Научная статья на тему 'ОПТИМИЗАЦИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО НАПЛАВОЧНОГО СПЛАВА СИСТЕМЫ Fe-С-Ti-B ДЛЯ УСЛОВИЙ ИЗНАШИВАНИЯ ЗАКРЕПЛЕННЫМ АБРАЗИВОМ'

ОПТИМИЗАЦИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО НАПЛАВОЧНОГО СПЛАВА СИСТЕМЫ Fe-С-Ti-B ДЛЯ УСЛОВИЙ ИЗНАШИВАНИЯ ЗАКРЕПЛЕННЫМ АБРАЗИВОМ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
141
44
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — С. Н. Попов, А. Д. Антонюк

В работе получена линейная регрессионная модель, описывающая влияние химического состава сплавов системы Fe-C-Ti-B в широком диапазоне варьирования факторов на физико-механические и эксплуатационные свойства наплавленного металла. На основании графического анализа разработан оптимальный состав шихты порошковой присадки.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — С. Н. Попов, А. Д. Антонюк

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

У роботі отримано лінійну регресійну модель, що описує вплив хімічного складу сплавів системи Fe-C-Ti-B в широкому діапазоні варіювання чинників на фізіко-механічні і експлуатаційні властивості наплавленого металу. На підставі графічного аналізу розроблений оптимальний склад шихти порошкової присадки.

Текст научной работы на тему «ОПТИМИЗАЦИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО НАПЛАВОЧНОГО СПЛАВА СИСТЕМЫ Fe-С-Ti-B ДЛЯ УСЛОВИЙ ИЗНАШИВАНИЯ ЗАКРЕПЛЕННЫМ АБРАЗИВОМ»

Таблиця 1 - Зменшення часу знаходження вагошв на шд'1знш коли при коригуванш вантажопоток1в у залеж-носп вiд температурних умов

Температура повпря, °С Середнш час перебування вагона на станцшних кол1ях, год. Середнш час розморожування вагона з вантажем, год. Сумарш витрати часу на вагон, год. Коефщент змши штервалу надходження вантажгв Зменшення часу знаходження вагошв на шд'гзнш коли за мюяць, год.

-5 i вище 4,9 3 7,9 0,8 -10282

-5...-10 4,1 4 8,1 1,2 14035

-10...-15 3,9 5,3 9,2 1,5 7250

-15...-20 2,5 6,4 8,9 2 3252

-20...-25 2,3 7,6 9,9 2,5 2728

-25...-30 2,2 8,8 11 4 960

Разом: 17944

Висновки

Запропонована методика оптимального плануван-ня постачань сировини та мaтерiaлiв для виробництва у холодний перioд року на металургшш пiдприeмствa грунтуеться на даних пропускно! спрoмoжнoстi ван-тажних фрoнтiв та iнших пунктiв прямування вaгoнiв, прогнозу погодних умов на запланований перioд.

За допомогою розроблено! на 6asi програмних ком -плекав Statistica, Service Model програми моделюван-ня роботи транспортно! системи визначено мoжливi

обсяги вантажопереробки в залежносп вiд температурних умов та сформульовано рекомендацп щодо планування перевезень сировини, що дозволяють ство-рити умови для скорочення часу знаходження вагошв на тд'1'зних котях.

Перелiк посилань

1. Лепнев М. К. Грузы и мороз / М. К. Лепнев, Э. П. Севе-риновна. - М. : Транспорт, 1988. - 144 с.

2. Перевозка смерзающихся грузов : Справочник / [под ред. Ю. А. Носкова]. - М. : Транспорт, 1988. - 206 с.

Одержано 02.09.2008

Рассматривается задача планирования и организации перевозок смерзающихся грузов на металлургические предприятия в зимний период. Предложен новый подход к определению оптимальных объемов грузопереработки, который базируется на методах регрессионного анализа и имитационного моделирования.

The problem of planning and organization of transportations offreezing together cargoes to the metallurgical enterprises during the winter period is considered. The new approach to define optimum volumes of cargo handling based on methods of the regressive analysis and imitating modeling is offered.

