Конструкционные материалы: Справочник

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Конструкционные материалы: Справочник

Твердые износостойкие тугоплавкие соединения хрупки. По этой причине, а также из-за технологических трудностей и высокой стоимости они, как правило, не могут быть использованы в качестве основных материалов для изготовления деталей машин. Удовлетворить противоречивые требования к поверхностным (высокая твердость и износостойкость, высокие антифрикционные свойства) и объемным (высокие прочность и ударная вязкость) свойствам можно путем создания композиций с послойным расположением материалов, выполняющих различные функции. В связи с тем, что допускаемый износ деталей машин мал (обычно не более нескольких десятых долей миллиметра), толщина поверхностного слоя с заданным комплексом трнботехниче-ских свойств может быть небольшой.
...
Нанесение покрытий на те или иные материалы не просто улучшает их свойства, а приводит к образованию нового композиционного материала с присущим ему комплексом свойств, который должен учитываться при разработке конструкций машин и механизмов.
...
Существует много традиционных способов создания поверхностных слоев с повышенной износостойкостью [15, 27, 65, 68]. Наиболее широко применяются методы поверхностной закалки, поверхностного наклепа, различные химико-термические способы обработки (в первую очередь цементация и азотирование) и т. д. Все шире применяются методы, основанные на воздействии на поверхностные слои деталей потоков частиц (ионов, атомов, кластеров) и квантов с высокой энергией. к
...
[8, 40, 90] и детонационного [5, 55, 76 90] способов напыления порошкообразных материалов различного состава. Значительный интерес представляет возможность создания поверхностных слоев с использованием метода контактного эвтектического плавления [68].
...
Предшественниками вакуумных ион-но-плазменных методов нанесения покрытий и модифицирования поверхностных слоев являются методы химического осаждения из газовой фазы [4, 42, 54, 105] и термовакуумные методы. [61].
...
Покрытия, получаемые методами химического осаждения из газовой фазы. Методы химического осаждения из газовой фазы (или газофгзные методы) основаны на осаждении покрытий на нагретую подложку в результате разложения относительно нестойких газообразных веществ или взаимодействия двух или более газообразных-веществ (или переведенных в паровую" фазу твердых веществ) с образованием на поверхности слоя химического соединения [4, 42, 54, 105].
...
Наибольшее распространение получил метод осаждения покрытий из карбида титана на нагретых до высокой' температуры (1000—1100°С) деталях и инструменте в результате химической-реакции двух находящихся в газообразном состоянии веществ:
...
|Я при ионной бомбардировке), РЭП (реактивное электронно-плазменное напыление) и др. В табл. 2! приведены сведения об износостойкости покрытий, нанесенных методом КИБ.
...
Ионное легирование, или имплантация [33, Ю6], основано на том явлении, что при больших энергиях ионы проникают в кристаллическую решетку на большую глубину (легируя таким обрати поверхностный слой детали). Этому способствует радиицион но-стиму лиро-ванная диффузия, благодаря которой легируется слой, толщина которого во много раз превышает глубину начального проникновения ионов. Механические свойства и износостойкость модифицированных таким способом поверхностных слоев повышаются также и в результате искажений кристаллической решетки, возникающих при «вбивании» в нее ионов легирующего компонента.
...
Ионные методы нанесения покрытий осуществляются с участием как физических (состав наносимого материала ие изменяется), так и химических процессов (образуются новые соединения). При таких методах, именуемых реактивными, происходят плазмохимиче-
...
ские реакции с ионами рабочего газа или специально вводимых в камеру добавок. Таким образом можно получать покрытия из самых разнообразных материалов и в самых невероятных комбинациях. Освоено получение чистых металлов, карбидов, нитридов, силицидов, халысогеиидов, оксидов и т. п. Можно получать покрытия сложного состава (например, оксикарбиды), многослойные или переменного по толщине состава.
...
Разработаны методы нанесения ял-мазоподобиых пленок с очень высокой твердостью [31]. Образование покрытий' при использовании реактивных (плззмохимических) процессов происходит в неравновесных условиях. Благодаря этому в тонких слоях могут образовываться химические соединения, по составу, структуре и свойствам сильно отличающиеся от наблюдаемых для объемных материалов (получаемых в условиях, близких к равновесным).
...
Ряд разработанных методов ионного нанесения покрытий уже находит применение в промышленности. Успешно используется ионное азотирование. Стойкость неперетачиваемого инструмента из быстрорежущих сталей и твердых сплавов, а также штампового инструмента и оснастки повышается в
...
22. Относительная износостойкость плазменных покрытий (при истирании по шлифовальной шкурке в течение 1 мии при скорости скольжения 8 м/с и давлении 1,7 МПа) [90J
...
