В дисертації представлені наукові основи теорії і практики тривимірної растрово-електронномікроскопічної стереофрактографії. Вони грунтуються на комп'ютерній фотограмметричній обробці стереозображень, побудові та стереолого-стереометричній оцінках цифрових моделей фрактографічних поверхонь. Теоретично і практично обгрунтовані принципи фрактальності в механіці руйнування. Експериментальними дослідженнями і математичним моделюванням визначено оптимальний хімсклад виготовлених лопаток дробометальних апаратів.

  Скачати повний текст

Розв'язано науково-прикладну задачу підвищення якості виливків прокатних валків модифікуванням їх осьової зони, що забезпечує покращання їх фізико-механічних і експлуатаційних властивостей. На підставі результатів проведених наукових і експериментальних досліджень розроблено високоефективну технологію внутрішньоформенної обробки чавунів графітизувальним модифікатором оптимального складу для валків з пластичним і кулястим графітом, механічні й експлуатаційні властивості яких перевершують аналогічні властивості валків, виготовлених за серійними технологіями. Запропоновано й експериментально обгрунтовано застосування математичної моделі твердіння чавунного прокатного валка за умов введення плавкого модифікатора. Наведена модель описує стан елементів зазначеної системи після заповнення ливарної форми та після модифікування, а також її стан та теплові процесі, які в ній відбуваються. За допомогою розробленоої моделі є можливим моделювання процесу тверднення розплаву за різних варіантів конфігурації модифікатора, діаметра валка, теплофізичних властивостей металу та ливарної форми. Наведено алгоритм розрахунку процесу твердіння виливка, реалізованого як комп'ютерної програми. Відзначено, що обробка розплавів запропонованим графітизувальним модифікатором дозволяє підвищити механічні та службові властивості матеріалу валків, утилізувати відходи, які раніше не використовувалися.

  Скачати повний текст

Встановлено оптимальні склади зарядів реакційних камер для диференційованого графітизувального, карбідостабілізувального та сфероїдизувального модифікування чавуну в ливарній формі. Досліджено особливості нових перспективних конструктивно-технологічних варіантів виготовлення двошарових і двобічних виливків із зносостійкого білого й ударостійкого високоміцного або сірого чавунів диференційованим модифікуванням вихідного сірого або білого чавунів у ливарній формі. Встановлено функціональні залежності основних показників якості двошарових і двобічних чавунних виливків від технологічних параметрів процесу модифікування рідкого металу в реакційних камерах ливникової системи ливарної форми.

  Скачати повний текст

Дисертація присвячена розробці зносостійкого хромистого чавуну та технології виробництва з нього литих мелючих куль діаметром 80...100мм підвищеної стійкості. Розроблено критерії експлуатаційної стійкості для литих мелючих куль. Вивчено вплив основних легуючих елементів С, Сr та Mn на властивості зносостійкого чавуну, а також Mn, Si, Ni та Ti на структуру та властивості мелючих куль з чавуну ИЧ280Х15. З врахуванням вимог, що пред'являються, та з використанням встановлених залежностей розроблено чавун марки ИЧ280Х15Г4Т для литих мелючих куль діаметром 80...100мм, а також режим їх термічної обробки. Для одержання щільних якісних відливків, підвищення виходу придатного литва, механізації та автоматизації процесу розроблена спеціальна технологія лиття мелючих куль у металевих формах з накладанням на метал, що кристалізується, вібрації та відцентрових сил. Результати роботи пройшли промислове випробування і рекомендовані до впровадження у промисловість України.

