manufactured by Hot Pressure Treatment // International conference "Science for Materials in the Frontier of Centuries: Advantages and Challenges". Proceedings of Conference. - Kiev, Ukraine. 4-8 November 2002. - Pp. 391 — 392.(0.06/0.01)

17. Павлыго Г. M., Сердюк Г. Г., Свистун Л. И., Нломодьяло Р. Л„ Пломодьяло Л. Г. Технология горячей штамповки порошковых износостойких конструкционных материалов с дисперсными включениями// Международная конференция «Новейшие технологии в порошковой металлургии и керамике». Тезисы докладов. - Киев, Украина, 8-12 сентября 2003 г. - С. 167 - 168. (0.06/0.01)

18. Павлыго Т. М„ Свистун Л. И., Пломодьяло Р. Л., Пломодьяло Л. Г. Оптимальные параметры процесса размола карбидостали в атгриторе Н Третья международная конференция «Материалы и покрытия в экстремальных условиях: исследование, применение, экологически чистые технологии производства и утилизации изделий». Тезисы докладов. - Кацйвсли, АР Крым, Украина, 13-17 сентября 2004 г. - С. 148 -149. (0.25/0.06)

19. Михайлов О. В., Павлыго Т. М., Сердюк Г. Г., Свистун Л. И. Пластическое деформирование порошковых конструкционных материалов с дисперсной структурой // IlayKoei потагки. М1жвуз1вськии luipnuK. Випуск 14. - Луцьк: ЛДТУ, 2004. -С. 215 -221. (0.4/0.09)

20. Михайлов О. В., Павлыго Т. М„ Сердюк Г. Г., Свистун Л. И. Технология спеченных конструкционных материалов с дисперсной структурой // Рсолопя, структура, властивосп иорошкових та композищйних матср1ал1в. Збфпик наукових праць. - Луцьк: ЛТДУ, 2004. - С. 100 - 108. (0.5/0.12)

21. Mikhailov О., Pavligo Т., Serdyuk G., Svistun L„ Plomodyalo R. Computer Modeling of Two-Layer Age-Hardened Powder Bodies by Pressing and Punching // Deformation and Fracture in Structural PM Materials: Collected reports of Proceeding of the International Conference 27-30 September 2005. - IMR SAS, Kosice, Slovakia, 2005. - Pp. 254 - 259. (0.3/0.06)

22. Mikhailov O., Pavligo Т., Serdyuk G., Svistun L., Plomodyalo R. Modeling of Two-Layer Age-Hardened Powder Bodies Processing by Pressing and Forging // Collected reports of Congress & Exhibition Proceedings (EURO PM) 2-5 October 2005. - Vol. 3. - Prague, Czcch Republic. 2005,- Pp. 433 - 438. (0.3/0.12)

23. Павлыго Т. M., Сердюк Г. Г., Свистун Л. И., Пломодьяло Р. Л., Пломодьяло Л. Г. Особенности технологии горячей штамповки карбидосталей с мелкодисперсными включениями // Международная конференция «Современное материаловедение: достижения и проблемы». Тезисы докладов. - Киев, Украина, 26 -30 сентября 2005 г. - С. 211. (0.06/0.01)

24. Михайлов О. В., Павлыго Т. М., Сердюк Г. Г., Свистун Л. И., Пломодьяло Р. Л. Компьютерное моделирование процессов прессования и штамповки двухслойных диспсрспоупрочпснных порошковых изделий // Международная конференция «Современное материаловедение: достижения и проблемы». Тезисы докладов. - Киев, Украина, 26 - 30 сентября 2005 г. - С. 843 - 844. (0.06/0.01)

25. Павлыго Г. М„ Сердюк Г. Г., Свистун Л. И., Пломодьяло Р. Л., Розмел noponiKÍB карбщосталей в arpmopi // IlayKoni нотатки. М1жву ивський зб1рник (за напрямом «1нжснерна мехашка»). Випуск 16. - Луцьк, 2005. - С. 170 - 187. (0.5/0.1)

26. Михайлов О. В., Павлыго Т. М„ Сердюк Г. Г., Свистун Л. И. Моделирование технологических процессов прессования и штамповки двухслойных дисперсно-упрочненных порошковых изделий II Математические модели и вычислительный эксперимент в материаловедении. Серия "Моделирование в материаловедении». Труды ин-та. / Институт проблем материаловедения им. И. Н. Францевича НАН Украины. -Киев, 2005. - С. 53 - 58. (0.06/0.02)

27. Павлыго Г. М„ Сердюк Р. Г., Баглюк Р. А., Пломодьяло Р. Л., Свистун JI. И. Влияние технологии горячей штамповки на структуру карбидостали (быстрорежущая сталь - карбид титана) // Тезисы докладов. - Жуковка, Большая Ялта, АР Крым, Украина, 18-22 сентября 2006 г. - С. 171. (0.06/0.12)

28. Павлыго Т. М„ Сердюк Г. Г., Бапнок Г. А., Пломодьяло Р. Л., Свистун Л. И. Технология горячей штамповки карбидостали «быстрорежущая сталь - карбид гитана» // Новые материалы и технологии: порошковая металлургия, композиционные материалы, защитные покрытия: Сб. трудов 7-й Межд. науч.-техн. конф. 16-17 мая 2006 г. - Минск, Беларусь, 2006.-С. 119- 120.(0.06/0.12)

29. Павлыго Т. М., Сердюк Г.Г., Пломодьяло Р. Л., Свистун Л.И. Влияние технологии горячей штамповки на структуру карбидостали «быстрорежущая сталь -карбид гитана» // Материалы и покрытия в экстремальных условиях: исследование, применение, экологически чистые технологии производства и утилизации изделий: Тез. докл. 4-ой межд. коиф. 18 - 22 сентября 2006 г. - Кацивели, АР Крым, Украина, 2006. -С. 171.(0.06/0.02)

30. Михайлов О. В., Павлыго Т. М„ Сердюк Г. Г., Свистун Л. И. Моделирование процессов штамповки многослойных пористых заготовок // Математические модели и вычислительный эксперимент в материаловедении. Вып. 8: труды Института проблем материаловедения им. И. П. Францевича ПАН Украины. Серия «Моделирование в материаловедении». - Киев, 2006. - С. 88 - 93. (0.3/0.09)

31. Павлыго Т. М„ Сердюк Г. Г., Мартюхин И. Д., Селиванов В. Г., Пломодьяло Р. Л., Свистун Л. И. Особенности технологии горячей штамповки карбидосталей с дисперсным карбидом // Техника машиностроения. - М: НТП "Вираж-Центр",- № 2 (58). - 2006. - С. 46 - 51. (0.3/0.05)

32. Рудь В. Д., Сергеев В. В., Павлиго Т. М., Сердюк Г. Г., Пломод'яло Р. Л., Свистун Л. 1. [мпащйна модель засипки часток нороишв та ii використання при розробц! технологи приготування шихти карСндосташ // Математические модели и вычислительный эксперимент в материаловедении. Вып. 8: труды Института проблем материаловедения им. И. П. Францевича НАН Украины. Серия «Моделирование в материаловедении». - Киев, 2006 - С. 94 - 99. (0.3/0.05)

33. Баглюк Г. А., Мартюхин И. Д., Павлыго Т. М., Сердюк Г. Г., Штерн М. Б., Дмитренко Д. В., Пломодьяло Р. Л., Свистун Л. И. Горячая штамповка карбидосталей IlayKoni нотатки. М1жвузшський збфник (за напрямком «1пжснерна мехашка»). // Луцьк: Луцький державний техшчний ушвсрситст, 2007. - Випуск 20. - С. 14-19. (0.3/0.04)

34. Михайлов О. В., Павлыго Т. М„ Сердюк Г. Г., Дмитренко Д. В., Свистун Л. И. Особенности уплотнения порошков в пористых оболочках - результаты компьютерного моделирования // IlayKoni нотатки. М1жвуз1вський збфник (за напрямком «1нженерна мехашка»), // Луцьк: Луцький державний техжчний ушверситет, 2007. - Випуск 20. - С. 311 -314.(0.19/0.04)

35. Бапнок Г. А., Павлыго Т. М„ Сердюк Г. Г., Свистун Л. И. Структура и свойства горячешгамповапных карбидосталей // Науков1 потачки. Мшвузшський збфник (за напрямком «1нжеперна мехашка»). // Луцьк: Луцький державний техшчиий ушвсрситет, 2009. - Випуск 25. - С. 16-21.(0.3/0.09)

Личный вклад соискателя в работы, опубликованные в соавторстве, состоит в выводе зависимости для определения истинного давления [1]; описании формы и параметров конструктивных элементов изделий, изготовляемых методом горячей штамповки [2]; исследовании физических и технологических свойств порошков [3]; исследовании свойств шихт из исходных и размолотых порошков быстрорежущей стали и карбида титана [4]; изучении структуры горячештампованного порошкового композита (карбидостали) на основе быстрорежущей стали с дисперсными включениями [5]; изучении структуры двухслойного порошкового композита с износостойким слоем из карбидостали и подложкой из углеродистой стали [б]; предложении технологической схемы горячей штамповки [8]; разработке общей схемы технологической линии [9]; предложении формирования днища заготовки за счет принудительного перемещения соответствующего слоя порошка относительно слоя для обечайки [10]; предложении способа изготовления заготовки из нсформующегося порошка карбидостали [11]; разработке общей схемы технологической линии [12, 13]; предложении схемы прессования заготовок сложной формы [14]; разработке конструктивной схемы деформирования, постановка задачи и выбор исходных параметрических данных для компьютерного моделирования [15]; разработке метода получения двухслойного изделия с рабочим износостойким слоем из карбидостали [16]; разработке метода изготовления заготовок [17]; исследовании эффективности размола порошков карбидостали в атгриторе [18]; разработке схемы уплотнения составной двухслойной заготовки [19]; изложении основ технологии горячей штамповки карбидостали [20]; предложении схемы горячей штамповки двухслойного изделия из карбидостали [21, 22]; опробовании метода введения в шихту карбидосталсй связок на основе синтетического каучука [23]; предложении схемы прессования и штамповки двухслойных заготовок [24]; исследовании процесса размола в атгриторе порошков железа, быстрорежущей стали и карбида титана [25]; предложении схемы пластической деформации двухслойных изделий из карбидостали [26]; разработке методики исследования влияния технологических параметров на структуру горячештампованной карбидостали [27]; разработке общей схемы технологического процесса горячей штамповки из карбидосталей [28]; разработке методики исследования влияния технологических параметров на структуру горячештампованной карбидостали [29]; предложении схемы штамповки двухслойных изделий с вертикальной границей между слоями [30]; разработке общей схемы технологического процесса горячей штамповки из карбидосталей [31]; выводе математической зависимости для подбора соотношения размеров частиц в полидиспсрспой смеси [32]; исследовании износостойкости горячштампованной карбидостали [33]; формулировании задачи и исходных условий для моделирования [34]; выполнении обзора существующих методов изготовления карбидосталей и анализе возможности получения карбидостали «нержавеющая сталь - карбид хрома» [35].