УДК 621.791.92.04

Канд. техн. наук С. Н. Попов, А. Д. Антонюк Национальный технический университет, г. Запорожье

ОПТИМИЗАЦИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО НАПЛАВОЧНОГО СПЛАВА СИСТЕМЫ Рэ-С-П-Б ДЛЯ УСЛОВИЙ ИЗНАШИВАНИЯ ЗАКРЕПЛЕННЫМ АБРАЗИВОМ

В работе получена линейная регрессионная модель, описывающая влияние химического состава сплавов системы Fe-C-Ti-B в широком диапазоне варьирования факторов на физико-механические и эксплуатационные свойства наплавленного металла. На основании графического анализа разработан оптимальный состав шихты порошковой присадки.

Введение

Для упрочнения рабочих органов дорожно-строительной техники, эксплуатируемых в условиях интенсивного изнашивания закрепленным абразивом с присутствием локальных ударных нагружений, применя-

ются материалы с высокой исходной твердостью (6368 НЯС) и значительным содержанием (60-70 %) избыточной упрочняющей фазы микротвердостью Н50 = 18-30 ГПа, располо-женной в мартенсито-аустенитной матрице [1]. Этим требованиям отвечают широко ис-

© С. Н Попов, Д. А. Антонюк, 2009

ISSN 1607-6885 Новi матерiали i технологи в металургИ та машинобудуванш №1, 2009 93

пользуемые на сегодняшний момент сложнолегирован-ные сплавы системы Ре-С-Сг-Б, имеющие в своём составе вязкую матрицу и избыточную упрочняющую фазу в виде карбидов и карбоборидов хрома. При этом диапазон образующихся типов упрочняющей фазы ограничен вследствие превалирующего введения хрома, который участвует в кристаллизации карбидов и карбоборидов. Поэтому целью работы являлось исследование возможности использования титана взамен хрома, позволяющего добиться повышенной износостойкости сплавов в условиях изнашивания закрепленным абразивом.

Анализ литературных данных

Теоретические исследования показали, что титан обладает большим сродством к углероду, чем хром, и при кристаллизации образует дисперсные твердые карбиды ТЮ (гранецентрированная кубическая решетка, является фазой переменного состава, область гомогенности которой находится в пределах 7-20 % углерода [2]), которые, являясь центрами кристаллизации, способствуют измельчению структурных составляющих сплава. Карбид титана (ТЮ), а также его бориды (Т1Б, Т1Б2 и др.) относятся к термодинамически стойким тугоплавким соединениям, имеющим высокую температуру плавления (3100-3147 °С и 3253 °С соответственно) и твердость (30-32 ГПа и 33,7ГПа) по сравнению с другими элементами (ЭД, V, Мо). При этом стоимость ферротитана, а также титановой губки (25$/кг по данным Лондонской биржи металлов) по сравнению с ферросплавами других сильных карбидообразующих элементов (феррованадий -45,5 ШБ/кг, вольфрам - 69,9 ШБ/кг и др.) ниже, к тому же он менее дефицитен. Поэтому для определения возможности использования титана в качестве основного легирующего элемента износостойкого наплавочного сплава выполнен литературный анализ структуры и триботехнических свойств материалов системы Ре-С-ТьБ.

В сплавах системы Ре-С-ТьБ в области концентраций, ограниченных составами фаз Бе, ТЮ, Т1Б2, установлено [3] отсутствие тройных фаз, и при любых концентрациях образуются лишь твердые растворы на основе железа, а также карбида и диборида титана.

Особое внимание следует уделить исследованиям Борисовой А. Л. с соавторами [4], где сначала термодинамически, а затем с помощью рентгенофазового анализа изучали процессы взаимодействия карбида бора (Б4С) с титаном (Т1) в условиях термического и плазменного нагрева. Однако результаты данных исследований были получены методом порошкового прессования. С учетом того, что температура в дуге (~ 6000 °С) значительно превышает температуру данного процесса (2000-2200 °С), использование полученных показателей для прогнозирования состава наплавленного металла, вероятно, требует значительных уточнений.

Таким образом, анализ литературных данных показал, что сплавы системы Ре-С-ТьБ в зависимости от соотношения содержания титана, углерода и бора, а также метода получения, кристаллизуются с различной избыточной фазой. Помимо этого, незначительное количество ранее выполненных работ по изучению сплавов системы Ре-С-ТьБ (особенно при электродуговой наплавке) обуславливает необходимость проведения направленных исследований в широком диапазоне варьирования легирующих элементов.

