Введение к работе
Актуальность. Важной проблемой в машиностроении является повышение эксплуатационных свойств режущего и штампового инструмента. Одним из наиболее эффективных направлений, позволяющих решать эту проблему, является поверхностное упрочнение инструментальных материалов.
К перспективным методам поверхностного упрочнения относятся следующие методы осаждения износостойких покрытий: термодиффузионного насыщения (ДТГ), осаждения покрытий из парогазовой фазы (ГТ) и ионно-плазменный (КИБ), получившие наибольшее распространение у нас в стране и за рубежом. Эти методы имеют свои преимущества и недостатки, свои области применения. В частности метод КИБ, имея ряд преимуществ по технологии получения, использует дефицитные легирующие элементы, требует дорогостоящего энергоёмкого оборудования, что приводит к снижению эффективности.
Среди этих методов наибольшее распространение в практике получили методы, основанные на термодиффузионном упрочнении (ТДУ) поверхности различными элементами, один из которых - газовый контактный метод, может быть реализован практически на любом термическом участке в контейнерах с технологическими смесями, состоящими из порошков чистых легирующих элементов, наполнителей и активаторов. Разрабатываются технологии с использованием" оксидов насыщающих элементов, что значительно снижает себестоимость процесса ТДУ.
Вместе с тем в литературе отсутствуют сведения о влинии на свойства диффузионных покрытий многокомпонентных оксидных систем, в составе которых помимо оксидов, используемых для основного насыщения, содержатся и другие, например входящие в состав отходов обогатительного производства. Присутствие в технологической смеси различных по физическим и химическим свойствам оксидов может значительно изменить процессы атомарного образования насыщающих элементов, адсорбцию, десорбцию и химические реакции компонентов на поверхности изделий, диффузию упрочняющих элементов в глубь насыщаемого материала, технологические параметры образования диффузионного покрытия.
Поэтому разработка технологических процессов диффузионного насыщения инструментальных и конструкционных материалов с использованием дешевого минерального сырья является актуальном задачей, имеющей научное и практическое значение.
* Цель работы. Разработка и исследование ресурсосберегающих технологических процессов поверхностного термодиффуэнонного упрочнения изделий из инструментальных и конструкционных материалов с использованием концентратов и отходов минерального сырья Дальневосточного региона.
Научная новизна работы состоит в:
-установлении взаимосвязи параметров процесса ТДУ и исходного состава насыщающей среды со свойствами упрочненного слоя и работоспособностью инструментальных и конструкционных материалов;
установлении закономерностей формирования многослойных диффузионных покрытий и упрочнения инструментальных и конструкционных материалов при использовании минерального сырья;
разработке методики оценки и подготовки минерального сырьч* для комплексного ТДУ, термодинамических расчетов для минерального сырья при ТДУ.
Практическая ценность работы состоит в разработке:
состава для комплексного ТДУ твердосплавного инструмента, содержащего циркониевый концентрат (патент РФ № 2044107);
состава для ТДУ инструментов, содержащего отходы обогатительного производства (патент РФ № 2041971);
состава для алюмоцирконоснлицирования стали и сплавов, содержащего циркониевый концентрат (патент РФ № 2048604);
комбинированного с.юсоба ТДУ изделий из инструментальных и конструкционных материалов (а. с. № 1675381);
состава для ТДУ железоуглеродистых сплавов, содержащего кварцтурмалнновые отходы (а. с. № 1759954);
состава для ТДУ железоуглеродистых сплавов, содержащего вольфрамовый концентрат (патент РФ № 2048605);
способа подготовки смесей для ТДУ, содержащих отходы производства оловянных руд (патент РФ № 2051216);
- технологии подготовки минерального сырья для ТДУ;
-технологических процессов ТДУ'с использованием минерального
сырья.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на:
Всесоюзной конференции "Структура и свойства материалов" (г.Новокузнецк, 1988 г.); .
семинаре "Повышение эффективности использования методов порошковой металлургии и упрочняющих покрытии на предприятиях Дальнего Востока" (г. Комсомольск - на-Амуре, і 989 г.);
-семинарах ИМиМ ДВО РАН, 1989-1995 гг.; -Ученом Совете ИМнМ ДРО РАН, 1995-1996 гг.;
- на заседаниях кафедры "Технология машиностроения" и кафедры
"Материаловедение и технология сварочного производства", 1996 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ Іі открытой печати, получено 2 авторских свидетельства и 5 патентов РФ.
Структура і. объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, приложений, списка литературы из 185 наименований, содержит 148 страниц машинописного текста,70 рисунков. 28 таблиц.