Подписано в печать 18.09.2010. Печать трафаретная. Формат 60x84 '/[<■„ Усл. печ. л. 2,0. Тираж 100 экз. Заказ № 370. Отпечатано в ООО «Издательский Дом-Юг» 350072, г. Краснодар, ул. Московская 2, корп. «В», оф. В-120, тел. 8-918-41-50-571

Введение

1 Карбидостали (литературный обзор. Выбор номенклатуры для 16 исследования процесса их ГШ)

1.1 Спеченные карбидостали и методы их получения

1.1.1 Промышленные карбидостали

1.1.2 Карбидостали опытно-промышленного производства

1.1.3 Промышленные методы изготовления карбидосталей

1.1.4 Технология ГШ и выбор номенклатуры карбидосталей для исследования

1.1.4.1 Преимущества метода ГШ для получения карбидосталей

1.1.4.2 Номенклатура карбидосталей для исследования

1.1.4.3 Выбор метода размола порошков карбидосталей

1.1.4.4 Соотношение размеров частиц металла и карбидов

1.1.4.5 Особенности уплотнения размолотых порошков и заготовок из 50 них

1.2 Характеристика размолотых мелкодисперсных карбидов

1.2.1 Карбид бора

1.2.2 Карбид титана

1.2.3 Карбид хрома

1.3 Характеристика сталей из размолотых порошков

1.3.1 Хромистая сталь 40X

1.3.2 Быстрорежущая сталь Р6М5К

1.3.3 Нержавеющая сталь XI8Н15 101 Выводы

2 Особенности уплотнения и напряженно-деформированное состоя- 112 ние штампуемых заготовок из карбидосталей

2.1 Деформирование заготовок в закрытом штампе

2.1.1 Деформирование неспеченных заготовок

2.1.2 Деформирование спеченных заготовок

2.2 Характеристика горячей осадки спечепиых заготовок

2.2.1 Свободная горячая осадка

2.2.2 Горячая осадка в закрытом штампе с компенсационными 135 зазорами

2.2.3 Напряженно-деформированное состояние спеченной заготовки 137 при штамповке в открытом штампе

2.2.4 К вопросу о трещииообразовапии при ГШ карбидосталей

2.3 Напряженно-деформированное состояние при штамповке заготовок «порошок в пористой оболочке»

2.4 Напряженно-деформированное состояние при штамповке двухслойных изделий с вертикальной линией раздела

Выводы

3 Технологии ГШ карбидосталей 177 3.1. Выбор технологических схем изготовления порошковых изделий

3.2 Размол / смешивание шихт карбидосталей

3.2.1. Технологические параметры размола

3.2.2 Смешивание порошков

3.2.3 Свойства порошковых смесей карбидосталей

3.2.4 Технологические схемы приготовления шихт карбидосталей 189 3.3. Изготовление заготовок под штамповку

3.3.1 Изготовление неспеченной заготовки

3.3.2 Изготовление заготовки спеканием

3.3.3 Изготовление двухслойных заготовок с вертикальной линией 195 раздела

3.3.4 Изготовление составных заготовок «порошок - оболочка»

3.4 Операция ГШ карбидосталей

3.5 ТО штампованных карбидосталей

3.6 Механическая обработка

3.7 Технологическая схема горячей штамповки карбидостали

Выводы

4. Структура и свойства карбидосталсй

4.1 Особенности структурообразования гетерогенных материалов

4.2 Структура, уровень механических и функциональных свойств кар- 225 бидосталей промышленного применения

4.3 Оценка упруго-пластических свойств исследуемых карбидосталей

4.4 Структура и механические свойства карбидосталей

4.4.1 Карбидостали типа 40X2 - В4С

4.4.2 Карбидостали типа Р6М5К5 -TiC

4.4.3 Карбидостали типа Х18Н15 - Сг3С

4.4.4 Физико-механические свойства

4.5 Износостойкость карбидосталей

4.6 Теплостойкость карбидосталей типа Р6М5К5 - TiC

4.7 Коррозионная стойкость карбидосталей типа Х18Н15 - Сг3С2 270 Выводы

5. Промышленная технология ГШ изделий из карбидосталей

5.1 Формообразующие элементы порошковых изделий сложной формы

5.2 Технология ГШ сферического шарнира из карбидостали 281 40X2 - 2 % В4С

5.3 Технология ГШ корпуса пяты из карбидостали Р6М5К5 - 20 % TiC

5.4 Технология ГШ седла клапана из карбидостали Х18Н15-25%Сг3С2 302 Выводы

Развитие основных отраслей современного машиностроения предъявляет к конструкционным материалам все возрастающие требования в части таких функциональных свойств, как износостойкость, теплостойкость и коррозионная стойкость с одновременным обеспечением прочностных свойств, соответствующих условиям эксплуатации. Анализ структуры производства и потребления конструкционных материалов для изготовления деталей машин, работающих в условиях интенсивного истирающего воздействия, показывает, что доминирующую роль занимают композиционные материалы (КМ) на основе карбидов, карбоборидов, нитридов, карбонитридов или боридов тугоплавких металлов с металлической связкой, в качестве которой используются, главным образом, кобальт, никель и молибден [143, 156]. Компоненты КМ должны удовлетворять специальным требованиям в отношении химической стабильности, термической совместимости и возможности образования связи на границе фаз. Требование химической стабильности определяет такое сочетание керамической и металлической фаз, чтобы между ними не происходило химического взаимодействия с образованием соединений или чтобы металл не растворялся полностью в керамической фазе, что превратило бы композицию в смесь керамических фаз или однофазный материал.

Из КМ, предназначенных для работы в условиях абразивного износа, при повышенных температурах и в коррозионных средах, в качестве матричного материала используют инструментальные, конструкционные, нержавеющие и другие стали, а их износостойкость повышают за счет твердых включений из карбидов или карбонитридов. На практике чаще всего применяется карбид титана. Такого рода КМ принято называть карбидосталями. Они содержат 5 — 50 об. % твердой составляющей и по служебным характеристикам занимают промежуточное положение между инструментальными сталями и твердыми сплавами. По сравнению с твердыми сплавами карбидостали при несколько меньшей твердости (87 - 89 HRA) отличаются большей прочностью (на 30 - 50 %) и более высокой ударной вязкостью (в 2 - 4 раза), пониженным коэффициентом трения (па 15 - 20 %) и меньшей стоимостью (на 50 - 60 %).

В промышленном производстве порошковых карбидосталей используются две технологии: жидкофазного спекания, предусматривающая изготовление штучных (как правило, призматических) заготовок, и технология горячего изо-статичсского прессования (ГИП) или горячей экструзии (ГЭ) спеченных (горя-чепрессованных) полуфабрикатов при изготовлении крупногабаритных заготовок.

Промышленное производство изделий из карбидосталей на основе метода жидкофазного спекания развито в США и Германии. В этих карбидосталях в качестве твердой составляющей используют исключительно карбид титана. Наиболее известными являются фирмы Ferro-TiC^ SBC (США) [229] и Deutsche Edeltahlwcrke GmbH (Германия) [230]. В зависимости от назначения содержание карбида титана в карбидосталях составляет 25 - 45 об. %. В качестве матричной составляющей используются легированные, инструментальные, нержавеющие стали, жаропрочные сплавы на основе мартенситпой стали.

В СССР родоначальниками научного направления, связанного с исследованием и созданием карбидосталей, являются Московский институт сталей и сплавов и Московский институт тонких химических технологий, которые начали соответствующие работы в 70-х г.г. XX ст. (С. С. Кипарисов, В. К. Нарва [40]). Значительный вклад в развитие этого направления внесли также Ю. Г. Гуревич, Н. Р. Фраге [40], Я. П. Кюбарсегш [91]. Технологии ГИП и ГЭ карбидосталей типа «быстрорежущая сталь Р6М5К5 - карбид титана» и «штамповая сталь 6Х6ВЗМФС - карбид титана» разработаны в УкрНИИспецстали (г. Запорожье) и опробованы на изготовлении режущего инструмента, износостойких вставок для штампов, ряда конструкционных деталей [75]. В настоящее время производство карбидосталей в Украине не функционирует.

Следует отменить, ч'ю промышленные технологии, основанные на методах жидкофазного спекания и ГИГ1/ГЭ, недостаточно экономичны вследствие длительности производственного цикла, большого количества технологических операций, применения специализированного дорогостоящего оборудования.

Альтернативой указанным технологиям получения высокоплотных изделий из карбидосталей является технология на основе метода горячей штамповки (ГШ) порошковых заготовок. Этот метод при получении карбидосталей в опытных масштабах апробировали в Украине [100, 101, 133]. Представляется достаточно актуальной задача применения метода ГШ для получения карбидосталей широкой номенклатуры, разработки и исследования новых технологических процессов.

В настоящей работе поставлена задача получения износостойких карбидосталей для работы как в воздушной среде, так и в коррозионных средах. При создании новых материалов учитывались наработанные наукой и практикой основные принципы повышения износостойкости и коррозионностойкосги. Опираясь на эти принципы, в работе обосновывается выбор составов карбидосталей для исследования и разработки промышленных технологий получения из них изделий.

Для создания карбидосталей в качестве матричного материала представляют интерес низколегированные конструкционные, комплекснолегированныс инструментальные и высоколегированные нержавеющие хромоникелевые стали. При выборе твердой тугоплавкой фазы карбидосталей следует ориентироваться на карбиды, выпускаемые промышленностью, в первую очередь на карбид титана, а также карбиды бора и хрома. Свойства этих карбидов таковы, что их выборочное использование, расширяя номенклатуру, может дать возможность еще и гибко управлять функциональными свойствами и экономическими показателями изготовления и применения карбидосталей.

Поэтому в настоящей работе в качестве основы карбидосталей рекомендуются: (1) низколегированная износостойкая сталь 40X2 (типа подшипниковой

LUX 15), которую можно применять для изготовления различного рода нагруженных втулок, колец, валиков, опор, шестерен и т.п.; (2) среднелегированная износостойкая инструментальная сталь типа Р6М5К5, которая уже изготовлялась методами ПМ (ГИП, горячая экструзия) и была опробована для изготовления рабочих деталей штампов, пресс-форм и ряда конструкционных изделий; (3) высоколегированная износо- и коррозионностойкая сталь Х18Н15, которая применяется для конструкционных изделий, работающих в низкоагрессивных средах (влажные воздушные и газовые среды, вода).

Учитывая опыт изготовления карбидосталей в США, Германии и СССР, в нашей работе в качестве твердой составляющей карбидосталей в первую очередь выбран карбид титана. Последний целесообразно использовать для получения карбидостали Р6М5К5 - TiC. Для карбидосталей на основе стали LUX 15 может быть использован карбид бора, на основе Х18Н15 - карбид хрома. Порошки карбидов титана, бора и хрома изготовляются в России в промышленных масштабах.

Что касается технологии получения карбидосталей, то выбор в качестве базового метода ГШ основан на его перспективности в части получения порошковых материалов с незначительной остаточной пористостью, а также па доказанной экономичности уже существующих технологий ГШ пористых заготовок. Метод ГШ порошковых материалов достаточно полно исследован в Южно-Российском государственном техническом университете (Новочеркасский политехнический институт) и апробирован в промышленных масштабах на Броварском заводе порошковой металлургии (Украина), Бийском машиностроительном заводе, заводе «Ростсельмаш», Волгоградском тракторном заводе (Россия) и т.д. Приведенные данные позволяют сделать вывод об актуальности применения метода ГШ для изготовления карбидосталей и изделий них.