Методика проведения исследований

Экспериментальные сплавы системы легирования Ре-С-ТьБ изготавливали в виде порошковой присадки, в состав которой вводили до 43-48 % порошкообразной шихты из легирующих элементов, что позволило варьировать химическим составом наплавленного металла в достаточно широких пределах. Для получения различного содержания легирующих элементов в наплавленном металле (5-15 % Тц 1,6-3,4 % С; 3,0-6,0 % Б) производили расчет состава шихты. Порошковая смесь содержала карбид бора (Б4С, ТУ 24.100222226-047:2005) зернистости Р90 (Б4С - 95 %, Воб -76 %; Б203 - 0,2 %), титан магний термический (фракции 0,25-0,4 мм, ПТХ 7-1(7-3), ТУ 48-10-78-83), порошок ТЮ (П-20/3) и ферробор. Образцы для испытаний изготавливали путем аргонодуговой наплавки не-плавящимся электродом исследуемого материала на пластины из Ст. 3.

Для оценки технологичности сплавов предложен критерий (К ), который учитывал количество трещин (Ктр) и пор (Кп) на участке 10x10x10 мм наплавленного металла, а также жидкотекучесть (К ) при наплавке (по десятибалльной шкале):

К = К + К + К

^техн ~ ^тр^^п^^ж.

(1)

Относительную износостойкость опытных сплавов определяли на основании предложенной методики лабораторных испытаний [5], сущность которой заключалась в одновременном истирании 4-8 образцов материала бруском асфальтобетонного абразива, который подавался с постоянным (заданным) усилием. Для расчета количественных показателей после испытаний определяли массовый износ образцов за конкретный промежуток времени.

Разработка математической модели

Планирование эксперимента производили для трех независимых переменных на двух уровнях варьирования. Выбор уровней и интервалов варьирования легирующих элементов осуществляли исходя из результатов литературного обзора и анализа составов применяемых наплавочных материалов. Интервалы варьирования (табл. 1) выбирались исходя из возможности применения в качестве основного шихтового материала карбида бора (Б4С). Нижний уровень леги-

рования сплавов углеродом и бором составлял 1,5 % и 3,0 % соответственно. Более низкое содержание углерода приводит к значительному снижению количества упрочняющей фазы (менее 40 %), что вызывает снижение твердости и износостойкости сплавов [2, 6, 7].

Таблица 1 - Кодирование факторов эксперимента

Показатель Углерод %С Титан %Т1 Бор %В

Нулевой уровень 2,5 10 4,5

Интервал варьирования 5г' 0,9 5 1,5

Нижний уровень (-1) 1,60 5 3

Верхний уровень (+1) 3,40 15 6

Кодовое обозначение Х1 Х2 Х3

Ограничение по верхнему уровню легирования углеродом (3,4-3,5 %) связано со значительным снижением технологичности сплава, ростом хрупкости, появлением в структуре материалов свободного углерода. Помимо этого учитывалась возможность обеспечения расчетного хи-мического состава металла, полученного путем перехода элементов из присадочного материала на основе технического карбида бора в наплавленный слой. В ряде работ [8, 9] показано, что максимум износостойкости обеспечивается при концентрации бора 3,5-4,0 %. С учетом того, что В4С содержит 20-21 % С и 76-78 % В, то минимальное содержание бора в исследуемых сплавах (3 %) достигается при содержании в шихте 35-40 % В4С. Верхний уровень варьирования бором составлял 6,0%, связан с необходимостью кристаллизации в наплавленном металле боридов и карбоборидов на основе титана и железа, которые имея значительную свободную энергию образования кристаллизуются в последнюю очередь. Увеличение содержание бора выше 6,0-6,5 % не целесообразно в связи с высокой хрупкостью данных сплавов [6, 9].

Выбор интервалов варьирования титаном основывался на том, что нижний уровень устанавливать менее 4.. .5 % не целесообразно вследствие недостаточного проявления влияния титана на износостойкость сплавов. Так авторы [10, 11] отмечают, что при соотношении Т : С > 4 большая часть углерода связывается в карбиды, помимо этого необходимо обеспечить достаточное содержание титана для формирования боридов (ИВ, Т1В2, [Ре,Т1]В, [Ре,Т1]В2) и карбо-бори-дов ([Ре,Т1]7[СВ]3, [Ре,Т1]23[СВ]6). При выборе верхнего уровня легирования титаном в сплаве руководствовались тем, что он не должен превышать 15 %, поскольку при больших содержаниях ухудшаются как физико-механические (микротвердость вследствие увеличения количества хрупкой эвтектики), так и технологические свойства (высокая жидкотекучесть).