температурной плазмы, состоящей электронов, положительных ионов И нейтральных атомов. Ионизнрованны" поток газа характеризуется высоким" температурами (5000—10 000°С) , относительно невысокими скоростями (до 250-600 м/с). В качестве рабочего газа чаще всего применяют аргон Поскольку струя плазмы захватывает воздух, напыление активных по отношению к кислороду материалов осу. ществляется в камерах, предварительно заполняемых инертным газом. Полу, чили развитие и другие методы нанесения покрытий в «динамическом» вакууме.
...
Плазменные покрытия имеют сложную арочную структуру. Пористость покрытий колеблется в пределах 2— 15 % . Плазменными методами можно наносить покрытия практически из всех материалов. Плакированные порошки позволяют включать в состав покрытий даже недостаточно стабильные при иагреве материалы (например, MoS2).
...
Высокая температура и энергия плазмы позволяют с успехом использовать плазменный метод для нанесения покрытий из всех тугоплавких материалов (за исключением сублимирующихся и интенсивно разлагающихся при температуре нанесения), отличающихся высокой энергией связи в кристаллической решетке и вследствие этого высокой твердостью. Наносимые покрытия отличаются высокой износостойкостью (табл. 22).
...
При детонационном способе нанесения покрытий [5, 55, 76, 90] в канал открытого с одного конца ствола через смеситель подается порция газовой смеси, способной детонировать при зажигании, и порция порошка наносимого материала. С помощью запального устройства инициируется взрыв газовой смеси. Напыляемый материал нагревается, ускоряется и выбрасывается иа поверхность детали. В результате взрыва смеси горючего газа (обычно ацетилена) и кислорода введенные в газ частицы напыляемого материала разогреваются (не выше 2850 °С) " разгоняются до очень высоких скоростей (примерно до 1000 м/с). Пр* ударе частиц, обладающих высокой кинетической энергией, о твердую по^ верхность освобождается большое коли-
...
Относительная износостойкость плазменных покрытий (при истирании по шлифовальной шкурке
...
' частиц до более высоких темпера-ГР чем детонационный. Ограничения Т0 температуре при детонационном "пособе нанесения покрытий компенси-с ются более высокой кинетической нергией частиц, что позволяет нано-9цть и тугоплавкие материалы. Благодаря высоким скоростям напыляемых частиц детонационные покрытия по сравнению с плазменными и тем более обычными газопламенными имеют более высокие плотность (98—99 %) и прочность сцепления с основой. Существенным преимуществом детонационного метода по сравнению с газопламенным и плазменным является его дискретность, а вследствие этого и меньшая теплонапряженность. Нагрев обрабатываемой детали в процессе напыления может не превышать 200 °С.
...
Освоено нанесение детонационным методом покрытий самого разнообразного состава: твердосплавных с использованием различных карбидов (вольфрама, хрома) и связок (Со, Ni, Ni+Cr); оксидных (из оксидов алюминия, титяна и хрома), металлических. Это позволяет многократно повышать износостойкость деталей машин и инструмента.
...
Детонационные покрытия за рубежом нашли широкое применение, особенно в авиации. Фирмой Юнион Кар-байд, являющейся монополистом в капиталистических странах по нанесению
...
Лазерные методы модифицирования и легирования поверхностных слоев. Значительные возможности повышения износостойкости поверхностей
...
24. Относительная износостойкость детонационных покрытий 1 из твердых сплавов на титановом сплаве ВТЗ-1 (нагрузка 29,4 МПа; температура 300 °С; амплитуда виброперемещений 110 мкм; число циклов !)• 105) в одноименном сочетании (55]
...
Электроискровое легирование при. меняется для увеличения надежности деталей машин, приборов и механизмов инструмента (режущего и деформируй щего), кокилей для литья металлов, а также для размерного восстановления деталей машин.
...
Гальванические покрытия. Гальваническими методами можно наносить покрытия из металлов, сплавов и комп0. зиционных материалов [9, 24, 101, 104).
...
Введение в состав покрыт ий на основе хрома, железа и никеля частиц других материалов (КЭП) существенно повышает их триботехническпе свойства [9, 24]. Введение порошков карбидов, оксидов, боридов, алмаза и т. п. позволяет существенно повысить износостойкость покрытий; введение халь-когенидов, графита, полимеров — ан-тифрикциоиность покрытий. Технология электролитического осаждения позволяет получать покрытия с содержанием частиц до 40 % и толщиной до 100 мкм-
...