Технология ГШ карбидосталей начала разрабатываться в Кубанском технологическом университете с 2000 года на основе результатов исследования процессов формования, спекания и деформирования заготовок из карбидосталей, а также их термообработки (ТО).

Параметры технологии ГШ карбидоеталей в значительной степени определяют свойства порошковых шихт из мелкодисперсных порошков. Эти шихты не формуются и практически не обладают текучестью. Заготовки обычным холодным прессованием изготовить невозможно. Необходимо применять клеящие связки, что связано с использованием дополнительных технологических операций: перемешивания порошков со связками, сушки прессовок в сушильных шкафах, предварительной термообработки спрессованных заготовок (для удаления связок). Альтернативой связкам является использование металлических оболочек, в которые засыпается шихта. Вообще, в ПМ оболочки применяются довольно часто: при гидростатическом и горячем изостатическом прессовании [136], импульсном магнитном прессовании, при экструзии [163]. Начали они применяться и при горячей штамповке порошков и порошковых заготовок [133]. Нами предложено использовать для оболочек вместо листового металла пористое железо. Пористая оболочка может подвергаться штамповке вместе с шихтой. Имеется возможность уплотнять шихту, не подвергая уплотнению оболочку. Такая разновидность горячей штамповки исследовалась нами впервые.

В диссертации сформулирована и решается научно-техническая проблема — создание научно обоснованной эффективной технология ГШ расширенной номенклатуры порошковых композиционных материалов с дисперсной структурой (карбидоеталей) для изделий конструкционного назначения, обладающих высокими функциональными свойствами — износо-, коррозионно- и теплостойкостью

Учитывая объективное состояние вопроса создания и использования новых износостойких конструкционных материалов, целесообразно определить цель настоящей работы как разработку научных и технологических принципов применения метода горячей штамповки для получения карбидоеталей конструкционного назначения с повышенными функциональными свойствами, такими как износостойкость, теплостойкость и коррозионная стойкость.

Для реализации поставленной цели были сформулированы и решались следующие задачи:

- обосновать выбор для исследования карбидосталей на основе низко-, комплексно- и высоколегированных сталей с использованием расширенной номенклатуры карбидов (В4С, 'ПС, СГ3С2), что обеспечило бы возможность работы изделий из них в условиях интенсивного износа, воздействия повышенных температур и в коррозионных средах, а также целесообразность применения технологии ГШ для получения этих карбидосталей;

- установить закономерности механического диспергирования порошков типа 40X2, Р6М5К5, Х18Н15, карбидов В}С, ТЮ, С1-3С2, смешивания порошков, определить физические, химические и технологические свойства размолотых порошков и смесей, и на этой основе разработать технологию приготовления шихт - исходного сырья для получения карбидосталей;

- установить закономерности изменения напряженно-деформированного состояния порошковых заготовок карбидосталей, в том числе двухслойных, в процессе их горячего деформирования в закрытых и отрытых штампах и рекомендовать наиболее эффективные методы ГШ;

- установить технологические параметры прессования, спекания и ГШ заготовок для получения карбидосталей 40X2 - В^С, Р6М5К5 - 'ПС, Х18Н15 -Сг^Сг и изделий из них конструкционного назначения и использовать полученные результаты при разработке технологических процессов;

- установить особенности формирования структуры, элементный и фазовый состав горячештампованных сталей 40X2, Р6М5К5 и Х18Н15 и карбидосталей на их основе;

- определить физико-механические и функциональные свойства горячештампованных карбидосталей;

- разработать технологические схемы ГШ карбидосталей и получения из них износостойких изделий конструкционного назначения в условиях опытно-промышленного производства.

Объектом исследования является технологический процесс получения карбидосталей на основе низко-, комплексно- и высоколегированных сталей (типа 40X2 - В4С, Р6М5К5 - TiC и XI8Н15 - Сг3С2) и изделий из них.

Предметами исследования являются: (1) особенности укладки частиц в смеси порошков стали и карбида титана и закономерности размола шихт карбидосталей в аттриторе; (2) особенности горячего уплотнения шихт и деформации заготовок карбидосталей в закрытых и открытых штампах; (3) структуры и фазовые составы карбидосталей; (4) механические и функциональные свойства горячештампованных карбидосталей; (5) технологические параметры процесса следования изделий из карбидосталей.

Для исследования привлечены современные методы: компьютерной обработки результатов оптического исследования частиц порошков с целью определения их размеров и их фракционного состава; математического и компьютерного моделирования укладки частиц, процессов уплотнения, распределения плотности, напряжений и деформаций в деформируемом материале; локального нагружения жестким индентором для определения характеристик упругости и пластичности; рентгенографического фазового и микрорентгеноспектрального анализа химического состава.

Следующие результаты работы обладают научной новизной:

1. Установлено, что для равномерного распределения частиц карбида в смеси их размер должен быть соизмерим с размером частиц стали. Порошки карбидов следует размалывать до среднего размера 2-3 мкм, а сталей до 5 — 6 мкм. С целыо более равномерного распределения карбидов в смеси целесообразно, в отличие от практики размола в технологиях спекания, ГИП и ГЭ, сузить размерный ряд фракций и ограничить верхний размер карбидных частиц 5-ю мкм, а стальных - 15-ю мкм.

2. Впервые установлены особенности горячего уплотнения карбидосталей:

- при односторонней горячей допрессовке неспеченных заготовок карбидосталей, имеющих пониженную способность к пластической деформации, в закрытом штампе, в отличие от пластичных материалов, локализованные растягивающие напряжения в зоне контакта с пуансонами ведут к образованию трещин отрыва. С цслыо снижения величины указанных напряжений до допустимых значений рекомендуется обязательное применение двусторонней нагрузки;

- в процессе объемной штамповки в открытом штампе спеченных заготовок в результате одновременного уплотнения и интенсивного течения материала схема деформации изменяется от одноосного растяжения до всестороннего неравномерного сжатия, что обеспечивает, в отличие от метода штамповки в закрытом штампе, снижение значений среднего напряжения по сравнению со штамповкой в закрытом штампе;

- при горячей допрессовке неспеченных двухслойных заготовок особенности напряженно-деформированного состояния выражаются в разной интенсивности уплотнения пластичного (железного) и жесткого (из карбидостали) слоев, в результате чего повышается неравномерность распределения плотности в изделии. Это вызывает необходимость регулирования исходной плотностью и прочностью соединения слоев.

3. Установлено, что в спеченных карбидосталях типа быстрорежущая сталь - карбид титана на поверхности частиц карбида возникает диффузионная зона не только из-за диффузии молибдена, как показали результаты немецких исследователей, но в основном за счет диффузии ванадия и вольфрама. В карбидостали нержавеющая сталь - карбид хрома диффузионная зона образуется за счет диффузии железа и никеля из матрицы в карбиды и углерода и хрома из карбидов в матрицу. В отличие от карбидосталей с карбидом титана и хрома, при спекании карбидосталей с карбидом бора диффузионная зона возникает только в матричной (стальной) области за счет диффузии из последней углерода и бора. В горячештампованных карбидосталях, в отличие от существующих представлений, диффузионные зоны образуются также, как и в спеченных кар-бидосталях, однако вследствие кратковременности высокотемпературной обработки они имеют крайне незначительные размеры.

4. Впервые установлено, что механическая прочность горячештампован-ных карбидосталей выше (в среднем на 20 %) по сравнению с полученными методами спекания и ГИП, что можно объяснить известным эффектом повышения степени сращивания частиц металла-основы в результате обработки давлением.

5. Впервые показано, что интенсивность износа рабочих поверхностей карбидосталей уменьшается в —3,5 раза после их полирования, что можно объяснить снижением напряжений изгиба и среза в карбидных зернах.

Практическая ценность работы заключается в разработке новых технологических схем, отличающихся от известных введением операций удаления из размолотых порошков крупных частиц и полирования рабочих поверхностей штампованного изделия, и устройств для получения изделий из заготовок карбидосталей, отличающихся от известных новой конструкцией оболочек, что позволяет проводить процесс уплотнения без осевой деформации- оболочки и, следовательно, повысить равномерность распределения плотности в объеме изделия. Новизна ряда технологических схем и конструкций указанных устройств подтверждена патентами.

Установлены преимущества технологии получения карбидосталей методом ГШ механоактивированных шихт в оболочках из пористого железа по оптимальным рекомендованным энергосиловым и температурно-временным режимам, а также качественных показателей горячештампованных изделий в сравнении с известными аналогами:

- ГШ обеспечивает- возможность получения заготовок деталей из карбидосталей типа «быстрорежущая сталь - ТлС» с минимальным припуском под последующую механическую обработку в отличие от технологии экструзии, которая предполагает производство полуфабрикатов; характеристики теплостойкости горячештампованпых и экструдированных карбидосталей находятся на одном уровне;

- коррозионная стойкость горячештампованной карбидостали «нержавеющая сталь - Сг3С2» в 2 раза выше, чем у гетерофазного материала аналогичного состава, полученного спеканием неразмолотых порошков, что обусловлено измельчением зерепной структуры металла-основы при механоактивации и ограничением зоны диффузионного взаимодействия на границе «сталь - карбид» при ГШ;

- ГШ обеспечивает возможность получения карбидостали типа «сталь 40X2 - В4С», в которой проявлению эффекта дисперсионного упрочнения способствует ограниченность диффузионного взаимодействия на границе «сталь -карбид», что существенным образом отличает данную технологию от технологий «прессование - спекание» и «ГИГ1 - экструзия», обусловливающих развитие процессов деградации карбидных частиц; износостойкость карбидостали «сталь 40X2 - 2 мае. % В4С» превышает соответствующий показатель стали ПК40Д2НЗ в 2 раза, стали 40Х - в 3 раза.

Предложенные варианты методов горячей штамповки порошковых заготовок апробированы при изготовлении изделий из разных карбидосталей в опытно-промышленных условиях на производственном предприятии «Техоснастка -инструмент». Разработаны технологические процессы изготовления трех деталей: (1) сферического шарнира из карбидостали 40X2 - 2 % В4С для сельскохозяйственной техники; (2) двухслойного изделия (корпуса опоры) с рабочим слоем из карбидостали Р6М5К5 - 20 % TiC для буровой техники; (3) втулки клапана из антикоррозионной карбидостали Х18Н15 - 25 % Сг3С2для использования в магистралях агрессивных жидкостей.

Работа выполнялась в соответствии с координационным планом Министерства образования и науки РФ по теме 4.01.06-10 «Развитие высокоскоростных и прецизионных обрабатывающих систем на базе интеллектуальных обрабатывающих технологических комплексов и инструментов нового поколения», теме 4.02.06-10 «Разработка и освоение новых технологических процессов получения и производства деталей с особыми физико-механическими свойствами», а также по Договору №13-06/4-9 о взаимодействии, совместной научной и производственной деятельности между Государственным научно-техническим центром «Новейшие материалы и технологии порошковой металлургии» Института проблем материаловедения им. И. Н. Францевича HAH Украины, Кубанским государственным технологическим университетом и краснодарским Производственным предприятием «Техоснастка-Инструмент» (2004 - 2007 г.г.).

