Физические и технологические основы метода поверхностного плазменного упрочнения

• Автор: Домбровский, Юрий Маркович
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 338 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

1. Современное состояние теории и практики использования
ПЛАЗМЕННО-ДУГОВОГО НАГРЕВА ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ И ПОВЕРХНОСТНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕЛИ И ПОСТАНОВКИ ЗАДАЧ РАБОТЫ,
1.1. Основные результаты предыдущих исследований
1.2.Заключение. Определение цели и задач работы
2. Оборудование и методики выполнения экспериментальных работ
2.1 .Структура общей методики
2.2.Материалы и образцы для проведения исследований
2.3.Оборудование для поверхностного упрочнения с нагревом
сканируемой воздушно-плазменной дугой
2.3.1.Общая компоновка экспериментальной установки для реализации и исследования процесса плазменного поверхностного упрочнения
2.3.2.Устройство плазмотрона и выбор его конструктивных параметров
2.3.3.Сканирующее устройство для плазменной дуги
2.4,Методика металлографических исследований
2.5.Особенности методики электронной микроскопии
2,6.Методика рентгеноструктурных исследований
2.6.1,Качественный рентгеновский фазовый анализ
2.6.2.Количественный рентгенофазовый анализ
2.7 .Методика определения теплостойкости сталей после плазменного поверхностного упрочнения
2.8.Регистрация термограмм нагрева и охлаждения при плазменно-дуговом упрочнении
2.9.Износостойкость и методы ее определения
2.9.1.Износостойкость в абразивной среде
2.9.2.Изнашивание материалов в паре трения
2.10.Иеследование характеристик механических свойств материалов
2.11.Метрологическое обеспечение при проведении экспериментальных работ
3. Концептуальные положения теплофизики поверхностного упрочнения металлов и сплавов концентрированными потоками энергии (КТО)
4. Теплофизический анализ процесса нагрева металлов и сплавов
сканируемой плазменной дугой (СПД)
5. Физическая природа и структурные особенности процесса упрочнения сталей при нагреве сканируемой плазменной дугой (СПД)
5.1 .Общая характеристика структурной картины упрочненного слоя стали при нагреве СПД
5.2.Специфические особенности тонкого строения и фазового состава упрочненного слоя стали после плазменно-дуговой обработки в
срав нении с другими видам и термоупрочненения
5.3.Влияние исходной структуры стали на эффект ППУ
5.4.Устойчивость структур плазменной закалки к разупрочнению при нагреве
5.5.Влияние скорости охлаждения на структурообразование в стали после
нагрева СПД
5.6 Влияние кратности обработки на результаты закалки с плазменнодуговым нагревом
5.7.0собенноети плазменно-дугового упрочнения легированных
5.8.Вдияние плазменно-дугового нагрева на формирование структуры упрочненного слоя в чугунах
5.9.Физические явления, протекающие в стали при нагреве СПД
5.9.1 Циклический теплоиодвод при нагреве СПД
5.9.2.Роль тепловых напряжений и анизотропии теплового расширения при нагреве СПД
5.9.3.Явление поверхностного легирования железа и стали азотом при
нагреве воздушно-плазменной дугой
5.10.Общая характеристика строения упрочненного слоя и условий его формирования
6. ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЕРХНОСТНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ и СПЕЦИФИКА
ДИФФУЗИОННЫХ процессов при нагреве СПД
6.1 .Особенности химико-термических процессов в железе и стали при нагреве воздушно-плазменной дугой
7. Влияние плазменно-дуговой закалки и поверхностного легирования
НА СВОЙСТВА СТАЛИ
7.1 .Анализ механизмов упрочнения при плазменно-дуговой обработке с позиций структурной теории конструкционной прочности
7.2.Сравнительная оценка влияния плазменно-дугового упрочнения на прочность и пластические свойства стали
7.3.Абразивная износостойкость стали после упрочнения с нагревом сканируемой воздушно-плазменной дугой
7.4.Влияние ППУ на износостойкость пар трения
8. Оборудование и технология термоупрочнения и поверхностного
легирования с нагревом сканируемой ВОЗДУШНО-ПЛАЗМЕННОЙ ДУГОЙ
8.1 .Общие принципы создания оборудования для реализации плазменного поверхностного упрочнения

Наносили плазмохимические упрочняющие покрытия на инструментальные стали 9ХС, ХВГ, Р6М5 [53], Поток низкотемпературной плазмы генерировался в рабочей камере от источника питания ВЧИ—63/5-ИГ, Покрытия толщиной 300-3 ООО нм наносилось из кремнийсодержащих соединений, что повышало стойкость инструмента в 1,5-2 раза.
Имеется информация [54]о возможности поверхностного легирования неметаллическими (С,И,В) и металлическими (Сг,Со, Мл, Мо, №>, V, Т),¥) компонентами при помощи плазменного нагрева. Сообщение не содержит подробностей технологии, однако, из других работ автора [54] известно, что он использует аргоно-плазменную струю косвенного действия для термодиффузионного насыщения из обмазок, содержащих легирующий компонент, В работе подчеркивается ускоряющее действие плазмы на диффузионные процессы при поверхностном легировании, что связано, по мнению автора, с особенностями протекания фазовых превращений в сплавах Ре-С при скоростном нагреве.
Представлены результаты экспериментального исследования поверхностного легирования с использованием потоков высокотемпературной импульсной плазмы [55], Метод позволяет проводить поверхностное легирование металла на глубину 20-45 мкм и обеспечить концентрацию легирующего элемента до 20% по массе, в зависимости от типа и толщины слоя предварительно нанесенного элемента и удельной мощности теплового импульса, для чего применяют высокий уровень плотности энергетического потока (1-6-101ОВт/м2) и малую длительность импульса (15-20 мкс).
Иногда информация об успешном использовании плазмы для упрочнения поверхности носит информационно-рекламный характер. Например, сообщается о разработке технологии плазменной модификации металлической поверхности [56], являющейся окончательной операцией упрочнения поверхности и придания ей высоких твердости и износостойкости. По сообщению