термическая обработка

Бертранд Ф., Мовчан И., Самодурова М.Н., Джигун Н.С. Лазерная наплавка как перспективный метод упрочнения штамповой оснастки
скачать

Аннотация

В работе рассмотрены основные методы упрочнения поверхности инструмента, а именно штамповой оснастки и валков прокатных станов. Среди различных физических методов именно лазерная наплавка привлекает особое внимание ввиду ряда преимуществ, присущих этой современной технологии. В частности, лазерная наплавка является высокопроизводительным процессом (до 150 см3/ч нанесенного покрытия), в то же время универсальным процессом с точки зрения толщины получаемого покрытия (0,1-1,0 мм) и возможности использования различных материалов, например, сложных сплавов на основе железа, кобальта, никеля и т.д. Данная технология позволяет получать многокомпонентные покрытия, обладающие расширенной функциональностью, например износо-, термо- и ударо-стойкостью. Учитывая вышеперечисленные преимущества процесса, была выдвинута гипотеза о возможности получения покрытия методом лазерной наплавки с высокими физическими свойствами. Цель работы состояла в кратком рассмотрении основных методов повышения механических свойств поверхности, а также в исследовании процесса лазерной наплавки порошка на основе кобальта с добавление армирующей фазы в качестве прогрессивной и перспективной технологии для повышения эксплуатационных свойств оснастки. В экспериментальной части работы проанализирован процесс лазерной наплавки композитного металлокерамического покрытия. Получены покрытия, состоящие из матрицы на основе сплава кобальта и армирующей фазы карбида титана. Изучены основные физические свойства полученных покрытий. Применение жаропрочных сплавов на основе кобальта для защиты инструментов горячей штамповки является актуальным, однако промышленное применение весьма ограничено. Очевидно, что данное направление в тематике защиты инструмента является перспективным, но необходимо проведение большого количества экспериментов для оптимизации параметров работы лазерной установки и поиска оптимального состава порошковой смеси.
Ключевые слова

Порошковая металлургия, штамповая оснастка, термическая обработка, химико-термическая обработка, лазерная наплавка, стеллит, карбид титана.

Бертранд Ф., Мовчан И. Национальная Инженерная Школа в Сент-Етьенне, Франция
Самодурова М.Н., Джигун Н.С. Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия

1. Обработка металлов давлением в машиностроении / Полухин П.И., Тюрин В.А., Давидков П.И., Витанов Д.Н. М.: Машиностроение, 1983. 279 с.
2. Иванов В.И., Бурумкулов Ф.Х. Упрочнение и увеличение ресурса объектов электроискровым методом: классификация, особенности технологии // Электронная обработка материалов. 2010. №5. С. 27–36.
3. Блантер М.Е.Теория термической обработки. М.: Металлургия, 1984. 328 с.
4. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.: Машиностроение, 1983. 359 с.
5. Упрочнение поверхности штамповой оснастки из доэвтектоидных сталей / Лыгденов Б.Д., Лыгденов Б.Д., Бутуханов В.А., Мэй Шунчи, Цыреторов Б.Ш. // Современные наукоемкие технологии. 2014. №4. С. 76–79.
6. Евдокимов В.Д., Клименко Л.П., Евдокимова А.Н. Технология упрочнения машиностроительных материалов: учеб. пособие-справочник. Одесса: НГГУ им. Петра Могилы, 2005. 352 с.
7. Кудряшов А.Е., Левашов Е.А. О применении технологии электроискрового легирования и СВС-электродных материалов для повышения стойкости штамповой оснастки // Международный технологический форум «Инновации. Технологии. Производство». Рыбинск, 2015, Т. 2.
8. Ольховацкий А.К. Электрофизические и электрохимические методы размерной обработки при восстановлении деталей машин. Челябинск: ВНИИТУВИД-ЧГАУ, 1996. 40 с.
9. Федулов А. П., Миронов В. М. Исследование возможности использования электроэрозионных методов для ремонта и упрочнения штамповой оснастки // Молодой ученый. 2015. Т. 12. №1. С. 86–88.
10. Смирнов М.А., Счастливцев В.М., Журавлев Л.Г. Основы термической обработки стали. Екатеринбург: УрО РАН, 1999. 494 с.
11. Лазерные технологии повышения стойкости прокатных валков / Гаврилов Г.Н., Костромин С.В., Калинин А.Б., Пейганович В.Н., Ермаков Д.Ю. // Современные проблемы науки и образования. 2013. №4.
12. Ready John F. Industrial Applications of Lasers. San Diego: Academic Press, 1997. Vol. 2. 599 p.
13. Ion J.C. Laser processing of engineering materials: Principles, procedure and industrial application. Burlington: Elsevier Butterworth–Heinemann, 2005. 576 p.
14. Thivillon L., Pervushin D., Bertrand Ph., Smurov I. Industrial technology of laser assisted direct metal deposition // International Thermal Spraying Conference (ITSC-2008), Maastricht, June 2-4, 2008.
15. Toyserkani E., Khajepour A., Corbin S. Laser cladding. Boca Raton: CRS Pres, 2005. 280 p.
16. Frolov V.А., Peshkov V.V., Kolomensky A.B., Kazakov V.A. Welding: Inroduction. Moscow: Intermet Engineering, 2008. 382 p.
17. Grigoriants A.G., Shiganov I.N., Misyurov A.I. Technological processes of laser processing. M.: BMSTU, 2006. 664 p.
18. Thivillon L., Bertrand Ph., Laget B., Smurov I. Potential of direct metal deposition technology for manufacturing thick functionally graded coatings and parts for reactors components. Journal of Nuclear Materials, 2, 2009, vol. 385, pp. 236–241.
19. Ion John C. Laser processing of engineering materials: principles, procedure and industrial application. 2005, ELSEVIER, pp. 300–301.
20. www.stellite.com.
Кижнер М., Сычков А.Б., Шекшеев М.А., Малашкин С.О., Камалова Г.Я. Влияние металлургических факторов и термической обработки на структуру катанки под металлокорд
скачать