  Скачати повний текст

Уперше для чавуну типу ИЧХ16НМФТ, закристалізованого з різними швидкостями охолодження, вивчено кінетику та побудовано ізотермічні та термокінетичні діаграми розпаду переохолодженого аустеніту, показано спадкоємний зв'язок кінетики фазових перетворень у твердому стані з вихідною литою структурою дослідженого чавуну. Досліджено закономірності структуроутворення у високотемпературній і проміжній області температур розпаду переохолодженого аустеніту досліджених високохромних чавунів типу ИЧХ16НМФТ. Установлено взаємозв'язок між структурними параметрами та механічними властивостями в литому та термообробленому станах. Виявлено, що у процесі ударно-абразивного зносу чавуну типу ИЧХ16НМФТ відбуваться перерозподіл легуючих елементів, що призводить до структурних змін та зміцнення чавуну. Показано, що максимальна зносостійкість забезпечується термічною обробкою з ізотермічною витримкою у бейнітній області температур. Проведено порівняльні випробування чавуну з вмістом хрому 16 % і 21 % та запропоновано рекомендації з оптимізації складу й режимів термічної обробки для одержання бейнітної фази високохромистих чавунів.

  Скачати повний текст

Створено технологію плазмового напилювання зносостійких покриттів економнолегованими матеріалами на основі порошків з відходів механічної обробки валкових чавунів. Досліджено структуру та морфологію порошків зі шламів валкових чавунів і встановлено їх технологічну придатність для газотермічного напилювання зносостійких покриттів без додаткового подрібнення. Виялено неоднорідність порошків зі шламів хромонікелевих валкових чавунів за хімічним складом та структурою. Запропоновано їх визначення як механічної суміші частинок з різним змістом і морфологією карбідних фаз. Вперше враховано вплив структурної неоднорідності чавунних порошків на умови їх плазмового нагрівання, а також структуру та фазовий склад покриттів. Виявлено принципові розбіжності у формуванні структури плазмових покриттів, напилених порошками високохромистих чавунів та їх механічними сумішами з порошком міді. Вперше досліджено триботехнічні характеристики композиційних плазмових покриттів з механічних сумішей порошків валкових чавунів з порошками нікелевого сплаву, що самофлюсуються, і міді.

  Скачати повний текст

З використанням результатів досліджень та положень нерівноважної термодинаміки і синергетики розроблено наукові засади синтезу ЛКМ зі значним комплексом функціональних властивостей.

  Скачати повний текст

Робота присвячена вивченню потенційних можливостей формування фізико-механічних властивостей середньомідистих чавунів як нового класу литих композитних трибоматеріалів. Встановлено, що в чавунах з компактним графітом, які містять 6,0...8,0% мас. міді, утворення високомідистої epsilon-фази відбувається у вигляді оболонки навколо кристалів графіту. Показано, що при холодній пластичній деформації за умов всебічного нерівномірного стиснення, середньомідисті чавуни такого складу характеризуються високим запасом пластичності та здатністю до механічного зміцнення. Розроблено механізм холодної пластичної деформації середньомідистих чавунів, в основу якого покладено особливості взаємодії структурних складових з різними механічними параметрами (металічна матриця (легована система Fe-C) + C(графіт) + epsilon-фаза). Основним ефектом такої взаємодії є виключення явища істотного графітного шарування чавуну.

