СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................................... 5
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ УПРОЧНЕНИЯ БЫСТРОРЕЖУЩИХ СТАЛЕЙ .. 11
1.1. Методы упрочнения быстрорежущей стали ............................................................ 11
1.1.1. Поверхностное легирование быстрорежущей стали ......................................... 12
1.1.2. Нанесение защитных покрытий на быстрорежущую сталь ............................ 15
1.2. Комбинированная обработка быстрорежущей стали ............................................. 19
1.3. Комплексная ионно-плазменная обработка быстрорежущей стали ..................... 23
1.3.1. Комплексная ионно-плазменная обработка в раздельном вакуумном цикле .... 24
1.3.2. Комплексная ионно-плазменная обработка в едином вакуумном цикле ........... 38
Выводы по главе 1 ............................................................................................................. 47
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ............................................................................................................ 49
2.1. Физико-механические свойства исследуемого материала ..................................... 49
2.2. Методика подготовки образцов и измерения шероховатости ............................... 49
2.3. Методика проведения экспериментов ...................................................................... 50
2.4. Методика проведения моделирования ..................................................................... 52
2.4.1. Методика проведения математического моделирования ................................. 52
2.4.2. Методика проведения численного моделирования .............................................. 55
2.5. Методики измерения твердости поверхности и глубины азотированного слоя . 55
2.5.1. Методика измерения микротвердости поверхности ......................................... 55
2.5.2. Методика измерения глубины азотированного слоя .......................................... 56
2.6. Методика определения износостойкости поверхности .......................................... 56
2.7. Методика определения адгезионной прочности ..................................................... 57
2.8. Методика измерения толщины покрытия ................................................................ 59
2.9. Методика измерения фазового состава покрытия .................................................. 60
2.10. Методика измерения химического состава покрытия методом электронной микроскопии ...................................................................................................................... 60
3
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ИОННОГО АЗОТИРОВАНИЯ НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ КОМПЛЕКСНОЙ ИОННО-ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКЕ ......................................................................................... 61
3.1. Разработка математической модели для прогнозирования температуры детали при ионном азотировании с использованием плазменного источника с накальным катодом ............................................................................................................................... 61
3.1.1. Результаты моделирования методом линейной регрессии ............................... 64
3.1.2. Результаты моделирования методом k-ближайших соседей ........................... 65
3.1.3. Результаты моделирования методом дерева решений ...................................... 66
3.1.4. Результаты моделирования методом опорных векторов ................................. 67
3.2. Разработка математической модели для прогнозирования глубины диффузионного слоя при ионном азотировании с использованием плазменного источника с накальным катодом ...................................................................................... 69
3.3. Результаты экспериментального исследования физико-механических характеристик поверхности после комплексной ионно-плазменной обработки ....... 72
Выводы по главе 3 ............................................................................................................. 84
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ ПОСЛЕ КОМПЛЕКСНОЙ ИОННО-ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ ...................................................................................................................... 86
4.1. Результаты экспериментального исследования микротвердости поверхности быстрорежущей стали после комплексной ионно-плазменной обработки ................. 86
4.2. Результаты экспериментального исследования толщины покрытия быстрорежущей стали после комплексной ионно-плазменной обработки ................. 88
4.3. Результаты экспериментального исследования адгезионной прочности покрытия на быстрорежущей стали после комплексной ионно-плазменной обработки ............ 90
4.4. Результаты экспериментального исследования износостойкости поверхности быстрорежущей стали после комплексной ионно-плазменной обработки .......................... 93
4
4.6. Результаты экспериментального исследования поверхности быстрорежущей стали после комплексной ионно-плазменной обработки методом электронной микроскопии ...................................................................................................................... 96
Выводы по главе 4 ............................................................................................................. 99
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА КОМПЛЕКСНОЙ ИОННО-ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ ИНСТРУМЕНТА ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ .............................................................................................................................. 100
5.1. Численное моделирование процесса диффузии детали «Фреза» ........................ 100
5.2. Разработка перспективного типового технологического процесса комплексной ионно-плазменной обработки детали типа «Фреза».................................................... 107
5.3. Результаты проведения производственных испытаний ....................................... 110
5.4. Разработка программного продукта для расчета технологических параметров комплексной ионно-плазменной обработки ................................................................. 111
Выводы по главе 5 ........................................................................................................... 115
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ .................................................................. 116
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ............................................................. 118
ПРИЛОЖЕНИЯ ............................................................................................................... 129