Для нахождения функциональных связей между факторами (х1, х2, х3) и параметрами оптимизации (ИКС, е, К ) использовали методику регрессионного анализа для многофакторных планов, приведенную в работе [12].

Учитывая, что изменялось небольшое количество переменных, был реализован полный факторный эксперимент 23, включающий восемь основных опытов (табл. 2).

В данной ситуации, когда отсутствовала априорная информация о характере влияния легирующих элементов на триботехнические, физико-механические и технологические показатели износостойких материалов системы Ре-С-ТьВ (ИЯС = Р(С; Тц В), е = Р(С; Тц В) и К = F(C; Тц В)), полиномиальную модель подбирали последовательно, начиная с простейшего линейного уравнения до получения высоких значений коэффициентов корреляции [12].

Обработка экспериментальных данных проводилась с помощью регрессионного анализа. При этом уровень (коэффициент) корреляционной линейной связи между экспериментальными и расчетными данными вычисляли на основании выражений [12] (КУР У = ГУ / Х1Х2 х3 = 0,84699 - 0,99302).

Таблица 2 - Матрица планирования полного факторного эксперимента 23 и результаты испытаний

№ Х0 Х\ Х2 Х3 Твердость ИЯС Микротвердость основы Н50, ГПа Микротвердость упрочняющей фазы Н50, ГПа Отн. износостойкость £л Коэф. технол. Ктехн.

Нат. знач. Код. знач. Нат. знач. Код. знач. Нат. знач. Код. знач.

1 1 1,60 -1 5,0 -1 3,0 -1 67-69 8,57-9,09 21,0-22,0 2,80 14

2 1 3,40 +1 5,0 -1 3,0 -1 68-72 - 23,0-25,0 2,93 12

3 1 1,60 -1 15,0 +1 3,0 -1 51-52 6,13-9,65 19,0-23,0 1,47 22

4 1 3,40 +1 15,0 +1 3,0 -1 47-50 3,96-6,13 17,0-25,0 1,66 22

5 1 1,60 -1 5,0 -1 8,0 +1 70-72 - 31,0-34,0 3,14 12

6 1 3,40 +1 5,0 -1 8,0 +1 72-76 6,44 18,92-25,75 3,51 18

7 1 1,60 -1 15,0 +1 8,0 +1 52-55 4,12-6,77 21,0-25,0 1,81 26

8 1 3,4 +1 15,0 +1 8,0 +1 53-55 - 20,0-23,0 1,92 18

Уравнения, характеризующие влияние химического состава (массовое содержание углерода, титана и бора) на физико-механические и эксплуатационные свойства сплавов системы Ре-С-Т1-В, имеют вид:

HRC = 74,306 + 0,2778 • C -1,85-Т1 +1,1667 • Б; (2) еЛ = 2,9372 + 0,111- С - 0,138 • Т + 0,1267 • Б; (3) Ктехн. = 9,8889 - 0,5556 • С + 0,8 • Т + 0,333 • Б. (4)

Анализ результатов исследований

Металлографические исследования (рис. 1), а также анализ физико-механических и эксплуатационных свойств сплавов системы Бе-С-ТьВ в исследуемом факторном пространстве, позволил установить, что структура материалов характеризуется образованием первичных кристаллов на основе железа и титана, избыточной упрочняющей фазой в виде боридов (БеВ2, Т1В, Т1В2, [Бе,Т1]В, [Бе,Т1]В2) и карбидов (Т1С, ре,Т1]С) в зависимости от соотношения элементов, что подтверждается исследованиями [8].

В сплаве 160Т5Р3 обнаружено образование избыточной фазы в виде боридов БеВ2, [Бе,Т1]В и [Ре,Т1]В2 ромбовидной и прямоугольной формы высокой микротвердости Н50 = 21,0-22,0 ГПа. Микротвердость матрицы сплава на уровне Н50 = 8,57-9,09 ГПа позволяет утверждать, что титан принимал активное участие в

д

Рис. 1. Микроструктуры опытных сплавов (х 300):

а - 160Т5Р3; б - 340Т5Р3; в - 160Т15Р3; г - 340Т15Р3; д - 340Т5Р6

формировании этих включений. Он, обладая высоким сродством к углероду, в основе, вероятно, формирует твердую высокодисперсную карбидную фазу Т1С либо [Ре,Т1]С что обеспечивает высокую твердость (67-69 ИЯС) и износостойкость (еЛ = 2,80).