  Скачати повний текст

Уперше вивчено кінетику та побудовано ізотермічну діаграму розпаду переохолодженого аустеніту для чавуну з вмістом хрому 21,0 - 21,41 %. У структурі матриці, що сформувалася під час ізотермічного загартування у бейнітній області, виявлено аустеніт різного генезису, що відрізняєтья за параметром гратки та вмістом вуглецю. Термічна обробка й ударно-абразивний знос призводить до того, що мікронапруги та щільність дислокацій у структурі фериту зростають. Установлено, що рівень твердості чавуну з вмістом хрому 21,0 - 21,41 % визначається ступенем легованості продуктів розпаду аустеніту, сумарним вмістом кремнію та марганцю, кількістю та ступенем легованості залишкового аустеніту, а також ступенем легованості хромом і молібденом евтектичного карбіду. На підставі даних щодо розподілу легувальних елементів, залежності рівня твердості, структурних параметрів і тривалості ізотермічної витримки оптимізовано склад економнолегованого чавуну (289Х19ГНМ) за високих значень твердості. Вивчено вплив різних температур нагріву на структуру та властивості чавуну з вмістом хрому 21,0 - 21,41 %. Установлено, що повторний нагрів призводить до повного розпаду залишкового аустеніту, формування фериту, максимально близького до рівноважного, зниження мікротвердості продуктів розпаду аустеніту й евтектичного карбіду. Вивчено механічні властивості економнолегованого високохромистого чавуну 280 Х19ГНМ за вихідного стану та після термічної обробки.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Досліджено взаємозв'язок між параметрами структури Fe - C - Mn сплавів, легованих карбідоутворювальними елементами, та їх експлуатаційними властивостями за умов тертя ковзання (межового та сухого) за різних навантажень та швидкісних параметрів, а також дії від корозійного середовища. Статистично й аналітично проаналізовано одержані експериментальні дані, а також результати експлуатаційних випробувань. Одержано адекватні математичні вирази у вигляді поліномів, що описують вплив варійованих легувальних елементів на механічні та триботехнічні властивості сплавів. Установлено, що досліджувані сплави за умов сухого та межового тертя не поступаються, а у визначеному діапазоні навантажувально-швидкісних характеристик перевершують зносостійкість зазначених сплавів. Досліджено продукти зношування та шари матеріалу, розташовані безпосередньо біля зони тертя. Запропоновано гіпотезу про закономірності руйнування цих сплавів за умов тертя ковзання з урахуванням впливу структурно-фазового складу та навантажувально-швидкісних параметрів. На підставі результатів лабораторних й експлуатаційних випробувань запропоновано конкретні рекомендації стосовно структури та властивостей, які повинен мати сплав для досягнення високої зносостійкості у визначеному діапазоні навантажувально-швидкісних параметрів з урахуванням умов тертя ковзання.

  Скачати повний текст

Досліджено питання одержання модифікованого шару дискретної будови на виробах з чавуну за допомогою плазмової поверхневої обробки. Визначено режими такої обробки, що дозволяють досягти умов необхідної модифікації поверхневого шару чавунів з різною формою графіту за рахунок реалізації надшвидкісного загартування з твердого (без оплавлення поверхні) або нерідкого (з оплавленням поверхні) станів. Установлено, що найбільш висока твердість на сірому та високоміцному чавунах досягається за плазмової обробки з оплавленням поверхні, а найбільш висока зносостійкість і тріщиностійкість - під час обробки без оплавлення на високоміцному чавуні й з оплавленням на сірому чавуні. Виконано математичне моделювання напруженого стану дискретних модифікованих шарів, що дозволяє визначити їх будову. Показано, що оптимальне співвідношення зносостійкості та тріщиностійкості відбувається у випадку, коли відстань між модифікованими шарами становить половину їх ширини, а базовою схемою обробки повинно бути плазмове модифікування без оплавлення поверхні, коли в поверхневому шарі виникають залишкові стискальні напруження. На підставі результатів комплексних досліджень структури й експлуатаційних властивостей чавунів за дискретної плазмової обробки розроблено нові способи модифікації чавунних виробів типу броньових плит, валків, напрямних металорізальних верстатів.

  Скачати повний текст

Визначено межові концентрації легульвальних елементів у виливках з урахуванням умов термоциклічних і механічних навантажень, що дозволяє підвищити механічні й експлуатаційні властивості виливків у порівнянні з ланцюгами з високолегованих сталей Х18Н9Т, Х18Н10Т, які використовували раніше. Одержані закономірності дозволили керувати структурою та властивостями виливків з метою підвищення їх механічних й експлуатаційних властивостей. Досліджено вплив термоциклічних і механічних навантажень на експлуатаційні властивості (зносостійкість, жаростійкість, жароміцність) ланцюгів і змичок з чавунів, легованих хромом й алюмінієм і не містять нікелю. Обгрунтовано технологію їх лиття для цементної промисловості.

  Скачати повний текст

Розглянуто питання підвищення працездатності різальних змінних пластин з кераміки у процесі обробки поліпшених і загартованих сталей та чавунів високої міцності за рахунок розробки та створення нових конструкцій багатошарових пластин, що поєднують зносостійкість різальної кераміки з міцністю твердосплавної підкладки. Запропоновано новий підхід щодо розробки багатошарових пластин підвищеної зносостійкості, який полягає у тому, що основним показником якості визначення величини термічних напружень у процесі виготовлення та експлуатації пластин є термомеханічна сумісність компонентів та їх часткове співвідношення. Розроблено конструкцію шаруватої різальної пластини, яка містить низку нових відмінних ознак, що дозволяє підвищити працездатність інструменту та розширити область його застосування - використовувати у разі ударних навантажень і чорновій обробці матеріалів.