Основные научные положения диссертации были представлены на следующих международных конференциях: "Science for Materials in the Frontier of Centuries: Advantages and Challenges", Ukraine, Kyiv, 4-8 November, 2002; "Новейшие технологи в порошковой металлургии и керамике", 8-12 сентября 2003, Киев, Украина; "Материалы и покрытия в экстремальных условиях: исследование, применение, экологически чистые технологии производства и утилизации изделий", 13-17 сентября 2004 г., Кацивели, АР Крым, Украина; "Современное материаловедение: достижения и проблемы", Киев, Украина, 26-30 сентября 2005 г.; Proceeding of the International Conference DF PM 2005 " Deformation and Fracture in Structural PM Materials", September 27-30, 2005, IMR SAS, Kosice, Slovakia; EURO PM 2005, Congress & Exhibition Proceedings. October 2005, Prague, Czech Republic; "Новые материалы и технологии: порошковая металлургия, композиционные материалы, защитные покрытия", Минск, Беларусь, 16-17 мая 2006; «Материалы и покрытия в экстремальных условиях: исследования, применение, экологически чистые технологии производства и утилизации изделий», 18-22 сентября 2006 г., Жуковка, Больша Ялта , АР Крым, Украина;

По материалам диссертации опубликовано 35 работ, в том числе 8 статей в ведущих рецензируемых журналах, включенных в перечень ВАК РФ.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Решена научно-техническая проблема — создана научно обоснованная эффективная технология ГШ расширенной номенклатуры порошковых композиционных материалов с дисперсной структурой (карбидосталей) для изделий конструкционного назначения, обладающих высокими функциональными свойствами -износо-, коррозионно- и теплостойкостью. Номенклатура, наряду с карбидосталью с твердыми включениями из карбида титана, изготовляемой в настоящее время промышленным методом спекания, включает новые карбидостали, созданные с использованием карбидов бора и хрома. В результате применения эффективной технологии ГШ, созданной на основе высокоэнергетических методов обработки 1 порошков - аттриторного размола и динамического горячего уплотнения, получены износостойкие карбидостали с высокими физико-механическими и функциональными свойствами — низколегированная хромистая сталь 40X2 - карбид бора, комплекснолегированная быстрорежущая сталь Р6М5К5 - карбид титана с повыI шенной теплостойкостью, высоколегированная нержавеющая сталь Х18Н15 — карбид хрома с повышенной коррозионностойкостью.

2. Исследованы закономерности приготовления полидисперсных смесей по-| рошков карбидосталей. Установлено, что в отличие от известных представлений, разработанных применительно к получению карбидосталей по технологиям 1 «прессование - спекание» и «ГИП - ГЭ», заключающихся в необходимости выдерживания соотношения размеров мелких и крупных частиц 1:5 и ограничения максимального размера частиц стали 20-ю мкм, равномерное распределение частиц карбида в смеси, способствующее реализации эффекта дисперсионного упрочнения в горячештампованных порошковых карбидосталях, обеспечивается при условии соизмеримости их размеров со средним размером частиц стали: 2-3 мкм - для карбидов; 5-6 мкм - для сталей; максимальный размер карбидных частиц не должен превышать 5 мкм, стальных - 15 мкм.

3. Установлены особенности горячего уплотнения карбидосталей.

- в отличие от холодного прессования шихт односторонняя горячая допрес-совка неспеченных пористых заготовок при получении карбидосталей в закрытом штампе приводит к образованию трещин отрыва в зоне контакта «торец пуансона - торец заготовки» в результате действия локализованных растягивающих напряжений, уменьшить значения которых и, соответственно, снизить вероятность трещи нообразования позволяет применение схемы двустороннего нагружения;

- в отличие от объемной штамповки спеченных заготовок на основе железа и низколегированных сталей в открытом штампе, смена схемы всестороннего неравномерного сжатия на начальной стадии уплотнения карбидосталей на схему одноосного растяжения на заключительной стадии обусловливает формирование поверхностных трещин при меньших критических напряжениях поперечного течения материала;

- реализация схемы горячей осадки неспеченных заготовок карбидосталей в предварительно сформованных оболочках из пористого железа позволяет предотвратить трещинообразование на периферии деформируемой заготовки, характерное для схемы объемной штамповки в открытом штампе, за счет создания противодавления со стороны стенок оболочки;

- при горячей допрессовке неспеченных двухслойных заготовок особенности напряженно-деформированного состояния выражаются в разной интенсивности уплотнения пластичного (железного) и жесткого (из карбидостали) слоев, в результате чего возможно искривление границы раздела слоев, что вызывает необходимость регулирования их исходной плотностью.

4. Установлено, что при спекании заготовок из карбидосталей типа быстрорежущая сталь - карбид титана на поверхности частиц карбида возникает диффузионная зона не только из-за диффузии молибдена, как считалось ранее, но, в основном, за счет диффузии ванадия и вольфрама. В отличие от карбидосталей с карбидом титана, в карбидосталях с карбидом бора диффузионная зона возникает только в матричной (стальной) области за счет диффузии углерода и бора. В горя-чештампованных карбидосталях, в отличие от существующих представлений, диффузионные зоны образуются также, как и в спеченных карбидосталях, однако вследствие кратковременности тепловой обработки они имеют незначительные размеры, что уменьшает степень деградации материала карбидных включений. С этой же целью рекомендуется все виды тепловой обработки заготовок под штамповку (спекание, нагрев под штамповку) вести при температурах ниже точки со-лидус, используя при этом прессовки с относительной плотностью не ниже 86 % для предотвращения обособленной усадки спекаемого материала из механоакти-вированных порошков.

5. Установлено, что механическая прочность горячештампованных карбидо-сталей выше (в среднем на 20 %) по сравнению с полученными методами спекания и ГИП, что обусловлено повышением качества сращивания за счет увеличения сегрегационной емкости границ субструктуры при механоактивации исходных компонентов шихты и использования в качестве активатора контактного взаимодействия «полезных» легирующих элементов и примесей, а также повышением плотности материала-основы в результате обработки давлением.

6. Впервые показано, что интенсивность износа рабочих поверхностей полированных карбидосталей уменьшается в -3,5 раза в отличие от неполированных, что объясняется снижением нагрузки на карбидные зерна и практическим отсутствием их выкрашивания из стальной матрицы, а также формированием градиентного наноструктурного слоя и наличием в его структуре метастабильного аустени-та, испытывающего деформационное мартенситное превращение при трении.

7. Установлены преимущества технологии получения карбидосталей методом ГШ механоактивированных шихт в оболочках из пористого железа по оптимальным рекомендованным энергосиловым и температурно-временным режимам, а также качественных показателей горячештампованных изделий в сравнении с известными аналогами:

- ГШ обеспечивает возможность получения заготовок деталей из карбидоста-лей типа «быстрорежущая сталь - ТЮ» с минимальным припуском под последующую механическую обработку в отличие от технологии экструзии, которая предполагает производство полуфабрикатов; характеристики теплостойкости горячештампованных и экструдированных карбидосталей находятся на одном уровне;

- коррозионная стойкость горячештампованной карбидостали «нержавеющая сталь - СГ3С2» в 2 раза выше, чем у гетерофазного материала аналогичного состава, полученного спеканием неразмолотых порошков, что обусловлено измельчением зеренной структуры металла-основы при механоактивации и ограничением зоны диффузионного взаимодействия на границе «сталь - карбид» при ГШ;

- ГШ обеспечивает возможность получения карбидостали типа «сталь 40X2 -В4С», в которой проявлению эффекта дисперсионного упрочнения способствует ограниченность диффузионного взаимодействия на границе «сталь - карбид», что существенным образом отличает данную технологию от технологий «прессование - спекание» и «ГИП - экструзия», обусловливающих развитие процессов деградации карбидных частиц; износостойкость карбидостали «сталь 40X2 - 2 мае. % В4С» превышает соответствующий показатель стали ПК40Д2НЗ в 2 раза, стали 40Х - в 3 раза.

8. Практическая ценность работы заключается во введении в технологические процессы изготовления изделий из карбидосталей новых технологических операций (предварительный размол порошка карбида, удаление из шихты крупных частиц, полирования), которые позволяют улучшить свойства шихт и изделий. Разработаны комплексные технологические процессы изготовления сферического шарнира из карбидостали 40X2 - 2 % В4С, двухслойного изделия (корпус пяты) с рабочим износостойким слоем из карбидостали Р6М5К5 - 20 % TiC, корпуса клапана из износостойкой и антикоррозионной карбидостали Х18Н15 - Сг3С2. При изготовлении изделий использованы новые схемы изготовления заготовок. Предложенные варианты методов ГШ апробированы при изготовлении изделий в опытно-промышленных условиях на предприятии «Техоснастка - инструмент» (г. Краснодар). На предприятии «Седин-Техмашстрой» (г. Краснодар) проведены сравнительные испытания сферических шарниров из карбидостали и изготовляемых в настоящее время из стали 40Х. Установлено, что износостойкость шарниров из карбидостали в 6 раз выше.

315

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

2. Андриевский Р. А., Дзнеладзе А. Ж., Петров JT. Н., Юдин С. В. Размол карбида и нитрида титана, полученных методом СВС, в аттригоре // Порошковая металлургия. 1983. - № 11. — С. 1 - 3.

3. Антее X. В. Технология изготовления и свойства порошковых поковок // Порошковая металлургия материалов специального назначения. М.: Металлургия. - 1977. - С. 159 - 197.

4. Анурьев В. И. Справочник конструктора машиностроителя: В 3-х т., Т. 1. - М.: Машиностроение, 1978. - 728 с.

5. Анциферов В. Н., Латыпов М. Г., Шацов А. А. Ферротики с метастабиль-ной матрицей / Трение и износ. — 1996. Т. 17, № 5. — С. 644 — 652.

6. А. с. 1470802 СССР. Спеченный конструкционный материал на основе аустенитной нержавеющей стали / С. Н. Бошин, Г. К. Букалов, Н. С. Бошин и др. //Открытия. Изобретения.- 1989.-№ 13.

7. А. с. 1719454 СССР. Способ изготовления нержавеющих порошковых сталей аустенитного класса / Клименко В. Н., Напара-Волгина С. Г., Орлова Л. Н. и др. // Изобретения. — 1992 — № 10.

8. А. с. 174107 СССР. Способ изготовления горячештампованных нержавеющих порошковых сталей аустенитного класса / Клименко В. Н., Напара-Волгина С. Г., Орлова Л. Н. и др. // Открытия. Изобретения. 1992. - № 22.

9. Баглюк Г.А. Анализ кинематики процесса свободной осадки пористого цилиндра с учетом контактного трения // Порошковая металлургия. — 1993. — № 1.-С. 17-21.

10. Баглюк Г. А. Исследование силовых режимов горячей штамповки пористых заготовок // Там же. — 1989. — № 12. — С. 1—4.

11. Баглюк Г. А., Мажарова Г. Е., Капля С. Н., ГГозняк Л. А., Власюк Р. 3. Прессование заготовок из газораспыленных порошков быстрорежущей стали // Там же. 1990.-№7. -С. 9- 12.

12. Баглюк Г. А. Свободная осадка нагретых пористых цилиндрических образцов // Там же. 1988. - № 7 - С. 33 - 37.

13. Баглюк Г. А. Сравнение энергосиловых параметров горячей штамповки пористых заготовок при различных схемах деформации // Там же. 1998. — № 9/10. -С. 12-15.

14. Баглюк Г. А. Уплотнение пористого материала при горячей штамповке в закрытом штампе с компенсатором // Там же. — 1998. — № 5/6. — С. 14 18.