Аннотация

Микроструктура металла в основном определяет комплекс механических и эксплуатационных свойств металлопродукции, способность металлических изделий к последующей переработке. В технической литературе рассмотрено влияние металлургического качества исходной непрерывно-литой заготовки, а также параметров технологии производства и термической обработки на структуру и свойства высокоуглеродистой катанки. Однако в ряде случаев имеются противоречия в выборе эффективных технологических режимов по формированию, в частности, тонкодисперсной перлитной структуры, уровню обезуглероживания и других качественных параметров стали и проката для переработки в металлокорд.
Целью работы является анализ влияния металлургических факторов и термической обработки на структуру катанки под металлокорд и разработка эффективной сквозной технологии производства стали, ее внепечной обработки, непрерывной разливки, прокатки катанки и ее поточной термической обработки на линии двустадийного охлаждения Stelmor, обеспечивающей получение требуемого комплекса эксплуатационных свойств металлокорда и высокую технологичность процесса волочения тонкой проволоки и ее свивки.
Химический состав стали определялся на типовых спектрометрах. Металлографические исследования проводились методами оптической и электронной растровой микроскопии. Микроликвация химических элементов, а также химический состав неметаллических включений определялись на энергодисперсионном и волновом рентгеновских спектрометрах в составе растрового (сканирующего) электронного микроскопа методом микрорентгеноспектрального анализа (МРСА). Измерение микротвёрдости структурных составляющих производили на микротвердомерах при различных нагрузках. Катанка испытывалась на разрывных машинах на растяжение. Термокинетическая диаграмма была построена дилатометрическим методом.
Новизна заключается в разработке научно обоснованных решений по температуре аустенитизации высокоуглеродистой катанки для обеспечения на воздушной стадии эффективной скорости охлаждения, значения которой были получены при анализе построенной нами термокинетической диаграммы распада аустенита при непрерывном охлаждении.
Установлены следующие научно обоснованные закономерности: сталь микролегируют бором в отношении бора к азоту не более 0,4 для исключения вредного действия свободных бора и азота, заключающегося в том, что бор повышает закаливаемость стали, а азот упрочняет феррит и остаривает металл. Исследованы закономерности загрязнения стали неметаллическими включениями (НВ), предложены эффективные решения по их модифицированию. Термическая обработка (ТО) стали типа 70–85 заключается в аустенитизации при 950–980°С и охлаждении металла со скоростью 25–30°С/с с формированием структуры сорбитообразного перлита в количестве не менее 70% сечения катанки.
В итоге обеспечивается требуемый нормативной документацией (НД) и потребителями комплекс наилучших структуры и свойств катанки с высокой технологичностью ее переработки в проволоку и металлокорд.
Ключевые слова

Металлургические факторы, неметаллические включения, микролегирование, бор, катанка, линия Stelmor, термическая обработка, скорость охлаждения, структура, свойства.