  Скачати повний текст

Встановлено загальні закономірності та принципи формування метастабільних станів і цілеспрямованого використання керованих деформаційних фазових перетворень (мартенситних, динамічного деформаційного та термо-деформаційного старіння та ін.) у керуванні механічними й експлуатаційними властивостями сталей і чавунів різного функціонального призначення. На базі наукових положень, проведених системних досліджень впливу хімічного складу та різноманітних обробок на структуру, фазові перетворення та властивості, розроблено економічні (які не містять дефіцитних компонентів Ni, Mo, V, Nb) метастабільні сплави: високоміцні, корозійностійкі та жаростійкі сталі, зносостійкі сталі та чавуни з підвищеними фізико-механічними й експлуатаційними властивостями. З використанням обгрунтованого принципу гетерогенізації аустеніту та інших положень розроблено способи та технології термічної, термо-деформаційної, хіміко-термічної обробок для керування фазовими перетвореннями та властивостями розроблених і низки стандартних конструкційних, інструментальних і зносостійких сталей і чавунів, поверхневих шарів, що дають змогу істотно підвищувати їх механічні та експлуатаційні характеристики. Показано можливості створення деформаційної метастабільності в проектованих та у стандартних сталях і чавунах, які широко застосовуються за рахунок використання під час термобробки систематизованих фізико-хімічних чинників і механізмів стабілізації та дестабілізації аустеніту.

  Скачати повний текст

Науково обгрунтовано розробки в галузі металознавства, які забезпечують вирішення важливої науково-технічної проблеми підвищення довговічності деталей обладнання шляхом розвитку наукових основ формування структури та властивостей зносостійких чавунів у процесі їх легування хромом, термічного оброблення та під час випробувань на зношування. Виявлено особливості формування структури в низькохромистих чавунах, знайдено нову термокінетичну умову стабілізації карбідної фази для даних чавунів. Теоретично розвинуто дифузійну модель перетворення аустеніту в залізовуглецевих сплавах. Розроблено нові склади марганцевистих чавунів з підвищеною зносостійкістю, виявлено дестабілізацію евтектичного цементиту в чавуні 200Г5Х2ТЛ за охолодження. Доведено, що розроблений чавун 200Г5Х2ТЛ має найбільшу ударно-абразивну зносостійкість серед великої групи сплавів.

  Скачати повний текст

Удосконалено основні принципи структуроутворення та методи керування властивостями фосфористих чавунів для литих заготовок деталей машин, які працюють за умов циклічних навантажень і підвищених температур. Встановлено загальні закономірності та принципи формування мікроструктури чавунів з пластинчастим і кулястим графітом залежно від ступеня їх легуванння фосфором і впливу масштабного чинника. Встановлено, що фосфідна евтектика у кількості 1 - 6 % набуває значення зміцнювального структурного складника та підвищує міцність, твердість, зносо- та термостійкість, а також оброблюваність фосфористих чавунів. Виявлено, що негативний вплив фосфідної евтектики на пластичні властивості та циклічну тріщиностійкість менш значний у порівнянні з дією зростаючої кількості фериту, розмірів його зерен і графіту. Запропоновано комплексну систему керування властивостями чавунів, яка включає аналітичне визначення необхідних характеристик структурних складників і технологію їх одержання. На підставі наукових положень та проведених систематичних досліджень впливу фосфору та металургійних чинників на структуру та властивості чавунів розробено їх економнолеговані зразки різних класів. З урахуванням одержаних результатів взаємозв'язку характеристик структурних складників і властивостей фосфористих чавунів розроблено способи та технології їх плавлення, легування, модифікування, термічної обробки та поверхневого зміцнення, що дозволило забезпечити необхідний рівень механічних та експлуатаційних властивостей деталей машин. Одержані зразки фосфористих чавунів, способи та технології їх виготовлення та зміцнення поверхонь тертя впроваджено у виробництво.