Увеличение содержания углерода с 1,6% до 3,4% в сплавах Т5Р3 (160Т5Р3 и 340Т5Р3) привело к значительному увеличению количества упрочняющей фазы (с 55 до 80 %), а, следовательно, повышению относительной износостойкости до еЛ = 2,93. Однако при этом наблюдается образование свободного углерода на некоторых участках травленого шлифа. В сплавах с содержанием титана 15% в структуре наплавленного металла также обнаружено образование упрочняющей фазы пластинчатой формы высокой микротердости (Н50=18-25 ГПа), при этом её размеры и количество определяются соотношением углерода и бора. С увеличением количества %С твердые включения кристаллизуются более крупной и вытянутой формы. Несмотря на высокие значения микротвердости упрочняющей фазы при низком её количестве (К = 35-45 %) в матрице сплава невысокой микротврдости (Н50 = 3-6 ГПа) достигаются сравнительно низкие показатели агрегатной твердости (47-52 ИЯС), а, следовательно, и износостойкости (еЛ = 1,47-1,66). На основании этого можно сделать вывод, что в износостойких сплавах, эксплуатируемых в условиях изнашивания закрепленным абразивом, содержание титана в сплавах системы Бе-С-Т1-В не должно достигать 15 %. С увеличением массовой доли бора до 6% при содержании титана 15 % (160Т15Р6 и 340Т15Р6) наблюдается увеличение количества пластинчатых включений (К = 60-68%), при этом незначительно увеличивается твердость сплавов (55 ИЯС) и относительная износостойкость (еЛ = 1,811,92). В сплавах с высоким содержанием бора с увеличением массовой доли углерода с 1,6 % до 3,4 % не изменяется количество упрочняющей фазы (70-75 %), однако наблюдается незначительное увеличение твердости (с 70-72 ИЯС до 72-76 ИКС), изменяется их форма и размеры, что, вероятно, может быть вызвано превращением боридов (БеВ2, [Ре,Т1]В, [Ре,Т1]В2) в карбобориды ([Бе,Т1]7[СВ]3, [Ре,Т1]23[СВ]6). Сплавы данной системы характеризуются высокой износостойкостью (еЛ = 3,14-3,51), но в тоже время низкой технологичностью.

Для уточнения типа образующейся упрочняющей фазы с помощью микрорентгено-спектрального анализа определен химический состав сплава по основным легирующим элементам (Бе, С, В, Т1, 81, О) в различных участках микрошлифа поверхности сплава 340Т5Р3 (рис. 2).

Анализ полученных функций (2)-(4) показывает, что зависимости ИЯС = Б(С;Т1;В), еЛ = Б(С;Т1;В) и Ктен = Б(С;Т1;В) описываются кривыми первого порядка, что указывает на прямолинейный характер влияния массового содержания углерода, титана и бора на параметры оптимизации (твердость, относительную изно-

б

а

№ точки В С Б1 Т1 Бе Всего, %

001 23,35 2,62 63,8 10,23 100

002 20,78 4,06 67,94 7,22 100

003 20,11 3,61 68,13 8,15 100

004 4,47 0,84 1,07 0,73 92,58 100

005 6,93 0,53 0,02 0,76 91,76 100

Рис. 2. Результаты точечного микрорентгеноспектрального анализа сплава 340Т5Р3 в заданных точках

Рис. 3. Фрактограмма места излома сплава 340Т5Р3 после испытания на ударную вязкость

состойкость и технологичность сплавов). Углерод и бор входят в уравнения (2) и (3) с положительным знаком, а значит повышают твердость (ИЯС) и относительную износостойкость сплавов системы Бе-С-Т1-В в исследуемом факторном пространстве. При этом коэффициент при боре (1,1667) в выражении (2) в 4,2 раза превышает коэффициент при углероде, а, следовательно, массовое содержание %В оказывает более ощутимое воздействие на агрегатную твердость сплавов, чем содержание %С. Это обусловлено тем, что углерод не входит в состав боридных фаз (БеВ2, Т1В, Т1В2, [Бе,Т1]В, [Бе,Т1]В2), вносящих больший вклад в твердость, чем карбиды. Подобная тенденция наблюдается и для функции (3) относительной износостойкости (еЛ), однако степень влияния бора по сравнению с углеродом умень -шается до величины 1,14. Это подчеркивает практически одинаковое влияние как боридов, карбо-бори-

дов, так и карбидов на износостойкость наплавочных сплавов.

