Азотирование сталей со структурой низкоуглеродистого мартенсита для поверхностного упрочнения деталей машиностроения

• Автор: Силина, Ольга Валентиновна
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 142 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1. Аналитический обзор и постановка задачи
1.1. Трение и изнашивание металлов
1.2. Азотирование конструкционных легированных сталей
1.2.1. Формирование азотированного слоя
1.2.2. Основы легирования азотируемых сталей
1.2.3. Совершенствование технологии азотирования
1.3. Низкоуглеродистые мартенситные стали
1.3.1. Структура и свойства НМС
1.3.2. Азотирование НМС
1.4. Постановка задачи
2. Методика экспериментальных исследований
2.1. Материал исследования
2.2. Методика металлографических исследований
2.3. Методика дюрометрических исследований
2.4. Методика дилатометрических исследований
2.5. Методика контроля хрупкости азотированного слоя
2.6. Определение износостойкости и антифрикционных свойств
2.7. Методика рентгеноструктурного анализа
2.8. Методика электронно-микроскопических исследований
2.9. Методика определения механических свойств
3. Исследование азотируемых низкоуглеродистых
сталей мартенситного класса
3.1. Структура и свойства НМС после закалки
3.2. Отпускоустойчивость исследуемых сталей
4. Исследование структуры и свойств азотированных
слоев на НМС
4.1. Структура и толщина слоя
4.2. Твёрдость поверхности
4.3. Распределение микротвёрдости по глубине азотированного слоя
4.4. Хрупкость азотированных слоев
4.5. Износостойкость и антифрикционные свойства
5. Технологический процесс изготовления азотированных
деталей из НМС
5.1. Общие рекомендации по разработке маршрутной технологии изготовления азотированных деталей из НМС
5.2. Разработка технологии азотирования деталей гидротолкателя из стали 10ХЗГНМЮФо,5Т
Выводы
Приложение. Акт освоения
Библиографический список

ВВЕДЕНИЕ
Современное состояние машиностроения требует использования рационально легированных материалов, обеспечивающих повышенную технологичность и конструктивную прочность.
Детали машин, работающие на износ в условиях контактных нагрузок, приходят в негодность из-за развивающихся на поверхности процессов повреждаемости. Решая эту проблему с помощью химикотермической обработки, на производстве чаще всего применяют цементацию и азотирование.
С точки зрения оптимальной технологичности, азотирование более выгодно для изготовления целого ряда деталей, но является длительной операцией. Высокая хрупкость и большая разница между прочностью поверхности и сердцевины, с резким её падением по глубине диффузионных слоёв, не позволяет применять азотированные детали в условиях износа при больших удельных нагрузках. Изменяя состав насыщающей среды, температурно-временные параметры, способ азотирования, добиваются сокращения времени обработки в 2-4 раза. Однако сформировать нехрупкий слой с высокой твёрдостью по всей толщине диффузионной зоны, при этом сократив время насыщения и усовершенствовав технологию азотирования, - это задача, которая до настоящего времени практически не решена. В связи с этим исследования, посвящённые оптимизации и поиску новых систем легирования, следует считать перспективными.
Традиционно применяемые нитралои со структурой сорбита отпуска, основой которого является феррит с низкой плотностью дефектов кристаллического строения, вытесняются более технологичными сталями. Работы Э.С. Цырлина, Ю.М. Лахтина, С.А. Герасимова показали, что азотирование сталей с мартенситной структурой позволяет значительно сократить время насыщения. Анализ литера-

после закалки с повторного нагрева, то существует возможность устранения специальной операции закалки.
4. Структурно-размерная стабильность НМС, закалённых на мартенсит, при нагреве до 500-600°С (в зависимости от химического состава). Низкое содержание углерода и комплексное легирование элементами, затрудняющими рекристаллизационные процессы, способствуют повышению теплоустойчивости низкоуглеродистого мартенсита до высоких температур.
5. Хорошая свариваемость в термоупрочнённом и отпущенном состоянии.
6. Возможность поверхностного упрочнения химикотермической обработкой (азотирование, цементация).
Таким образом, возможность использования НМС в закалённом состоянии, комплексное легирование, повышающее теплоустойчивость и структурно-размерную стабильность при нагреве до 600°С, а также уменьшение количества термических и вспомогательных операций делают целесообразным поверхностное упрочнение этого класса сталей азотированием.
1.3.2. Азотирование НМС
Поскольку низкоуглеродистые мартенситные стали легированы активными нитридообразующими элементами, при их азотировании образуются диффузионные слои, обладающие высокой твёрдостью и износостойкостью [51,58,94].
По азотированию НМС существуют две группы работ, которые принципиально отличаются по характеру использования НМС. Это работы С.А. Герасимова [28,95] и Ю.М. Лахтина [58]. С.А. Герасимов предлагает НМС подвергать азотированию с последующей термообработкой (закалкой и старением). Это [95] позволяет получать