  Скачати повний текст

Сформульовано та реалізовано новий підхід щодо проектування та виробництва нових зносостійких чавунів на підставі принципу цілеспрямованого використання деформаційних метастабільних станів аустеніту та деформаційних фазових перетворень у процесі експлуатації, що дозволяє виключати легування дорогими легуючими компонентами (Ni, Mo, W) та за допомогою економічних складів сплавів досягати підвищеного рівня механічних та експлуатаційних властивостей. Вперше показано, що параметрами нетрадиційних термічних обробок (ступінчастого гартування, багатократного відпуску) можна ефективно управляти ступенем метастабільності аустеніту та кінетикою деформаційних фазових перетворень для підвищення комплексу механічних та експлуатаційних властивостей. Встановлено, що домінуючим фактором у формуванні зносостійкості чавунів метастабільним аустенітом є кінетика деформаційних фазових перетворень і об'єм твердих фаз у поверхневому шарі у процесі зношування. Показано, що за допомогою вмісту недорогих і доступних легуючих елементів і режимів термічної обробки можна у широких межах управляти фазовим складом, кінетикою деформаційних фазових перетворень і властивостями чавунів, а за оптимальних параметрів досягати підвищеного їх рівня. Встановлено аналітичні залежності між інтенсивністю мартенситоутворення в процесі випробувань та інтенсивністю ударно-абразивного зношування, зносостійкістю чавунів та кількістю твердих фаз, що утворилися у поверхневому шарі. Встановлено вплив збільшення утворення мартенситу деформації у поверхневому шарі під впливом абразивних частинок у процесі зношування на підвищення зносостійкості чавунів.

  Скачати повний текст

Досліджено механізми руйнування конструкційних матералів для склоформувального інструменту. З метою комплексної оцінки працездатності матеріалів розроблено методологію, яка містить стандартні та спеціально розроблені методи досліджень. З використанням розробленої моделі переміщення в'язкого розплаву виявлено, що руйнування інструменту обумовлено термохімічною ерозією, складовою якої є ерозійне зношування поверхневих шарів металу. Установлено закономірності впливу хімічного складу та структурних факторів на показники механічних і службових властивостей сплавів. Показано з'язок між концентрацію напружень на кінцях графітових включень, утворенням мікрозон пластичної деформації та властивостями чавунів і графітизованих сталей. Визначено перспективні напрямки підвищення опору руйнуванню легованих сталей та сплавів на нікелевій основі за умов в'язких агресивних середовищ і механічних навантажень. З'ясовано межові концентрації основних і легувальних елементів та розроблено економнолеговані склади чавунів, графітизованих та легованих сталей для виготовлення склоформувального інструменту з підвищеним терміном експлуатації, а також нікелеві та мідно-нікелеві сплави для відновлення та зміцнення інструменту.

  Скачати повний текст

Вперше детально досліджено вплив легування фосфором в широкому концентраційному інтервалі на опір зношуванню та деякі інші фізико-механічні властивості гамми перлітних чавунів. На основі експериментальних підходів з застосуванням металофізичних методів структурних досліджень виявлено існування швидкісних інтервалів та інтервалів контактних навантажень, за яких зносостійкість фосфористих чавунів забезпечується не високою твердістю фосфідних евтектичних включень, а їх здатністю перерозподілитися на поверхні тертя у вигляді тонких прошарків (до 5 мкм), орієнтованих за довжиною у напрямку тертя. Вперше для гетерогенного матеріалу, а саме чавунів з фосфідною евтектикою, з застосуванням теорії спалахів розраховано їх температуру (з урахуванням параметрів шорсткості реальних поверхонь тертя) та показано можливість її наближення до температури плавлення евтектичних виділень. Розроблено механізм впливу фосфідних включень на зносостійкість фосфористих чавунів та оптимізовано їх хімічний склад з метою мінімізації зносу в інтервалі швидкостей і контактних тисків 0,2 - 0,5 м/с та 0,5 - 5 МПа відповідно.

  Скачати повний текст