. тпиботехнические характеристики образцов из стали 45 *~1яе лазерной закалки (треиие по броизе БрОФ10-1 с пластичной смазкой ЦИАТИМ-201) [16 J
...
29. Свойства и относительная износостойкость стали 45, упрочненной электроискровым легированием, при гидроабразивном изнашивании1 [100]
...
Сравнительная абразивная износостойкость 1 отдельных фаз (ЫЬузионных слоев, полученных при различных видах Янмико-термнческой обработки (р
...
при упругопластическом контакте. Ударно-абразивное изнашивание связано с внедрением в металл твердой частицы. Критерием износостойкости, как правило, являются значения твердости. Чем выше твердость, тем выше сопротивляемость изнашиванию.
...
При ударно-гидроабразивном изнашивании соударение металлических поверхностей происходит при наличии жидкости и твердых частиц. При этом изнашивание происходит путем прямого внедрения частиц, связанного с ударом, н относительного их перемещения, что приводит к микрорезанию.
...
Ударно-усталостное изнашивание происходит при многократном соударении поверхностей в отсутствии абразивных частиц. В основе механизма изнашивания этого вида лежит многократная деформация поверхностного слоя, приводящая к наклепу, охруичи-ванию и последующему отделению частиц. Износостойкость существенно снижается с увеличением энергии удара.
...
Ударно-тенловое изнашивание происходит при соударении поверхностей, которые по условиям работы испытывают значительный объемный нагрев. При таком виде износа отделение частиц происходит в результате многократного пластического деформирования или среза объемов металла при внедрении твердых частиц.
...
К материалам, устойчивым при'рабо-те в условиях больших давлений и ударных нагрузок, предъявляются следующие требования: а) повышенная твердость и одновременно определенный запас по пластичности; б) повышенная теплостойкость; в) высокая коррозионная стойкость.
...
В СССР и за рубежом основными материалами для эксплуатации в условиях высоких давлений и ударных нагрузок являются инструментальные стали [20]. В результате термической обработки они приобретают высокую твердость, прочность и износостойкость. Многие инструментальные стали обладают также теплостойкостью.
...
Износостойкость материалов, работающих в условиях больших нагрузок, при ударном их приложении зависит от многих факторов [14, 39, 47, 80, 81, 91].
...
При одинаковой твердости стали интенсивность изнашивания уменьшается по мере увеличения содержания остаточного аустенита [80]. По существу, это стали с метастабильным аустени-том. В процессе разрушения микрообъемов металла происходит превращение аустенита в мартенсит; при этом достигается определенное упрочнение поверхностного слоя, создаются сжимающие внутренние напряжения, выделяются мелкодисперсные карбиды по плоскостям скольжения.
...
Для сталей с мартенситной структурой н твердостью выше HRC 52—54 не наблюдается прямой зависимости между твердостью и прочностью. При перегреве в процессе закалки, несмотря иа высокую твердость, прочность резко падает (рис. 3) [20]. При термической обработке необходимо достичь благоприятного сочетания высокой твердости и прочности и необходимой пластичности.
...
при многократном нагреве и охла^л нии. Особенно это существенно £?" штамповых сталей — теплостойких 4 полутеплостойкнх. На разгаростой" кость влияет структурное состояние" запас пластичности, чувствительность к окислению и др.
...
При твердости стали в готовом ттам, пе HRC 45—50 структура трооститная Слабыми участками в таких сталях являются отдельные включения (j рита и карбиды. При содержании ([ рнта более 10—15 % сопротивление разгаростойкости снижается весьма о щественно. Карбиды или интерметал лиды сильно снижают разгаростойкость при содержании более 5—8 % и при неравномерном их распределении [20).
...
Для основной группы штамновьи сталей, чем выше пластичность (вязкость), тем выше и разгаростойкость. Для сталей, используемых в пресс-формах и для жидкой штамповки, влияние пластичности на разгаростойкость сказывается в меньшей мере. Возникновение трещин является следствием активного воздействия жидких металлов (эффект П. А. Ребиндера[60]), коррозии и эрозии.
...
Для изготовления деталей, работающих в условиях ударно-абразивного изнашивания, широко применяются высокомарганцовистые стали [85] — в частности, аустенитиая сталь марки П0Г18 (1—1,3 % Си
...
Выбор кавитаиионно-стойкнх материалов определяется особенностями их работы в условиях кавитации. В движущемся потоке жидкости при уменьшении давления до уровня меньшего, чем упругость насыщенных паров, возникает нарушение сплошности, образуются полости, каверны, пузыри. При движении они сокращаются и исчезают — захлопываются. При смыкании полостей материал, контактирующий с жидкостью, испытывает гидродинамические удары, в результате которых происходит разрушение и эрозия. Давление при этом достигает 126—250 МПа, а температура 230-720 °С.