Несмотря на то, что титан участвует в формировании карбидной, боридной и карбоборидной фаз, входит в уравнения (2), (3) со знаком «-», следовательно, способствует уменьшению как твердости, так и износостойкости наплавленного металла в исследуемом факторном пространстве. Однако положительный вклад титана отмечается на технологичность - уменьшается количество трещин и пор (4). Хотя при увеличении его содержания в шихтовом материале наблюдается увеличение жидкотекучести расплавленного металла.

Следует отметить, что углерод значительно снижает коэффициент технологичности, входит в уравнение (4) со знаком «-». Это, вероятно, можно объяснить образованием в наплавленном металле хрупких избыточ-

ных карбидных и карбоборидных фаз высокой микротвердости.

Поскольку максимальные значения твердости (ИКС), относительной износостойкости (еЛ) и технологичности (К ) достигались при различных значениях легирующих элементов, для изучения всего факторного пространства установлены графические зависимости (рис. 4), описывающие влияние двух факторов варьирования на параметр оптимизации при постоянстве третьего. При постоянном массовом содержании бора - 4,5% в сплавах системы легирования Ре-С-ТьВ твердость и относительная износостойкость с ростом содержания титана снижается, что связано с уменьшением количества упрочняющей фазы. Влияние углерода на данные факторы в большей степени отмечается на относительной износостойкости - она увеличивается на 0,2 при росте %С с 1,6 % до 3,2 %. Твердость при увеличении массовой доли углерода при

содержании бора 4,5% по всему факторному пространству остается практически постоянной.

При фиксированном значении бора с ростом содержания титана от 5 % до 15 % технологичность сплавов увеличивается на 60 %. При этом увеличение массовой доли углерода с 1,6 % до 3,4 % вызывает снижение К на 7,5 %. При фиксированных значениях

техн. 7

титана (10 %) и углерода (2,4 %) твердость и относительная износостойкость с ростом массового содержания бора возрастают. Это объясняется тем, что увеличивается количество избыточной боридной и кар-боборидной фаз.

Анализ графических зависимостей показывает, что максимальные значения твердости и износостойкости сплавов системы Ре-С-ТьВ в исследуемом факторном пространстве достигаются при 6 % В, 3,4 % С и 5 % Т (сплав 340Т5Р6), однако высокая хрупкость и пористость данного материала не позволяет исполь-

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рис. 4. Влияние титана и бора на твердость ИКС (а), относительную износостойкость ел (б) и технологичность Ктехн (в)

исследуемых сплавов

в

зовать его для упрочнения корпуса резца дорожной фрезы, эксплуатируемого в условиях интенсивного изнашивания закрепленным абразивом.

Оптимальный сплав должен находится на пересечении гиперплоскостей ИЯС = _Р(С,Т1,Б) и е = ^(С,Т1,Б) с плоскостью К = ^(С,Т1,Б), обеспечивая следующие требования: количество упрочняющей фазы К = 60-70 %, твердость - 63-70 ИЯС. Данный уровень твердости достигается при массовом содержании бора 4-4,5 % и уг -лерода - 2,0-2,5%, обеспечивая достаточный уровень технологичности (К ) наплавочного материала в сово-

у техн/ А

купности с содержанием титана в пределах 8,0-11,0 %. На основании анализа результатов планирования эксперимента для обеспечения высоких физико-механических и технологических свойств износостойкого гетерогенного сплава для условий изнашивания закрепленным абразивом согласно установленным критериям, в качестве оптимального был принят материал, имеющий химический состав: 2,0-2,5 %С; 8,0-11,0 % Тц 4,0-4,5 % Б.

Выводы

1. Экспериментально доказана возможность использования титана в качестве основного легирующего элемента для износостойких наплавочных сплавов, эксплуатируемых в условиях интенсивного изнашивания закрепленным абразивом.