15. Баглюк Г. А., Мажарова Г. Е., Позняк Л. А. Развитие работ в области горячей штамповки пористых порошковых заготовок. Препринт. Киев: ИГ1М АН УССР, 1986.-27 с.

16. Баглюк Г. А., Мажарова Г. Е., Позняк Л. А., Капля С. Н. Технологические свойства газораспыленных порошков быстрорежущей стали Р6М5К5 // Порошковая металлургия. 1989. — №5. — С. 1—4.

17. Баглюк Г. А., Позняк Л. А., Дацкевич О. В. Получение и свойства порошковой стали из безабразивных шламовых отходов подшипникового производства // Вестник машиностроения. 1993. - № 10. - С. 15-17.

18. Баглюк Г. А., Радомысельский И. Д., Штерн М. Б., Мажарова Г. Е. / Анализ осадки пористой кольцеобразной заготовки в контейнерах // Порошковая металлургия. 1985. - № 11. - С. 26 - 31.

19. Баглюк Г. А., Радомысельский И. Д., Штерн М. Б., Мизюк В. 3. / Уплотнение и формоизменение полых пористых цилиндров при горячей осадке в контейнере//Там же. 1986. -№3.~ С. 14-16.

20. Баглюк Г. А., Юрчук В. Л. Энергетика процесса свободной осадки пористого цилиндра // Физика и техника высоких давлений. — 1992. т. 2. - № 4. -С. 110-114.

21. Бальшин М. Ю., Кипарисов С. С. Основы порошковой металлургии. -М.: Металлургия, 1978. 183 с.

22. Бальшин М. Ю. Научные основы порошковой металлургии и металлургии волокон. М: Металлургия, 1972. - 336 с.

23. Бальшин М. Ю. Порошковая металлургия. М.: Машгиз, 1948. - 286 с.

24. Белянчиков Л. Н. Порошковая металлургия — реальное перспективное направление повышения качества быстрорежущей стали / Электрометаллургия. -2006. -№ 7. С. 30-37.

25. Береснев Б. И., Мартынов Е. Д., Родионов К. П. Пластичность и прочность твердых тел при высоких давлениях М.: Наука, 1970. - 97 с.

26. Бокштигель Г. Р1екоторые технологические вопросы горячей деформации порошковых заготовок // Порошковая металлургия. Минск: Вышэйшая школа, 1977. - Вып. 1. - С.75 -81.

27. Бриджмен П. Исследование больших пластических деформаций и разрыва. М.: ИЛ, 1955. - 128 с.

28. Брюханов А.Н. Ковка и объемная штамповка. М.: Машиностроение, 1975.-408 с.

29. Быков И. Д., Дубов Т. Л., Бокий Ю. Ф. и др. Опыт изготовления инструмента из карбидостали // Порошковая металлургия. 1984. - №5. - С. 40 - 44.

30. Винокур Б.В., Кондратюк С. Е., Луценко Г. Г., Литвиненко Л. Л. Технологические и эксплуатационные характеристики высокохромистой износостойкой стали // Новые технологии и материалы в тяжелом машиностроении.- Киев: ИЭС им. Е. О. Патона-1987 -С. 40-46.

31. Гегузин Я. Е. Физика спекания. М.: Наука, 1984. - 312 с.

32. Геллер Ю. А. Инструментальные стали. М.: Металлургия, 1983. -527 с.

33. Гольдепблат И. И., Копнов В. А. Критерии прочности и пластичности конструкционных материалов. М.: Машиностроение, 1968. - 192 с.

34. Гольдштейн М. И., Попов В. В. Растворимость фаз внедрения при термической обработке стали. М.: Металлургия, 1989. - 199 с.

35. Гончаренко Г. Е., Филипович Е. П., Дорошкевич Е. А. Исследование процесса осадки спеченных заготовок // Металлургия. Вып.8. Минск, 1976. -С.151 - 155.

36. Глухов В. П. Боридные покрытия на железе и стали. Киев: Наук, думка, 1970.-208 с.

37. Григорьев А. К., Рудской А. И. Энергетические методы решения технологических задач пластичности пористых материалов. Сообщ. II. Осадка пористой цилиндрической заготовки с контактным трением // Там же. 1988. -№ 10. -С.21 -25.

38. Губкин С. И. Пластическая деформация металлов. Т. 2. М.: Метал-лургиздат, 1960. - 416 с.

39. Гуляев А. П. Металловедение. — М.: Металлургия, 1986 г. 544 с.

40. Гуляев А. П. Термическая обработка стали. — М.: Машгиз, 1953. — 384 с.

41. Гуревич Ю. Г., Нарва В. К., Фраге Н. Р. Карбидостали. М.: Металлургия, 1988.- 144 с.

42. Деформации и напряжения при обработке металлов давлением / Под ред. Полухина П. И. М.: Металлургия, 1974. - 336 с.

43. Дзнеладзе Ж. И., Щеголева Р. П., Голубева Р. С. и др. Порошковая металлургия сталей и сплавов. М: Металлургия, 1979. - 262 с.

44. Дзугутов М. Я. Напряжения и разрывы при обработке металлов давлением. М.: Металлургия, 1974. - 280 с.

45. Дорофеев В. Ю., Егоров С. Н. Межчастичное сращивание при формировании порошков горячедеформированных материалов. М.: ЗАО «Металлург-издат», 2003. - 152 с.

46. Дорофеев В. Ю., Кособоков И. А. Деформация пористых материалов при совмещенных процессах горячей штамповки и экструзии // Порошковая металлургия. 1986. - № 6. - С. 14-19.

47. Дорофеев В. Ю. Исследование особенности формования порошковых изделий при ДГП с элементами экструзии // Горячее прессование. — Новочеркасск: НПИ, 1982. С. 9 -10.

48. Дорофеев В.Ю., Лозовой В. И. Некоторые особенности уплотнения порошкового материала при горячей штамповке с элементами экструзии // Порошковая металлургия. 1985. - № 3. - С. 11 - 14.

49. Дорофеев В. Ю. Структура и свойства порошкового материала, формируемого при горячей штамповке с элементами выдавливания // Там же. — 1985. — № 7. С. 23 - 27.

50. Дорофеев Ю. Г., Байдала Э. С., Кособоков И. А. Определение зависимости усилия прессования — плотность при горячей штамповке пористых порошковых заготовок // Там же. 1984. - № 3. - С. 20-23.

51. Дорофеев Ю. Г., Волкогон Г. М., Мариненко Л. Г. Оптимизация режимов термической обработки легированных порошковых сталей // Там же. 1983. - №7. - С. 21 -26.

52. Дорофеев Ю. Г., Гасанов Б. Г., Дорофеев В. Ю. и др. Промышленная технология горячего прессования порошковых изделий. М.: Металлургия, 1990.-206 с.

53. Дорофеев Ю. Г., Гасанов Б. Г., Логинов С. Т., Лапеев С. М. Некоторые особенности технологии получения порошковой, стали Х13 горячим уплотнением пористых заготовок // Порошковая металлургия. 1985. - № 4. - С. 91 -96.

54. Дорофеев Ю.Г. Динамическое горячее прессование в металлокерамике. М.: Металлургия, 1972. 176 с.

55. Дорофеев Ю. Г. Динамическое горячее прессование пористых порошковых заготовок. М.: Металлургия, 1977. - 216 с.

56. Дорофеев Ю. Г., Дорофеев В. Ю., Егоров С. Н. Сращивание на контактных поверхностях при различных технологических вариантах горячей обработки давлением порошковых материалов // Порошковая металлургия. 1986. -№ 10. -С.31 -34.

57. Дорофеев IO. Г., Коетенко А. В., Коеобоков И. А. Влияние исходной пористости порошковых заготовок на энергосиловые параметры динамического горячего прессования // Горячее прессование в порошковой металлургии. Новочеркасск: НПИ, 1981. - С. 3 - 8.

58. Дорофеев Ю. Г., Мариненко JI. Г., Устимеико В. И. Конструкционные порошковые материалы и изделия. М.: Металлургия, 1986. - 144 с.

59. Дорофеев Ю. Г., Мирошников В. И., Байдала Э. С. Основные параметры технологии динамического горячего прессования при производстве деталей различной степени сложности // Порошковая металлургия. — 1979 № 8. - С. 91 — 99.

60. Дорофеев Ю. Г. Особенности уплотнения порошковых материалов при динамическом горячем прессовании // Реологические модели и процессы деформирования пористых порошковых и композиционных материалов. — Киев: Наук, думка, 1985. С. 136 - 145.

61. Дорофеев Ю. Г., Петров А. К., Ципунов А. Г. и др. Структура и свойства металлокерамической стали PI8 // Порошковая металлургия. 1973. - № 2. -С. 56-60.

62. Дорофеев Ю. Г., Плющев A.B. Особенности структурообразования порошковых материалов при горячей штамповке // Там же. — 1989. — № 9. — С. 19-22.

63. Дорофеев Ю. Г., Кущевский А. Е., Львова Г. Г., Мирошников В. И., Сердюк Г. Г., Свистун Л. И. Принципы стандартизации изделий сложной формы, получаемых методами порошковой металлургии / Порошковая металлургия. 1992,-№8. -С. 97- 104.

64. Дорошкевич Е. А., Горохов В. М., Рябов И. Н., Звонарев Е. В. О нахождении оптимальной формы пористой заготовки при горячей штамповке // Там же. 1988.-№4.-С. 11-15.

65. Друянов Б. А. Прикладная теория пластичности пористых тел. М.: Машинстроение, 1989. - 168 с.

66. Дульнев Г.Н., Заричняк Ю. П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. — Л.: Энергия, 1974. 230 с. 155.

67. Евтушенко О. В. Порошковые конструкционные износостойкие материалы / Порошковые материалы. К.: Ин-т пробл. материаловедения АН УССР, 1983.-С.51 -58.

68. Еременко В. Н., Иванов М. И., Лукашенко Г. М. и др. Физическая химия неорганических материалов: в 3-х т. Под общ. ред. В. Н. Еременко. К.: Наук, думка, 1988.-Т. 2.- 192. с.

69. Еременко В. Н., Найдич 10. В., Лавриненко И. А. Спекание в присутствии жидкой металлической фазы. Киев: Наук, думка, 1968. — 123 с.

70. Жердицкая Н. Н. Структурообразование и свойства горячештампован-ной порошковой аустенитной стали: автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.02.01 /. Новочеркасск, 1986. - 17 с.

71. Заявка 56-139604, Япония. Спеченный материал на основе железа с хорошими антикоррозионными и смазывающими свойствами / Мацумото Сюдзи. -Опубл. 31.10.81.

72. Заявка 59-16951, Япония. Порошковый материал на основе железа, обладающий высокой износостойкостью / И. Масаюки, А. Хидстоси. Опубл. 28. 01. 1984 г.

73. Заявка 59-16952, Япония. Порошковый материал на основе железа, обладающий высокой износостойкостью / И.Масаюки, Х.Кадзуюки. Опубл. 28. 01. 1984 г.

74. Злобин Г. П. Формирование изделий из порошков твердых сплавов. -М.: Металлургия, 1980. 224 с.

75. Кипарисов С. С., Нарва В. К., Даляева Л. И. и др. Формирование структуры сплавов карбид титана сталь при спекании. Сообщ. I // Порошковая металлургия. - 1976. - № 6. - С. 67 - 72; Сообщ. II // Там же. - 1976. - № 10. -С. 72 - 76.

