Методология разработки технологий химико-термической обработки на основе моделирования диффузионных процессов, страница 3

На основе трибологического анализа контакта в зубчатых передач,упрочненных ХТО, реализован принципиально новый динамическийподход к расчету на схватывание поверхностей, учитывающий совокупноевлияние на развитие адгезионных процессов геометрических, тепловых инагрузочных факторов.4. Впервыеполученаэкспериментальноитеоретическиобоснованная зависимость углеродного потенциала рабочей среды низкогодавления от температуры процесса.

Определена ведущая реакциядиссоциации ацетилена, одного из основных углеродсодержащих газов,применяемых при вакуумной и ионно-вакуумной цементации.5. Разработанафизическаямодельформированиякарбидной(карбонитридной) фазы при цементации (нитроцементации) комплекснолегированных сталей, учитывающая влияние основных легирующихэлементов:хрома,никеля,вольфрама,молибденаидругихнадиффузионное перераспределение легирующих и насыщающих элементовна протяжении цеметованного (нитроцементованного) слоя, а такжезарождение частиц карбидных (карбонитридных) фаз, их рост и частичноерастворение при циклическом варианте технологического процесса.6.

Установлены закономерности влияния содержания легирующихэлементов,а(нитроцементации)такженатехнологическихмеханизмыфакторовформированияицементацииморфологиюкарбидных (карбонитридных) фаз в комплексно-легированных сталях.7. Разработана математическая модель формирования диффузионныхслоевпривакуумнойцементации(нитроцементации)комплексно-легированных сталей, дающая возможность достоверно прогнозироватьхимический и фазовый состав диффузионных слоев в зависимости отхимического состава стали и технологических факторов процесса:температуры и временной зависимости науглероживающей (азотирующей)способности атмосферы.168.

Разработана методология оптимального выбора способа ХТОвысоконагруженных зубчатых колес на основе оценки контактнойвыносливости упрочненных слоев.Практическая ценность работы заключается в следующем:1. Разработаны критерии оценки технологических возможностейновых способов химико-термической обработки (вакуумных и ионныхцементации и нитроцементации) по обеспечению несущей способностизубчатых колес для заданных условий эксплуатации.2. Реализована в прикладных программных средствах обобщеннаямодель оценки условий эксплуатации и характеристик зубчатых колес,упрочненных путем цементации и нитроцементации, дающая возможностьосуществлятьрасчетнымпутемоптимальныйвыборвариантовтехнологических режимов.

Получены два свидетельства о государственнойрегистрации программ для электронно-вычислительных машин.3. Разработанынаучно-обоснованныерекомендациипосовершенствованию химического состава теплостойких сталей с учетомвлияния их легирования на закономерности карбидообразования прицементации (нитроцементации).4. Предложеныномограммыпроектированияпериодическихрежимов вакуумной цементации зубчатых колес с целью достижениязаданных значений эксплуатационных свойств.5.

На основе расчетного метода проектирования разработанывариантытехнологическихнитроцементацииврамкахрежимоввакуумнойФедеральнойцементациицелевойипрограммы«Исследования и разработки по приоритетным направлениям развитиянаучно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы» по теме«Создание комплекса вакуумных и ионно-вакуумных технологий химикотермическойобработкидеталеймашинснаноструктурированного состояния диффузионных слоев».По результатам работы автор защищает:получением171. Закономерности влияния на сопротивление контактному иизгибному усталостному разрушению, а также заеданию химического ифазового состава диффузионного слоя теплостойких сталей.2.

Расчетную модель адгезионного взаимодействия в зубчатомзацеплении, основанную на решении тепловой и энергетической задач.3. Закономерности диффузионного массопереноса углерода и азотаиз рабочих атмосфер низкого давления, включая ионизированные, внасыщаемые стали.4. Физическую и математическую модель вакуумной цементации(нитроцементации)комплексно-легированныхсталей,учитывающуюобразование карбидных (карбонитридных) фаз разного химическогосостава и морфологии.5. Граничные условия, отражающие закономерности диффузионногомассопереноса углерода и азота из рабочих атмосфер низкого давления,включаяионизированные,внасыщаемыесталиразныхсистемлегирования.6.