...
В кавитационном разрушении материала определенное значение имеет абразивное изнашивание, так как в потоке жидкости в том или ином количестве всегда имеются абразивные частицы [37]. На разрушение влияет и
...
раствором. Под влиянием деформации от воздействия захлопывающихся пу. аырьков при кавитации аустенит пре. вращается в мартенсит. У мартенсита образованного вследствие деформации' субзерна имеют малые размеры, g искажения решетки проявляются в большей степени. Поэтому твердость его выше, чем твердость мартенсита образованного в результате закалки'. Такие стали хорошо сопротивляются разрушению при кавитации.
...
К сплавам первой группы относятся аустенитные стали. Типичным представителем такого сплава является сталь 30Х10Г10 [7] (табл. 33). В структуре литой стали карбиды расположены по границам зерен и двойников. После закалки от 1100 °С и ковки структура стали полностью аустенитная. Распад аустенита проходит очень интенсивно при пластической деформации; при этом достигается высокая степень упрочнения. Стойкость этой стали к кави-тационным разрушениям, по сравнению с другими сталями, применяемыми в гидротурбостроении, существенно выше.
...
Нередко в рабочих условиях детали должны сочетать высокую кавитационную стойкость с коррозионной и абразивной стойкостью. С этой целью 8 хромомарганцовые стали, содержащие до 0,1 °/0 С, 13—17 % Сг, Ю-15 % Мп, добавляют 0,1—0,3 % N2.
...
Ко второму типу относятся стали 0 высоким содержанием никеля и низким - углерода (0,03—0,05 %), £° позволяет при закалке получать без-углеродистый мягкий мартенсит. Леги рующие элементы подбираются с Уче" том того, чтобы при отпуске происходи_ распад пересыщенного твердого РасТБ ра с образованием интерметаллиД0 '
...
Кавитационная стойкость обратно пропорциональна величине зерна. Увеличивает кавитационную стойкость легирование. У сталей ферритного класса более положительный эффект наблюдается при легировании хромом, чем кремнием. Еще больший эффект достигается при легировании молибденом.
...
Легирование в значшельно большей степени влияет на сопротивление кави-тациоиному разрушению у аустенитиых сталей. В качестве легирующих компонентов используют марганец и никель. По продолжительности инкубационного периода и кавитационной стойкости марганцовые стали существенно превосходят никелевые. Кавитационная стойкость резко повышается при распаде аустенита с образованием мар-тенситной структуры. Мартенсит, не содержащий углерод, обладает малой кавитационной стойкостью. Максимальная кавитационная стойкость достигается при содержании углерода 0,4 % . Дальнейшее повышение углерода не приводит к повышению кавитационной стойкости. Мартенситная структура обеспечивает большую кавитационную стойкость не только в сталях, но и в медных и титановых сплавах [7].
...
Еще в большей степени легирование повышает кавитационную стойкость в бронзах, находящихся в В-фазном состоянии (табл. 35).
...
Существенно влияет на кавитационную стойкость форма структурных составляющих. Предпочтительной является зернистая форма, а не пластинчатая. Зернистая форма способствует меньшей концентрации напряжений и распределяет энергию удара на большую площадь.
...
В качестве кавитационностойких получают распространение титановые сплавы. Наиболее высокой стойкостью обладают сплавы на основе 6-фазы (до 70 %) с мелкодисперсными выделениями а-фазы [7] (рис 7). В титановых сплавах, так же как и в медных, кавитационная стойкость во многом определяется фазовым составом.
...
Баббиты. Наиболее давними подшипниковыми материалами являются мягкие сплавы на оловянной и свинцовой основах [81 ]. Баббиты обладают низкой твердостью (НВ 130—320 МПа), имеют невысокую температуру плавления (240—320 °С), повышенную раз-мягчаемость (НВ 90—240 МПа при 100 °С), отлично прирабатываются и
...
Гетерогенное мпкростроенпе сплавов типа Б83 с крупными твердыми кубическими кристаллами химического соединения SnSb (fJ-фазы) не способствует удовлетворительной со-протнвляемостн усталостным повреждениям под действием циклических нагрузок в тонкослойных подшипниках (толщина слоя менее 1 мм) [10].
...
не иметь резко выраженной неоднородной структуры; для них возможно использование однофазных сплавов при достаточном сопротивлении металла смятию;
...

Конструкционные материалы: Справочник
Основы металлографии и пластической деформации стали
Оборудование для контактной сварки постоянным током
Справочник конструктора металлических конструкций

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Конструкционные материалы: Справочник