76. Кипарисов С. С., Нарва В. К., Лошкарева Н. С. Исследование влияния-зернистости карбида титана на свойства сплавов НС — сталь / Спеченные износостойкие материалы. Научные труды Моск. ин-та стали и сплавов // М.: Металлургия, 1977.-С. 51-53.

77. Кислый П. С. Карбид бора. Киев: Наук. Думка, 1968. - 215 с.

78. Клименко В. Н., Маслюк В. А., Самброс Ю. В. Спекание, структурооб-разование и свойства порошковых материалов системы карбид хрома железо // Порошковая металлургия. -1986. - № 8. - С. 39 - 44.

79. Клименко В. Н., Напара-Волгина С. Г., Орлова Л. Н. и др. Механические и триботехнические свойства износостойких горячештампованных сталей с гетерогенной структурой // Там же. 1993. - № 3. - С. 42 — 46.

80. Клименко В. Н., Напара-Волгина С. Г., Орлова Л. Н. и др. Механические свойства износостойких высокохромистых порошковых материалов с гетерогенной структурой // Там же. 1996. - № 11/12,- С. 61 - 67.

81. Ковальченко М. С., Костевский В. А., Очкас JI. Ф. Расчет и экспериментальное определение давления при импульсном горячем прессовании // Там же. 1980. - № 6. - С. 40 - 45.

82. Корценштейи Н. Э., Буров А. М., Скороход Г. Е., Бурнаев Н. И., Сердюк Г. Г. Порошковые горячештамповаппые детали для нагруженных узлов машин // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1989. - № 3. - С. 39 - 40.

83. Косолапова Т. Я. Карбиды // Энциклопедия неорганических материалов. Том 1. Киев: Гл. ред. укр. сов. энцикл., 1977. - С. 543 - 545.

84. Косторнов А.Г., Шевчук М.С., Леженин Ф.Ф., Федорченко И.М. Экспериментальное исследование тепло- и электропроводности материалов из волокон // Порошковая металлургия. 1977. — № 3. — С. 45 — 49.

85. Краменева С.А. Анциферов А.В., Зубкова В.Т. Использование вертикальной вибрационной мельницы для измельчения и смешения компонентов карбидостали // Порошковая металлургия. 1998. - № 5/6. - С. 4 - 8.

86. Кристенсен Р. Введение в механику композитов. — Москва: Мир, 1982. -551с.

87. Кун X. А. Основные принципы штамповки порошковых заготовок // Порошковая металлургия материалов специального назначения. М.: Металлургия, 1977.-С. 143 - 158.

88. Кюбарсепп Я. П., Аннука X. И. Прочность при изгибе и ударная вязкость карбидосталей.// Там же. 1989. - №10. - С 75 - 79.

89. Кюбарсепп Я. Твердые сплавы со стальной связкой. Таллин: Валгус -ТГУ, 1991.- 164 с.

90. Латыпов М. Г., Шацов А. А. Новый тип слоистых композитов: конструкционная сталь метастабильная карбидосталь / Междунар. конф. «Слоистые композиционные материалы - 98», Волгоград, 1998: сб. тр. - Волгоград, 1998. -С. 202-204.

91. Лифшиц Б. Г., Крапошин В. Г., Линецкий Я. Л. Физические свойства металлов и сплавов. — М.: Металлургия, 1980. — 320 с.

92. Львовский М. М., Дорофеев Ю. Г., Жердицкая Н. Т., Федоров Р. И. Износостойкий меіаллоксрамический железоуглеродистый сплав, легированный хромом // Технология и организация производства. 1972. - № 5. - С. 91 - 92.

93. Лякишев Н. П., Плинер Ю. Л., Лаппо С. И. Борсодержащие стали и сплавы. -М.: Металлургия, 1988. 192 с.

94. Ляхович Л. С., Ворошин Л. Г. Борирование стали. М.: Металлургия, 1967,- 120 с.

95. Ляшенко А. П., Павлов В. А., Богуслаев В. А. и др. Получение порошковых материалов из титана методом горячей штамповки // Порошковая металлургия. 1984. - № 11. - С. 39 - 44.

96. Мартынова И. Ф, Скороход В. В., Штерн М. Б. Исследование радиального и осевого уплотнения пористого тела методами механики сжимаемого континуума // Порошковая металлургия. 1979. - № 9. - С. 69 - 75.

97. Маслюк В. А. Интенсификация механического измельчения порошков карбида хрома и смесей на его основе // Там же. 2000. — № 1-2. — С. 1 - 8.

98. Маслюк В. А., Напара-Волгина С. Г, Кудь В. К. Композиты на основе нержавеющих сталей // Там же. —2000. — № 11/12. — С. 33 — 38.

99. Мильман Ю.В. Зависимость твердости от нагрузки на индентор и твердость при фиксированной диагонали отпечатка // Проблемы прочности. — Киев: Наук, думка. — № 6. 1990. — с. 52 - 56.

100. Миронец С. В., Свистун J1. И., Сердюк Г. Г., Штерн М. Б. Определение уплотняемости, бокового давления и внешнего трения металлических порошков //Порошковая металлургия. 1990. -№ 5.-С. 12- 14.

101. Михайлов О. В., Штерн М. Б. Учет разносопротивляемости растяжению и сжатию в теориях пластичности пористых тел // Там же. -1984. № 5. -С. 11 - 17.

102. Мотт Н. Ф. Проблемы современной металлургии. Т. 1 М.: Изд-во АН СССР, 1957.- 108 с.

103. Напара-Волгина С. Г., Венгловская Е. В, Орлова JI. Н., Апинин-ская JI. М. Свойства порошковых нержавеющих сталей аустенитного класса на основе различного исходного сырья // Порошковая металлургия. — 1991. № 9. -С. 37-43.

104. Напара-Волгина С. Г. Влияние технологических факторов на свойства горячештампованных нержавеющих сталей аустенитного класса // Там же. -1994.-№5/6.-С. 40-45.

105. Напара-Волгина С. Г., Маслюк В. А. Термомеханическое упрочнение порошковой нержавеющей стали аустенитного класса и износостойких композитов на ее основе // Там же. 2005. - № 9/10. - С. 29 - 37.

106. Напара-Волгина С. Г., Орлова JI. Н. Свойства горячештампованных высокохромистых нержавеющих сталей // Там же. 1991. - № 8. - С. 30 - 35.

107. Напара-Волгина С. Г., Орлова JI. Н., Скуратовский А. К. Коррозионные и триботехнические свойства материалов на основе нержавеющей стали марки Х18Н15 с присадками MoS2 и Сг3С2 // Там же. — 1999. — № 1/2. — С. 62 — 68.

108. Нарва В. К., Гужова И. Е., Павлов С. А., Панкратов О. М. Влияние механического активирования порошковых смесей на свойства карбидосталей// Изв. вузов. Цв. Металлургия 1996-№2 — С. 52-54.

109. Нарва В.К., Егорычев К. Н., Курбаткина В. В. и др. Влияние механоак-тивации порошкообразных компонентов на технологию и свойства карбидоста-лей / Изв. вузов. Цветная металлургия. 1999. - № 1. - С. 64 - 66.

110. Новые процессы деформации металлов и сплавов / Коликов А. П., По-лухин П. И., Крупин А. В. и др. М.: Высшая школа, 1988. - 351 с,

111. Олевский Е. А., Штерн М. Б. Расчеты процессов прессования и штамповки порошковых материалов методом проницаемых элементов // Новые порошковые материалы и технологии в машиностроении. Киев: ИПМ АН УССР, 1988.-С. 27-31.

112. Олевский Е. А., Штерн М. Б., Сердюк Г. Г., Михайлов О. В. Определение поля плотности при прессовании изделий сложной формы методом проницаемых элементов // Порошковая металлургия. 1989. — № 3. - С. 15-21.

113. Отивов J1. И., Павлов В. Д., Щербина А. В. Опыт получения и прессования титановых порошков / М.: Цветметинформация, 1970. - 81 с.

114. Охрименко Я.М. Технология кузнечно-штамповочного производства. — М: Машиностроение, 1976. 560 с.

115. Охрименко Я. М., Тюрин В. А. Теория процессов ковки. М.: Высшая школа, 1977.-296 с.

116. Павлов В. А., Кипарисов С. С., Щербина В. В. Обработка давлением порошков цветных металлов М.: Металлургия, 1977. - 176 с.

117. Павлов В. А., Ляшенко А. П., Анохин В. М. Исследование уплотнения порошкового титана в процессе горячей штамповки // Исследования в области горячего прессования в порошковой металлургии. Новочеркасск, 1984. -С. 61-67.

118. Павлов В. А., Ляшенко А. П., Богуслаев В. А., Аврунина Г. В. Влияние степени деформации и температуры штамповки на структуру и свойства изделий из порошкового титана // Порошковая металлургия. 1984. - № 12. - С. 90 -93.

119. Павлов В. А., Ляшенко А. П., Карлов В. А. Влияние формы порошковой заготовки на свойства изделий после горячей штамповки // Порошковая металлургия. 1985. - № 6. - С. 34 - 38.

120. Павлов В. А., Носенко М. И. Влияние горячей деформации на формирование структуры и свойств порошковых металлов // Там же. 1988. — № 2. — С. 16-20.

121. Павлов В. А., Носенко М. И. Исследование горячей деформации и уплотнения порошковых металлов // Там же. — 1988. № 1. - С. 1 - 6.

122. Павлыго Т. М., Сахненко А. В., Сахненко С. А., Сердюк Г. Г. Развитие технологии горячей штамповки порошковых материалов в Украине // Там же. -2000. № 3/4. - с. 84 - 104.

123. Павлыго Т. М., Сердюк Г. Г., Мартюхин И. Д., Селиванов В. Г., Пломодьяло Р. Л., Свистун Л. И. Особенности технологии горячей штамповки карбидосталей с дисперсным карбидом // Техника машиностроения. М: НТП "Вираж-Центр",- № 2 (58).- 2006.- С. 46 - 51.

124. Панов В. С., Коц Ю. Ф., Боднарчук В. И. Природа жидкой фазы, образующейся при спекании стали Р6М5, полученной из стружковых отходов // Там же. 1985. -№11. -С. 42-44.

125. Патент США № 3859085. Способ получения спеченных сплавов на железной основе с высокой плотностью / Т. Кимура, А. Майима. Опубл. 06. 07. 1972 г.

126. Патент на полезную модель № 67494 РФ. Устройство для изготовления заготовок из неформующихся порошков карбидостали в оболочках / Свистун Л. И., Пломодьяло Л. Г., Дмитренко Д. В. (РФ), Сердюк Г. Г., Павлыго Т. М. (Украина). Бюл. № 30, 2007. - ил.

127. Патент на полезную модель № 494776 РФ. Технологическая линия для производства шихты из дисперсных порошков для карбидсталей / Л. И. Свистун, Л. Г. Пломодьяло, Р. Л. Пломодьяло, Г. Г. Сердюк, Т. М. Павлыго. -Бюл. № 33, 2005.-2 с.

128. Парабина Г. И., Смирнова Г. П., Паламарчук А. Ф. и др. Свойства распыленных порошков // Получение, свойства и применение распыленных металлических порошков. Киев: Ин-т пробл. материаловедения АН УССР, 1976. — С. 58-65.