Научно-обоснованные рекомендации по оптимальному выборуосновных способов химико-термической обработки высоконагруженыхзубчатых колес: цементации, нитроцементации и азотирования, а также пооптимизациитехнологических(нитроцементации)дляэксплуатационныхсвойств,факторовобеспечениявакуумнойтребуемогоопределяющихцементацииуровнянесущуюосновныхспособностьконкретной зубчатой передачи.Представляемая диссертационная работа выполнялась в ФГУП"Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии"им.И.П.БардинаиМосковскомгосударственномтехническомуниверситете им.

Н.Э. Баумана. На разных этапах работы осуществлялосьвзаимодействиесВсероссийскимнаучно-исследовательскимматериалов.ФГУП"НПЦгазотурбиностроенияинститутом"Салют"иавиационных18Личный вклад автора.Автором выполнен представленный в диссертации анализ факторов,оказывающихвлияниенаработоспособностьвысоконагруженныхзубчатых колес, сформулированы теоретические выводы, разработаны илиуточнены физические и математические модели, которые формализованынепосредственно автором в виде прикладных программ для электронныхвычислительных машин, получены расчетные результаты.

Лично авторомвыполнен представленный в настоящей работе анализ расчетных иэкспериментальныхрезультатов,сформулированытеоретическиеипрактические выводы из них. Также автор участвовал в проектировании наоснове применения разработанных расчетных методов технологическихрежимов вакуумной цементации и нитроцементации.

Автор работыосуществил планирование и принял участие в постановке экспериментов,на основе которых разработаны представленные в работе расчетныемодели, а также в ходе которых проводилась проверка их адекватности.Экспериментальныеаспирантовиисследованиястудентовкафедрыпроводилисьсучастием"Материаловедение"МГТУим. Н.Э. Баумана под руководством профессора д.т.н. Н.М.

Рыжова,доцентов к.т.н. А.Е. Смирнова и Р.С. Фахуртдинова, а также сотрудниковФГУП "Салют"благодарность.иВИАМ, которым авторОтдельноГ.А. ФилипповаиавторблагодаритВ.С. Крапошиназавыражает искреннююпрофессоровценныед.т.н.консультациииметодическую помощь.Апробация работы. Основные результаты и положения диссертациидокладывались и обсуждались на научно-технической конференции попрограмме "Технические Университеты России" (Москва, 1996 г.), на 3-мСобрании металловедов России (Рязань, 1996 г.), на 11-м КонгрессеМеждународной(Флоренция,конференцииорганизацииИталия,1998пог.),"Инновационнаятермическойна2-йобработке(МОТО)Международнойнаучнойдеятельностьпредприятийпо19исследованию, обработке и получению современных материалов исплавов" (Орск, 2011 г.), на международном семинаре МГТУ им. Н.Э.Баумана и Группы компаний "ФИНВАЛ" "Современные методы итехнологии термической и химико-термической обработки изделий ввакууме и в среде защитных газов" (Москва, 2012 г.), на 8-й конференции"Инновационные технологии термообработки" (Москва, 2014 г.), на 13-йМеждународной научно-технической конференции "Новые стали и сплавыи методы их обработки для повышения надежности и долговечностиизделий" (Запорожье, Украина, 2014 г.), на 13-й научно-техническойконференции"Новыеперспективныематериалы,оборудованиеитехнологии для их получения" (Москва, 2014 г.), на международномсимпозиуме "Наука.

Инновации. Техника и технологии: Проблемы,достижения и перспективы" (Комсомольск-на-Амуре, 2015 г.), на научныхсеминарахкафедр"Материаловедение"и"Технологииобработкиматериалов" МГТУ им. Н.Э. Баумана в 2013-2015 г.г.Публикациипотемедиссертационнойработы.Результатыисследования опубликованы в 54 печатных трудах. В том числе: в ведущихрецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК, опубликовано29 статей; получено 3 свидетельства об официальной регистрациипрограмм для ЭВМ; опубликована статья в сборнике научных трудовМГТУ им.