Введение
1. Физико-химические и термомеханические аспекты проблемы формирования состава, структуры и свойств покрытий (литературный обзор) 9
1.1. Металлокерамические твердые сплавы. Физико-химические и эксплуатационные свойства 10
1.1.1. Анализ диаграммы состояния системы W-C-Co 11
1.1.2. Карбидная фазан материал связки 16
1.1.3. Включения фазы (CojW^C) 19
1.2. Анализ особенностей физико-химического взаимодействия частиц WC с железом основного металла 21
1.2.1. Анализ диаграммы состояния W - С - Fe 22
1.3. Методы нанесения твердосплавных вольфрамокобальтовых покрытий на углеродистые стали 24
1.3.1 Динамические методы 26
1.3.1.1. Детонационно-газовый метод 26
1.3.1.2. Плазменный метод 28
1.3.1.3. Метод электроискрового легирования 29
1.3.2. Методы, использующие среды-посредники 30
1.3.2.1. Метод комбинированного электролитического осаждения 31
1.3.2.2. Шликерный метод 32
1.3.2.3. Метод электрофоретического осаждения 33
1.4. Физико-химические особенности формирования структуры покрытия, переходного слоя и основного металла 35
1.5. Выводы 36
1.6. Цель и задачи исследований 38
2. Материалы и методы исследования 39
2.1. Выбор материалов исследования 39
2.2. Предварительная обработка основного металла 40
2.2. Методы доставки частиц покрытия на стальную поверхность 42
2.3.1. Шликерный метод 42
2.3.2. Метод электрофоретического осаждения 43
2.4. Оборудование и режимы спекания 45
2.4.1. Вакуумное спекание 45
2.4.2. Вневакуумное электронно-лучевое оплавление 46
2.5. Структурные исследования 49
2.5.1. Оптическая металлография 49
2.5.2. Растровая электронная микроскопия 51
2.5.3. Просвечивающая электронная микроскопия 51
2.6. Методы исследования химического и фазового состава покрытия, переходного слоя и основного металла 52
2.6.1. Микрорентгеноспектральный анализ
2.6.2. Рентгеноструктурный анализ 53
2.7. Методики определения механических характеристик 53
2.7.1. Метод измерения микротвердости... 54
2.7.2. Прочностные свойства и показатели пластичности при статическом нагружении 54
2.7.3. Оценка усталостной трещиностойкости 55
2.7.4. Динамические испытания на ударный изгиб 58
2.7.5. Определение износостойкости материалов 58
2.7.5.1. Износостойкость в условиях трения о закрепленные частицы абразива 59
2.7.5.2 Определение величины объемного износа металлов в условиях трения скольжения без смазывающих материалов 61
3. Исследование физико-химической совместимости компонентов вольфрамокобальтового покрытия и основного металла 63
3.1. Выявление условий, обеспечивающих физико-химическую
совместимость покрытия и основного металла 64
3.1.1. Термодинамический анализ системы "вольфрамокобальтовая порошковая смесь-железо" 65
3.1.2. Исследование особенностей физико-химического взаимодействия между покрытием WC и техническим железом в процессе спекания 69
3.1.2.1. Влияние температурно-временныхрежимов спекания на структуру покрытий 75
3.1.2.2. Влияние химического состава основного металла на структуру покрытий 80
3.1.2.3. Влияние предварительной химико-термической обработки основного металла на структуру покрытий 84
3.1.2.3.1. Влияние предварительной цементации основного металла на структуру покрытий 84
3.1.2.3.2. Влияние предварительного борирования основного металла на структуру покрытий 87
3.2. Структура поверхностного слоя после спекания твердосплавной порошковой смеси 93
3.3. Выводы 103
4. Влияние параметров предварительного борирования основного металла на структуру и механические свойства композиции «сталь - вольфрамокобальтовое покрытие» 105
4.1. Структурные изменения в процессе формирования композиции «сталь 45 - вольфрамокобальтовое покрытие» 105
4.1.1. Влияние режимов борирования на структуру основного металла 106
4.1.2. Влияние режимов предварительного борирования стали 45 на структуру поверхностного слоя после жидкофазного спекания вольфрамокобальтовой порошковой смеси 109
4.1.3. Влияние температуры нагрева на структуру покрытий 111
4.2. Влияние параметров предварительного борирования основного металла на механические свойства формируемых композиций 114
4.2.1. Влияние режимов предварительного борирования стали 45 на микротвердость покрытий 117
4.2.2. Влияние режимов предварительного борирования стали 45 на износостойкость покрытий 120
4.2.3. Влияние параметров предварительного борирования основного металла на ударную вязкость композиции «сталь 45-покрытие» 124
4.2.4. Влияние режимов предварительного борирования стали 45 на показатели циклической трещиностойкости композиции ...128
4.2.5. Влияние режимов предварительного борирования основного металла на прочностные характеристики композиции «сталь 45 —покрытие» 136
4.3. Выводы 144
5. Разработка технологических рекомендаций по управлению механическими свойствами стальных изделий с вольфрамокобальтовыми покрытиями 145
5.1. Эффективные пути повышения конструктивной прочности, основанные на методах поверхностного упрочнения стальных изделий 146
5.2. Практическое применение метода поверхностного упрочнения стальных изделий 147
5.2.1. Повышение срока службы рабочих поверхностей пальцевой мельницы МП-205 . 147
5.2.2. Разработка экспериментальной установки для проведения испытаний на контактно-усталостную выносливость и стойкость в условиях газоабразивного изнашивания 151
5.3. Выводы 152
Основные результаты и выводы 154
Споисок литературы 156
Приложения 168