129. Перельман В. Е. Обоснование и построение условия пластичности для порошковых и композиционных материалов // Реологические модели и процессы деформирования пористых порошковых и композиционных материалов. -Киев: Наук. Думка, 1985. С. 51 - 60.

130. Перельман В. Е. Формование порошковых материалов. М.: Металлургия, 1979. -232 с.

131. Петров А. К., Скорняков Ю. Н., Парабина Г. И. и др. Свойства заготовок из быстрорежущей стали, изготовленной методом горячей экструзии распыленного порошка // Там же. -1980. -№9. -С. 23 27.

132. Петросян Г. Л., Нерсисян Г. Г., Аветян С. С. Исследование напряженно-деформированного состояния осесимметричной осадки пористых материалов методом конечных элементов // Изв. АН АрмССР. Механика. -1980. 33, №1. - С. 65 - 76.

133. Пименов А. Ф, Карелин Ф. Р., Иванов В. С. Технология получения заготовок и изделий из отходов металлообработки // Вестник машиностроения. -1987.-№ 10.-С. 31 -34.

134. Пломодьяло P. JL Получение порошковой карбидостали на основе быстрорежущей стали и карбида титана методом горячей штамповки. Дис. на со-иск. уч. ст. канд. техн. наук Краснодар: КубГТУ, 2008. - 203 с.

135. Позняк JL А. Инструментальные стали. Киев: Наукова думка, 1996. -488 с.

136. Полухин Г1. И., Гун Г. Я., Галкин А. М. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов. Справочник. М.: Мир, 1975. - 541 с.

137. Попченко Ю. А., Скуратовский А. К. Комплекс машин трения для исследования износостойких конструкционных материалов // Технология и автоматизация машиностроения. Киев: техника, 1985. - Вып. 36. - С. 118 — 120.

138. Порошковая металлургия в СССР: История. Современное состояние. Перспективы. М.: Наука, 1986 - 294 с.

139. Порошковая металлургия. Материалы, технология, свойства, области применения: Справочник / Ред.: Федорчепко И. М., Францевич И. Н., Радомы-сельский И. Д. Киев: Наук, думка, 1985. - 624 с.

140. Порошковая металлургия. Спеченные и композиционные материалы / Под ред. В. Шатта. Пер. с нем. М.: Металлургия, 1983. - 520 с.

141. Портной К. И., Бабич Б. Н. Дисперсноупрочненные материалы — М.: «Металлургия», 1974. 199 с.

142. Портной К. И., Салибеков С. Е., Светлов И. JL, Чубаров В. М. Структура и свойства композиционных материалов М.: Машиностроение, 1979. — 255 с.

143. Просеивающие машины Электронный ресурс. Режим доступа: www.rhewum.com — Заглавие с экрана. - Яз. русский.

144. Пумпянская Т. А., Андреянова Л. Н., Сельменских Н. И., Деряби -на В. И. Термическая обработка инструмента из порошковых быстрорежущихсталей // Порошковые инструментальные стали: Сб. научн. тр. Киев: ИПМ АН Украины, 1992. - С. 45 - 49.

145. Радомысельский И. Д., Напара-Волгина С. Г., Орлова Л. Н. Структура, механические и коррозиоппостойкие свойства нержавеющей стали марки Х23Н18 // Там же. 1983. -№ 1 — С. 43-49.

146. Радомысельский И. Д., Напара-Волгина С. Г. Получение легированных порошков диффузионным методом и их использование. — Киев: Наук. Думка, 1988.- 136 с.

147. Радомысельский И. Д., Сердюк Г. Г., Печентковский Е. Л., Напара-Волгина С. Г. Получение конструкционных деталей для машиностроения методом горячей штамповки пористых заготовок // Порошковая металлургия. — 1979. -№ 12. -С. 46-51.

148. Радомысельский И. Д., Сердюк Г. Г., Щербань Н. И. Конструкционные порошковые материалы. К.: Техніка, 1985. - 152 с.

149. Роговой Ю. И. К разработке износостойких материалов карбид титана сталь // Порошковая металлургия. - 1968. - №5. - С.23 - 27.

150. Роман О. В., Беляев В. И., Куцер М. Я. Применение стального порошка для изготовления деталей машин и матриц методом порошковой металлургии. — Минск, 1963.- 15 с.

151. Рудь В.Д., Гальчук Т.Н., Повстяной О.Ю. Использование отходов подшипникового производства в порошковой металлургии // Порошковая металлургия. 2005. - № 1/2 - С. 106 - 112.

152. Самсонов Г. В., Серебрякова Т. И., Неронов В. А. Бориды. —М.: Атом-издат, 1975. — 376 с.

153. Санин Л. Ф., Карпипос Д. М., Калиниченко В. И., Доморацкий В. А. Распыление быстрорежущих сталей водой // Порошковая металлургия. 1983. — № 12.-С. 1-3.

154. Свойства, получение и применение тугоплавких соединений. Справочник (Под ред. Косолаповой Т. Я.). М.: Металлургия. - 1986. - 928 с.

155. Сегал В. М., Резников В. И. Вязко-пластическое течение пористого тела // Порошковая металлургия. 1984. - № 1. - С. 13-18

156. Сегал В. М., Резников В. И., Малышев В. Ф. Вариационный функционал для пористого пластического тела // Там же. 1981. - № 3. - С. 6-12.

157. Сердюк Г. Г., Михайлов О. В. Математическое моделирование пластического деформирования порошковых материалов при наличии свободной поверхности // Там же. 1986 .-№ 4 - С. 18 - 22.

158. Сердюк Г.Г., Михайлов О.В. Моделирование процессов обработки давлением порошковых материалов на основе метода конечных элементов.// Порошковые материалы для работы в экстремальных условиях: Сб. научн. трудов ИПМ АН УССР, 1986.-С. 37-40.

159. Сердюк Г. Г., Свистун Л. И. Технология порошковой металлургии. В 3-х ч.: Учеб. пособие / Кубан. гос. технол. ун-т. Краснодар: ГОУВПО «КубГТУ», 2005. - Ч. 1 - 240 е., Ч. 2 - 160 е., Ч. 3 - 244 с.

160. Синельщиков В. В. Исследование свойств нагретых пористых порошковых материалов при динамических нагрузках: автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.02.01 . Новочеркасск, 1979.-23 с.

161. Скороход В.В. Исследование кинетики уплотнения при спекании / Порошковая металлургия. 1961. - № 3. - С. 3 - 10.

162. Скороход В. В. Структурообразование и структурные состояния материалов // Неорганическое материаловедение. 4.1. — Киев: Наукова думка, 2008. -С. 339-357.

163. Скороход В. В., Солонин С. М. Физико-металлургические основы спекания порошков. М.: Металлургия, 1984. - 159 с.

164. Скороход В. В., Штерн М. В., Мартынова И. Ф. Теория нелинейно-вязкого и пластического поведения пористых материалов // Порошковая металлургия. 1987. -№ 8 - С. 23 - 30.

165. Скороход Г. Е., Бурнаев Н. И., Корденштейн Н. Э., Буров А. М. Изготовление горячих штампованных заготовок деталей тракторов и сельскохозяйственных машин из порошковых материалов // Кузнечно-штамповочное производство. 1989. - № 4. - С. 7 - 8.

166. Скороход Г. Е., Бурнаев Н. И., Буров А. М., Корденштейн Н. Э. Изготовление шатунов пусковых двигателей методом горячей штамповки // Кузнечно-штамповочное производство. 1988. - № 8. - С. 1 — 2.

167. Скороход Г. Е., Бурнаев Н. И., Корденштейн Н. Э. и др. ТехнологичеIские особенности изготовления деталей сложной конфигурации из металлических порошков методом горячей штамповки // Порошковая металлургия. — 1988. № 3. - С. 29 -33.

168. Смирнов-Аляев Г. А., Чикидовский В. П. Экспериментальные исслеIдоваиия в обработке металлов давлением. — Л.: Машиностроение, 1972. 230 с.

169. Соколова Е. В., Фраге Н. Р., Гуревич Ю. Г., Чумаков В. И. Взаимодействие карбида титана со сталью Р6М5 // Порошковая металлургия. 1991. - №1. -С. 68-72.

170. Степанчук А. Н., Билык И. И., Бойко П. А. Технология порошковой металлургии. Киев: Выща шк. Головное изд-во, 1989. - 415 с.

171. Сторожев М. В., Попов Е. А. Теория обработки металлов давлением. -М.: Машиностроение, 1971. 424 с.

172. Строева К. М., Юрченко М. А. Изготовление режущего инструмента из стружки быстрорежущей стали // Использование метода динамической металлокерамики в стружковой и порошковой металлургии. Ростовское книжное изд-во, 1966.-С. 39-52.

173. Сыпко А. В., Долгий Н. И., Гаврилов-Крямичев Н. Л. Динамическая штамповка изделий из порошка титана с противодавлением // Порошковая металлургия. 1978. -№ 7. - С. 98 - 101.

174. Тарновский И. Я., Поздеев А. А., Ганаго О. А. и др. Теория обработки металлов давлением. — М.: Металлургиздат, 1963. 672 с.

175. Тензометрия в машиностроении. Справочное пособие / Макаров Р. А., Ренский А. Б., Боркунский Г. К. и др. М.: Машиностроение, 1975. - 288 с.

176. Терновский А. П., Алехин В. П., Шоршоров М. X., Хрущев М. М. // Заводская лаборатория. 1973. - 39. - С. 1242.

177. Термическая обработка в машиностроении / Под ред. Ю. М. Лахтина, А. Г. Рахштадта. М.: Машиностроение, 1989. — 783 с.

178. Ткаченко В. Ф., Коган Ю. И. Особенности структуры и механические свойства спеченных материалов Ре В4С // Порошковая металлургия. - 1978. -№5.-С. 69-74.

179. Ткаченко В. Ф., Коган Ю. И., Ковальчук В. А. Конструкционные спеченные материалы из порошковой смеси железо карбид бора // Сб. «Конструкционные материалы». - Киев, 1978. - С. 30 - 34.

180. Ткаченко В. Ф., Коган Ю. И. Фазовые превращения в порошковой смеси железо карбид бора и структура спеченных материалов // Изв. ВУЗов. Физика. - 1977. - № 9. - С. 77- 83.

181. Трефилов В.И., Мильман Ю.В., Фирстов С.А. Физические основы прочности тугоплавких металлов. Киев: Наук, думка. — 1975. — 315 с.

182. Туров Ю. В., Хусид Б. М., Ворошин Л. Г. и др. Структурообразование при спекании порошковой композиции железо-карбид бора // Порошковая металлургия. 1991. -№ 6. - С. 25-31.

183. Туров Ю. В., Хусид Б. М., Ворошин Л. Г. и др. Газотранспортные процессы при спекании порошковой композиции железо-карбид // Там же. 1989. — № 8.-С. 38-43.

184. Уманский Я. С. Рентгенография металлов и полупроводников. М.: Металлургия, 1969. - 496 с.

185. Унксов Е. П., Джонсон У., Колмогоров В. Е. Теория пластических деформаций материалов. — М.: Машиностроение, 1983. 598 с.

186. Федорченко И. М. Композиционные материалы // Энциклопедия неорганических материалов. Т. 1. Киев: Гл. ред. Украинской советской энциклопедии, 1977.-840 с.