Кижнер М. HOD-ASSAF Metals Ltd. – Kiriyat Gat Rolling Mill, Ashkelon, Israel
Сычков А.Б., Шекшеев М.А., Малашкин С.О., Камалова Г.Я. Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, Магнитогорск, Россия

1. Колокольцев В.М., Петроченко Е.В., Миронов О.А. Влияние химического состава на формирование структуры и свойств жароизносостойких чугунов // Изв. вузов. Черная металлургия. 2007. № 3. С. 44–47.
2. Комплексно-легированные белые чугуны функционального назначения в литом и термообработанном состояниях / Ри Э.Х, Ри Хосен, Колокольцев В.М., Петроченко Е.В. и др. Владивосток: Дальнаука, 2006. 275 с.
3. Колокольцев В.М., Петроченко Е.В., Молочков П.А. Структура и износостойкость хромованадиевых чугунов // Изв. вузов. Черная металлургия. 2004. №7. С. 25–28.
4. Колокольцев В.М., Петроченко Е.В., Воронков Б.Н. Комплексно-легированные белые износостойкие чугуны. Челябинск: Печатный салон «Издательство РЕКПОЛ», 2005. 178 с.
5. Специальные чугуны. Литье, термическая обработка, механические свойства: учеб. пособие / Колокольцев В.М., Петроченко Е.В., Соловьев В.П., Цыбров С.В.; под ред. Колокольцева В.М. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2009. 187 с.
6. Савенок А.Н., Веденеев А.В. Новые направления развития производства металлокорда // Сталь. 2004. № 10. С. 60–61.
7. Столяров А.Ю. Современное оборудование для производства металлокорда // Механическое оборудование металлургических заводов: межвуз. сб. науч. тр. / под ред. Корчунова А.Г. Вып. 2. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова. 2013. С. 146–152.
8. Веденеев А.В., Панизович В.С. Современные тенденции развития оборудования для металлокорда // Литье и металлургия. 2005. № 4 (36). С. 81–85.
9. Гордиенко А.И., Крылов-Олеференко В.В. Перспективы применения технологических процессов в производстве металлокорда // Литье и металлургия. 2009. № 2 (51). С. 138–143.
10. Алексеев Ю.Г., Кувалдин Н.А. Металлокорд для автомобильных шин. М.: Металлургия, 1992. 192 с.
11. Столяров А.Ю., Токарева Н.В. Формирование однородной перлитной структуры патентированной заготовки при производстве высокопрочного шинного корда // Метиз. 2011. № 1. С. 18–24.
12. Абраменко О.В., Зайцева Т.Л. Белорусскому металлокорду 25 лет // Черные металлы. 2012. № 10. С. 10–20.
13. Металлургические и металловедческие аспекты производства высокоуглеродистой катанки / А.Б. Сычков, М.А. Жигарев, А.Ю. Столяров, М.А. Шекшеев, С.Ю. Жукова, С.О. Малашкин. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. Магн. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2014. 257 с.
14. О целесообразности ограничения содержания примесей цветных металлов в углеродистой катанке / Н.А. Богданов, А.В. Кутаков, А. Б. Сычков и др // Сталь. 2000. № 1. С. 67–69.
15. Анализ реальности технологии удаления меди из жидкого железа, построенной на испарении / А.И. Зайцев, И.Е. Зайцева, Е.Х. Шахпазов и др. // Электрометаллургия. 2003. № 10. С. 31–37.
16. Pivovarci M., Kijak J. Nondesirable addities contents reduction in continuously cast steel // Metallurgi. 2002. 41. № 1. P. 57–60.
17. Лякишев Н.П., Плинер Ю.Л., Лаппо С.И. Борсодержащие стали и сплавы. М.: Металлургия, 1986. 192 с.
18. Новое применение бора в металлургии / В.В. Парусов, А.Б. Сычков, И.В. Деревянченко, М.А. Жигарев // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2005. № 1(9). С. 15–17.
