Введение 4
1. Кокильные покрытия и способы их формирования 7
1.1 Назначение и классификация постоянных кокильных покрытий 7
1.2. Материалы, применяемые в качестве постоянных кокильных покрытий 10
1.3 Способы улучшения свойств наплавленного металла 53
1.4. Способы нанесения постоянных кокильных покрытий 58
2 Методика исследования процессов и свойств наплавки постоянных кокильных покрытий 73
2.1 Методика исследования процессов наплавки 73
2.2 Методика исследования геометрических параметров наплавленных покрытий 79
2.3 Методика исследования химического состава наплавленных покрытий 80
2.4 Методика исследования механических и эксплуатационных свойств наплавленных покрытий 81
2.4.1 Методика исследования механических свойств наплавленных покрытий 81
2.4.2 Методика исследования эксплуатационных свойств наплавленных покрытий 82
3 Исследование процессов формирования, химического и фазового состава, структуры и свойств наплавленных покрытий на основе сплавов Fe-Al 87
3.1 Взаимосвязь энергетических характеристик и сварочных свойств процесса двухдуговой наплавки 87
3.2 Химический состав 100
3.3 Жаростойкость 102
3.4 Износостойкость 104
3.5 Эрозионная стойкость 104
3.6 Твердость 105
4 Исследование влияния легирующих элементов на процессы формирования и свойства наплавленных сплавов системы железо- алюминий 106
4.1 Влияние кремния на процессы формирования и свойства наплавленных сплавов системы железо-алюминий 106
4.2 Влияние титана на процессы формирования и свойства наплавленных сплавов системы железо-алюминий 114
4.3 Влияние никеля на процессы формирования и свойства наплавленных сплавов системы железо-алюминий 116
Заключение 120
Библиографический список 122
Купить

Детали металлургического оборудования работают в условиях комплексного воздействия износа и высоких температур. Металлические кокильные формы в процессе эксплуатации испытывают воздействие переменных термических нагрузок. Вследствие чего металлические формы для литья имеют ограниченную стойкость, поэтому для повышения стойкости кокилей применяют защитные покрытия.
Основным назначением защитных покрытий металлических кокильных форм это: управление условиями охлаждения, предохранение рабочей поверхности (стенки) кокиля от термического удара и эрозийного воздействия. Также защитные покрытия предназначены для управления теплообменом между формой (кокилем) и отливкой.
По степени долговечности покрытий их подразделяют на: разовые, многоразовые и постоянные кокильные покрытия.
Разовые покрытия наносят на рабочие стенки кокиля перед каждой новой заливкой металла. Многоразовые покрытия наносятся несколько раз за смену. В качестве разовых и многоразовых покрытий применяются краски и водные суспензии. Постоянные покрытия — это покрытия полученные различными способами металлизации (наплавка, напыление и т.д.). Долговечность таких покрытий соизмерима с межремонтным сроком эксплуатации кокиля. Отсюда следует, что применение постоянных покрытий кокильных форм наиболее актуально.
На сегодняшний день известно применение оксида алюминия (Al2O3), оксида циркония (ZrO2), а также никеля (Ni) и никелевых сплавов в качестве постоянных защитных покрытий металлических кокилей.
Большой интерес представляют интерметаллидные покрытия на основе алюминидов железа. Которые обладают высокими механическими и эксплуатационными свойствами. Жаростойкость сплавов на основе алюминидов железа около 950°С [1].
Основными способами нанесения постоянных покрытий на металлические кокильные формы являются различные виды напыления. Такие как: газопламенное, плазменное. Однако покрытия полученные при помощи этих способов обладают рядом недостатков [2]:
• низкие адгезионные показатели, прочность сцепления покрытия с основным металлом ~ 5-50 МПа, при испытании на нормальный отрыв;
• наличие пористости в покрытии ~ 5-25%. Что препятствует применению таких покрытий в контакте с расплавленным металлом, коррозионных средах без дополнительной обработки;
• низкая производительность;
• небольшая толщина покрытия наносимая за один слой.
• неравномерный слой нанесения покрытия по сечению.
Проанализировав имеющиеся недостатки напыления было предложено использовать наплавку. При наплавке достигается высокая прочность сцепления покрытия и основного металла, которая обуславливается образованием единой сварочной ванны в которой происходит перемешивание основного и присадочного металла с образованием прочных металлических связей. Также преимуществами наплавки являются: возможность нанесения металлического слоя большой толщины (что перспективно для изношенных деталей, которые подлежат восстановлению) от 0,1 до 5 мм за один проход, что уменьшает степень износа и термического удара на стенки кокилей при эксплуатации; высокая производительность. Следует отметить, что в наплавленном покрытии отсутствует пористость. Однако применение наплавки для покрытий на основе интерметаллидных сплавов алюминидов никеля и железа затруднено отсутствием присадочных материалов. Поэтому в качестве способов нанесения покрытий выбраны двухдуговая наплавка и аргонодуговая наплавка неплавящимся электродом с применением традиционных присадочных материалов.
Целью магистерской диссертации является повышение стойкости металлических форм для литья алюминия и его сплавов путем исследования процессов и разработки технологии формирования постоянных интерметаллидных покрытий системы железо-алюминий.
Купить