187. Федорченко И. М., Андриевский Р. А. Основы порошковой металлургии. Киев: Изд-во АН УССР, 1963. - 420 с.

188. Францевич И. Н. Упругие постоянные и модули упругости металлов и неметаллов. Справочник. Киев:. Наук, думка. - 1982. - 139 с.

189. Францевич И. Н., Ягупольская JT. Н., Чеховской А. А. Коррозия электроконтактных спеченных материалов в условиях морского тропического климата. — Порошковая металлургия. 1977. - № 2. - С. 41 - 43.

190. Хансен М., Андерко К. Структуры двойных сплавов. М.: Металлург-издат, 1962. - Т. 1-2. - 1488 с.

191. Чиченев Н. А., Кудрин А. Б., Полухин П. И. Методы исследования процессов обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1977. - 311 с.

192. Шацов А. А., Смышляева Т. В. Инфильтрованные медью карбидостали со структурно-неустойчивой матрицей / Трение и износ. — 1998. — Т. 19, № 1. — С. 108-115.

193. Шацов А. А. Структура и свойства порошковых концентрационно-неоднородных материалов машиностроительного назначения: автореф. дис. . докт. техн. наук: 05.16.06. Пермь, 1998. - 32 с.

194. Швов JI. И., Сыпко А. 3., Долгий Н. И. Опыт штамповки изделий из порошка титана // Кузнечно-штамповочное производство. 1975. - № 3. — С. 47.

195. Шелехина В.М. Некоторые особенности размола и прессования материалов типа карбид титана-сталь // Респ. межв. сб. «Порошковая металлургия». Минск: «Высшейшая школа», 1980 - вып. 4. - С. 19 - 22.

196. Шелехина В. М., Шевно А. Н., Колесников А. А., Пряничников В. А. Некоторые особенности размола порошков в аттриторе // Респ. межв. сб. «Порошковая металлургия»,- Минск: «Высшейшая школа», 1981. — вып. 5 — С. 12-14.

197. Шоршоров М. X. Красулин Ю. Л., Дубасов А. М. и др. К вопросу расчетной оценки режимов сварки давлением // Сварочное производство. 1967. -№7.-С. 14- 17.

198. Штерн М.Б., Сердюк Г.Г., Максименко Л.А., Трухан Ю. В., Шуляков Ю. М. Феноменологические теории прессования порошков.- К.: Наук, думка, 1982.- 140 с.

199. Эллиот Р. П. Структуры двойных сплавов. Т.т. 1,2.- М.: Металлургия, 1970.-928 с.

200. Яблокова О. В., Кульков С. Н., Панин В. Е. Формирование межфазной границы при спекании карбида титана со сталью Гадфильда // Порошковая металлургия. 1985.-№ 7.-С. 37-39.

201. Ягупольская JI. Н., Иванова С. В., Лысенко Е. В. Коррозионная стойкость металлостеклянных спеченных материалов. // Там же. 1976. - № 11. — С. 54-58.

202. Allen Т. Sampling and classification of powders. ASM Handbook, Powder metal technologies and application. - Vol. 7. - P.p. 206 - 221.

203. Andrievski R. A., Kasmamytov N. K. Model Sintering of High Speed Steel Powders // Powder Met. Int. 1993. - Vol. 25, No. 5. - P. 53 - 57.

204. Baglyuk G. Densification and Shape Change of Porous Billets in Closed and Open Dies // Recent Developments in Computer Modeling of Powder Metallurgy Processes. — lOS Press. NATO Science Series, 2001. P. 163 - 168.

205. Booker P. PI. Termary phase equilibra in system Ti-Fe-C, Ti-Co-C and Ti-Ni-C // Ph. D. Dissertation, Oregon Graduate Centre. 1979.

206. Bose A., Eisen W. B. Hot consolidation of powders & particulates / Princeton, New Jersey: Metal Powder Industries Federation, 2003. 251 p.

207. Deshpande M. V. et al. Toughness Cermeted Carbide Material With Iron-Rich Binder for Steel Turning // Int. J. Refractory Metals Hard Mater. 1997.,— vol. 15, No. 1-3.-P. 157- 162.

208. Ferro-TiC® Steel Bounded Carbides Электронный ресурс. Режим доступа: www.ferro-tic.com/wearparts.html/ - Заглавие с экрана. - Яз. англ.

209. Ferro-Titanit"0 Электронный ресурс. Режим доступа: www. ferro-titanit.com/en/home/-8k - Заглавие с экрана. - Яз. англ.

210. Guest Т. L., Negm М., Davies R. Metal Flow and Densification in the Die forging of Porous Preforms // Powder Metallurgy. 1973. - v.13, No. 32. -P. 314-326.

211. Griffits T. J. Analisis of consolidation during powder forging // Powder Metallurgy. 1981. -24, No. 2. - P. 87 - 92.

212. Huppman W. J., Broun G. T. The steel powder-forging process a general review // Powder Metallurgy. - 1978. - vol. 21, N 2. - P. 105 - 112.

213. Karlsohn M., Weber S., Zaree A. S. R. et al. Manufacturing, microstructure and wear resistance of novel hot extruded Fe based metal matrix composites // Powder Metallurgy. 2008. - Vol. 51, No. 1. - P. 31 - 37.

214. Kartuzov V. V., Kartuzov E. V., Krasikov I. V. Computer Generation of Two and Tree-Dimensional Packing as a Back-ground for Numerical Modeling of Sintering Processes of Sintering. // Science of Sintering. 1999. - Vol. 31. - № 3. -P. 157- 162.

215. Kuhn H. A., Ferguson B. L. Powder Forging Princeton, New Jersey: Metal Powder Industries Federation, 1990. - 270 p.

216. Kulkarni К. M., Ashurst A., Svilar M. Role of Additives on Full Dense Sintering of Tool Steels // Modern Developments in Powder Metallurgy. -Vol. 13. -1981.-P. 93 120.

217. Ludvik P. Elements der Teehnologishen Mechanic. Berlin: Springer. -1969.-329 s.

218. Oliveira M., Bolton D. Effect of Ceramic Particles on the Mechanical Properties of M3/2 High Speed Steel // Int. J. of Powder Metallurgy. 1996. - v. 32, No. 1. -P. 37-49.

219. Osamu F., Kei-ichi M., Yoshiaki M. Characteristics and strengthening mechanism of alloyed steel powder "KIP SIGMALOY 2010" for ultra high strength sintered materials / Kawasaki Steel Techn. Rept. 1993. - No. 29. - P. 22 - 29.

220. Oyane M., Shima., Kono U. Theory of plasticity for porous metals // Bulletin of the 1SME. 1973. - v. 16, No. 99. - P. 1254 - 1262. \

221. Mikhailov O., Yepifantseva T., Computer modelling of compacting of powder parts having slant to a pressing direction surfaces in: 2nd Conference on Advances and Applications of GID, 18-20 February, 2004, Barcelona, Spain, 4 pages

222. Murakami J., Kimura FI., Nishimura J. Investigation of the Titanium-Iron-Carbon System // Sci. Repts. Kyoto Univ. Faculty of Engineering. -1957 Vol.19. -№3.-P. 302-324.

223. Narayanasamy R. Hot forging of sintered steel-titanium carbide composites // Material Design. 2008. - Vol. 29, No. 7. - P. 1380 - 1400.

224. Negm M., Davies R. Material behaviour and limits of cracking in powder preform forging / Proceedings 17-th Int. Macht. Tool Des. and Res. Conf., Birmingham, 1976. Birmingham, 1977. - P. 489 - 496.

225. Ning Xiang F., Run Z X. Role of Pores in Wear of Iron Based PM Materials // PM Technology. 1996. - vol. 14, No.3. - P. 193 - 197.

226. Petersen N. Properties and structures of coldforged stainless steel participate composites // Int. Conf. Powder Met. (July 2—6, 1990, London). — London, 1990.— Vol. I.—P. 509—518.

227. Sjoberg G., Mironov V., Fischmeister H. E. Die-Filling and Densification in Hot Extrusion Forging of Porous Preforms // Powder Metallurgy Int. 1977. - vol. 9, No. 4.-P. 160-163.

228. Wakil S. D., Sherif D. A plain-strain analogue for the extrusion of sintered billetes // Proc. 20th Int. Mach. Tool Des. And Res. Sub-Conf. Elekt. Process. Birmingham, 1979. - P. 229 - 237.

229. Schaft W., Wieters K.- P. Powder metallurgy. Processing and materials. -Shrewsbury: Liveseys Ltd, 1997. 492 p.

230. Gogotsi Yu. G., Domnich V., Dub S. N., Kailer A., Nickel K. G. Cyclic nanoindentation and Raman microspectroscopy study of phase transformations in semiconductors / J. Mater. Res. 2000 - Vol. 15 - No. 3. - P. 871 - 879.

231. Баглюк Г. А. Оптимізація процесів формоутворення при гарячому штампуванні пористих заготовок // Наукові нотатки. Міжвузівський збірник, вип. 25, ч. 2. Луцьк, 2009. - С. 4 - 8.

232. Мільман Ю. В. Сучасне матеріалознавство XXI сторіччя. Під ред. По-ходні І. К. Київ: Наук. Думка. - 1998. - С. 637 - 655.

233. Скороход В. В., Федорченко І. М. Про спікання двофазних систем / Доп. АН УРСР. 1960. - № 10. - С. 1403 - 1407.

234. Скороход В. В., Федорченко І. М. Про спікання двофазних порошковых систем / Доп. АН УРСР. 1961. - № 4 .- С. 486 - 489.i; Россия, 350007, г. Краснодар, ул. Захарова, 11. ООО «Седин-Техмашстрой»

235. ИНН 2310054881 Телефон (861) 268-80-97

236. УТВЕРЖДАЮ ический директор н-Техмашстрой» Г. Благовестный ^кабря 2009:годаакт;.проведения сравнительных стендовых испытаний . по оценке стойкости шарнира сферического для сельхозмашин

237. Зав. кафедрой СУиТК профессор1. Доцент, канд. техн. наук

238. Ст. преподаватель, канд. техн. наук1. Ассистент

239. В. Г. Корниенко Л. И. Свистун1. Р.Л. Пломодьяло1. Д.В. Дмитренко1. УТВЕРЖДАЮ

240. ТЕХНИЧЕСКИЙ АКТ о внедрении результатов научно-технической разработки1. Комиссия в составе:

241. Председатель: директор Тутаев Ю.П.

242. Члены комиссии: гл. технолог Куприенко А.И.

243. Годовой экономический эффект от внедрения разработанной технологии составил 2,75 млн. руб.

244. Для контроля изделий было изготовлено по 300 шт. каждой детали. Результаты контроля приведены в следующей таблице

245. Изделие, материал Плотность, г/см Твердость, ЬЖСэ

246. Шарнир сферический, 40X2 2 %В4С 7,29-7,32 52-54

247. Корпус пяты, Р6М5К5 20 % Т1С 6,8-7,0 64-66

248. Седло клапана, Х18Н15 25 %Сг3С2 7,2 - 7,4 38-40

249. ООО «1111 «Техоснастка-инструмент»

250. Председатель комиссии Главный технолог

251. Ю.П. Тутаев А. И. Куприенко

252. Кубанский государственный технологический университет

253. Зав. кафедрой СУиТК, канд. техн. наук, профессор1. Доцент, канд. техн. наук

254. В. Г. Корниенко Л. И. Свистун