2. Получена линейная регрессионная модель, описывающая влияние химического состава сплавов системы Ре-С-ТьБ в широком диапазоне варьирования факторов (1,6-3,4 %С, 3,0-6,0 %В, 5,0-15,0 %ТГ) на твердость, относительную износостойкость и технологичность наплавленного металла.

3. С помощью графического анализа математических зависимостей ИЯС = ^(С,Т1,Б), е = ^(С,Т1,Б) и Ктенн = Р(С,Т1,Б) исследован вклад факторов варьирования на параметры оптимизации во всем диапазоне факторного пространства. На основании аналитической оптимизации разработан состав шихты порошковой присадки, обеспечивающий в результате аргоно-дуговой наплавки металл с содержанием: 2,0-2,4 %С; 8,0-10,0 % Тц 4,0-4,5 %Б, Ре - остальное, обладающий высокими физико-механическими, эксплуатационными и технологическими свойствами.

Перечень ссылок

1. Попов С. Н. Аналитическое исследование влияния технологических параметров процессов нанесения износостойких покрытий с учетом термодинамической возможности образования упрочняющей фазы / С. Н. Попов, Д. А. Антонюк // Вюник СНУ iм. В. Даля. - 2005. -№ 7. - С. 186-197.

2. Лившиц Л. С. Основы легирования наплавленного металла / Л. С. Лившиц, Н. А. Гринберг, Э. Г. Куркумелли. -М. : Машиностроение, 1969. - 188 с.

3. Шурин А. К. Квазитройная система Fe-TiC-TiB2 /

A. К. Шурин, Н. А. Разумова // Порошковая металлургия. - 1979. - № 12. - С. 60-64.

4. Взаимодействие карбида бора с титаном в условиях термического и плазменного нагрева / [А. Л. Борисова, Ю. С. Борисов, Л. К. Шведова и др.] // Порошковая металлургия. - 1980. - № 9 (213). - С. 47-53.

5. Антонюк Д. А. Способ испытания материалов при изнашивании закрепленным асфальтобетонным абразивом / Д. А. Антонюк // Проблеми трибологй (Problems of Tribology). - 2007. - № 2. - С. 71-76.

6. Данильченко Б. В. Выбор износостойкого наплавленного металла для работы в условиях абразивного изнашивания / Б. В. Данильченко // Сварочное производство. - 1992. - № 5. - С. 31-33.

7. Попов В. С. Металловедческие аспекты износостойкости сталей и сплавов / В. С. Попов, Н. Н. Брыков. -Запорожье: Изд-во В.П.К. «Запорiжжя», 1996. - 180 с.

8. Попов С. Н. Оптимизация химического состава наплавленного металла деталей для работы в условиях абразивного изнашивания / С. Н. Попов // Автоматическая сварка. - 2001. - № 4. - С. 33-35.

9. Астахов Е. А. Исследование процесса фазообразования при детонационном напылении композиционных порошков системы FeTi-B4C / Е. А. Астахов // Автоматическая сварка. - 2003. - № 9. - С. 29-31.

10. Кальянов В. Н. Износостойкость наплавленного металла с повышенной долей карбидов титана / В. Н. Кальянов, А. Н. Петренко // Автоматическая сварка. - 2004. -№ 12. - С. 59-60.

11. Износостойкость наплавленного металла системы легирования Fe-C-Cr-Ti-Mo / [И. А. Рябцев, И. А. Кондратьев, В. Г. Васильев, Л. К. Дорошенко] // Автоматическая сварка. - 2002. - № 4. - С. 48- 51.

12. Ольшанецкий В. Е. О физических подходах к математическому моделированию функциональных связей /

B. Е. Ольшанецкий // Новi матерiали i технологи в мета-лурги та машинобуцуванш. - 2003. - № 1. - С. 80-86.

Одержано 23.02.2009

Уроботi отримано лiнiйну регрестну модель, що описуе вплив хiмiчного складу сплавiв системи Ев-С-Ъ-Б в широкому дiапазонi вартвання чинниюв на фьзто-мехатчт i експлуатацшт властивостi наплавленого металу. На пiдставi графiчного анализу розроблений оптимальний склад шихти порошковой присадки.

В работе получена линейная регрессионная модель, описывающая влияние химического состава сплавов системы Ев-С-П-Б в широком диапазоне варьирования факторов на физико-механические и эксплуатационные свойства наплавленного металла. На основании графического анализа разработан оптимальный состав шихты порошковой присадки.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.