Введение к работе
і Г.
і.тМкт.уаЬ>яоогь темы. В "Основных направлениях экономического ж ШШШЬ^ развития СССР на 19 86-1990 года и на период до 2000 >да" отмечено, чго одним из ваннейшх направлений научно-гехни-эского прогресса являагея повышение качества металла, экономное юходоваше сырья, а гаккв у окоренное развитие принципиально но-ік упрочняющих технологий, таких как лазерная, плазменная и др.
Для деталей машш и агрегатов, работающих в условиях изна-явания, знакопеременных нагрузок, высоких температур, скороотей давление, а также агрессивных сред большое значение иые-г свойства поверхностного слоя. В настоящее время среди і.'етодов оверхностного упрочнения широкое применение находяг лазерные тах-ологии, термичеокая (ЛТО) и глмико-гермическая обработка-логи-ование (ЛХТО), позволяющие получать на поверхности шдифкциро-анные олои о заданными свойствами. Однако во многих случаях вы-окая твердость, износо-, температуро- и коррозионная стойкость аких покрытий сопровождается снижением прочностных свойств в словиях циклических нагрузок.
В этой связи актуальной является разработка комбинированной ехнологии упрочнения поверхности стали легированием при лазером нагреве о пооледуювдш азотированием. Получение при этом прочненных слоев о.высоким комплексом свойотв, существенная кономия легирующего материала, возможность использования деше-ых малоуглеродистых сталей делают комбинированную технологии ерспекгивным способом поверхностного упрочнения деталей, рабо-ающих как в условиях изнашивания, так и при циклическом нагрудний. . -.
Цель работы. Разработка комбинированной технологии поверх-оотяого упрочнения стали легированием при лазорноы нагреве о ооледугащим азотированием для получения слоев о высоким комплексы физико-мехаяичеоких свойотв, которая позволит использовать ля поверхнпогного упрочнения иалЬутлеродиогые стали вместо ле-'ироваяянх азотируемых ниграллоев типа 38Х2МШ.
Доя достижения доставленной цеди была определены направления наследований:
изучение влияния технологических параметров легирования при іазерном нагреве яа формирование упрочненного слоя;
георэптмоноа и экспериментальное исследование влияния технологических параметров азогировааия и вводимых легирующих элементов на структуру, фазовый ссогав а киле гику формирования упрочненного опоя;
исследование физико-механических овойсгв упрочненных олоав посла лазерного легирования и комбинированной обработки.
Научная новизна. Установлены закономерности влияния лвгару ицих элвменгов и ренимов лазерной обрабогкя при импульсном к непрерывном излучениях на структуру и фазовий ооогав зон лазерного воздействия, а такке физико-механичеокиэ и эксплуатационные свойства обработанных поверхностей. Построены диаграммы преимущественных гехнологичаоких режшов легирования для обоих гидов лагерного излучения.
Выявлены закономерное їй влияния процвсоа азотирования не огрукгуру и фазовий соогав зон, полученных предварительным ла-верным легированием.
Предложена раочаїная шдель диффузионного наоыщения азотом гегерофазной матрицы, полученной предварительным лазерным легированием. Полученная модель позволяет прогнозировать распределение азоіа в легированной зоне и на ее границе о матрицей о точением времени.
Установлены закономерности влияния легирования при лазерном нагреве на воЯогва упрочненных олоев: шкроівердоогь, из-нооосюйкоогь, грещиносгойкозгь (при различных типах нагрукса-ния), остаточные напряжения, гєплооіойкооеь и коррозионную стой' кость до и посла азотирования.
Определена завиоимоать циклической трешдаоотойкосги ог способа нанесения легированных зон перед азотированием. Установлен механизм разрушения в легированной зона при распространении усталостной трещины в у о довил х циклического нагрукания.
Практическая ценяооЕь работы. Разработаны рекомендации по технологии комбинированного упрочнения, обеопечиваюизо наиболее высокий коыплеко эксплуатационных свойств.
Предлагаемая технология позволяет заменить традиционно азотируемые нитраллои типа 28ХЖЮА на Еедефвдигныа малоуглеродистые о тали а одноврешншм повышением изяооосгойкооси б 1,5-3 раза без снижения харакгариоігик усталости.
Разработана модель диффузионного наошцення авогоы матрицы, предварительно легированной о использованием лазерного нагрева, которая позволяет прогнозировать распределение концентрации азота в упрочненной гоне и можаг быть попользована при ьыборе технологических ре кимов азотирования любих о га лей о гетерофазной структурой.
На способы лазерного легирования и низкотемпературного азотирования полечены 3 положительных решения по заявкам на изобретение* .
Реализация результатов работ в промышленноеги. Разработанная технология поверхностного упрочнения легированием при лазер-лом нагреве о последующим азотированием опробована в НШ "ЭНИМС" для деталей станков оудпортдой группы а на заводе "Риты" (г.Бея-город) для упрочнения технологичеокой оонасгки. Иопользованиз комбинированной технологии позволяет повысить реоуро работы деталей в 1,5-2 раза. Овдаедай экономический эффект ог внедрения технологии пересчете наі один комплект деталей- 33,0 тыо.рублей в год "а* очег повышения реоуроа работы деталей и замены легированных отелей на малоуглеродистые.
Апробация работы. Основные положения работы долезвны и об-оуждены:
на научно-технической конференции "Прогрессивные процеооы термичеокой и химико-термической обработки деталей машин и инструмента", г. Ижевск, 1987 г. s
на peonyбликаноком научном семинаре "Лазерная технология*, г.Вильнюо, 1987 г.;
на 46-й 1988 г. и 47-Д 1989 г. научно-методических и аауч-яо-иооледовагельских конференциях ЩДИ;
на всесоюзном научно-техническом семинаре "Технология и оборудование для новых лрогреооивних методов химико-термической обработки деталей тракторов и сельскохозяйственных машин", г.Волгоград, 1988 г.;
на яаучно-гэхничеокш семинаре "Методы повышения конструктивной прочнооїи мегалличеоких материалов", г.Ыооква, 1988 г.;
на воеооизной научно-технической конференции "Повышение надежности и долговечно о ти материалов и да талей маиин на основэ новых негодов термической и химико-термической обработки", г.Хмельницкий, 1983 г.;
на научно-техническом семинара "Современное оборудование и технология термической и хишко-термической обработки металличе оких материалов", г.Москва, 1939 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных ра бог, получено 3 положительных решения по заявкам па изобретение
Структура и объем работы. Дисоергационная работа состоит и введения, шеиги глав, выводов, списка литераторы из 140 наимено ваннй. Работа изложена па 130 страницах машинописного текста, оодаркиг 120 рисунков и 13 таблиц. В качестве приложения представлены акты об опробовании разработанной технологии и рао чет озшдаедаго экономического эффекта от внедрения разработанно технологии.