19. Development and introduction of a technology for making bor-bearing steel/NA Bogdanov, AB Sychkov, IV Derevyanchenko, VV Parusov, AM Nesterenko, RV Starov a etc. // Metallurgist. February 1999. Vol. 43. Issue 2. P. 71–75.
20. Нестеренко А.М., Сычков А.Б. Размерно-геометрические аспекты легирования стали бором и медью. Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии. Днепропетровск: Визион, 2004. Вып. 7. С. 181–183.
21. Медь в черных металлах: пер. с англ. / под. ред. И.Л. Мея и М.М. Шетки. М.: Металлургия, 1988. 312 с.
22. Anil Kumar, Satish C. Koria, Dipak Mazumdar. An Assesment of Fluid Flow Modelling and Residence Time Distribution Phenomena in Steelmaking Tundish System // ISIJ International. 2004. Vol. 44. № 8. P. 1334–1342.
23. Design Optimisation of a Single-strand Continuos Caster Tundish Using Residence Time Distribution Data / I.G. Craig, D.J. de Kock, K.W. Makgata e.a. // ISIJ International. 2001. Vol. 41. № 10. P. 1194–1200.
24. Scientifig and technological aspect of high-grade rolled wire production / V.V. Parusov, O.V. Parusov, I.N. Chuyko, A.B. Sychkov // Metallurgical and Mining Industry. 2010. V. 2. № 2. P. 137–142.
25. Губенко С.И., Парусов В.В., Деревянченко И.В. Неметаллические включения в стали. Днепропетровск: АРТ-ПРЕСС, 2005. 536 с.
26. Ensuring high quality indices for the wire rod used to make metal cord / V.V. Parusov, I.V. Derevyanchenko, A.B. Sychkov, M.A. Zhigarev a etc. // Metallurgist. November 2005. Vol. 49. Issue 11–12. P. 439–448.
27. Сычков А.Б., Малашкин С.О., Жигарев М.А. Развитие устройств и способов для термической обработки катанки // Сталь. 2015. № 10. С. 50–54.
28. Григорович К.В., Иванов Э.В., Эндерс В.В. Оптимизация технологии производства высококачественной кордовой стали // Литье и металлургия. 2003. № 4. С. 105–109.
29. Скок Ю.Я. Повышение качества стали путем модифицирования // Сталь. 1992. № 8. С. 13–17.
30. Малиночка Я.Н., Титова Т.М., Курасова. Состав и структура глобулярных сульфидов в сталях с РЗМ // Сталь. 1986. № 4. С. 78–83.
31. Белалов Х.Н. Формирование свойств канатной проволоки // Стальные канаты: науч. тр. Одесса: Астропринт, 2001. С. 105–116.
32. BUSCBR-spec: GS-02-002. Катанка для предприятий по производству металлокорда. Общая закупочная спецификация. 8 с.
33. Особенности формирования структуры и свойств бунтового проката / А.Б. Сычков, М.А. Шекшеев, С.О. Малашкин, Г.Я. Камалова // Металлургия: технология, инновации, качество. Металлургия 2015: труды XIX МНПК. Новокузнецк: ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет», 2015. Ч. 2. С. 96–102.
34. Process for heat treating a carbon steel wire: Patent 4830684.122113, U.S. 1989.
35. Aghazadeh J., Saadatmand M. The optimization of interlamellar spacing in a nanopearlitic lead-patented hypoeutectoid steel wire // Journal of materials engineering and performance. November, vol. 20(8). 2011, р.1467.
36. Alberg Henric. Material modeling for simulation of heat treatment. Luleå University of Technology University. 2003:07, p. 22.
37. Глубина обезуглероженного слоя на углеродистой катанке различных заводов-изготовителей / В.В. Тищенко, В.А. Луценко, А.Б. Сычков и др. // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2003. С. 61–64.

термическая обработка

Бертранд Ф., Мовчан И., Самодурова М.Н., Джигун Н.С. Лазерная наплавка как перспективный метод упрочнения штамповой оснастки

Кижнер М., Сычков А.Б., Шекшеев М.А., Малашкин С.О., Камалова Г.Я. Влияние металлургических факторов и термической обработки на структуру катанки под металлокорд