Поверхностная графитизация конструкционных сталей при двухступенчатой нитроцементации

• Автор: Летова, Оксана Владимировна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 146 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ГРАФИТИЗИРОВАННЫЕ СТАЛИ: СВОЙСТВА, ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ И МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ
ГРАФИТА В СТРУКТУРЕ СТАЛИ
1.1 Свойства графитизированных сталей и области их использования
1.2 Условия образования графита в структуре стали
1.3 Графитизация поверхностных слоев стальных изделий
посредством цементации и нитроцементации
1.4 Выводы. Направление исследований
ГЛАВА 2 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Стали для исследования. Технология изготовления и химикотермической обработки образцов
2.2 Методика определения состава, структуры и свойств нитроцементованных слоев
2.3 Математическое планирование эксперимента и обработка
экспериментальных данных
ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ НАСЫЩАЮЩЕЙ СРЕДЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОВЫШЕННЫХ СОДЕРЖАНИЙ АЗОТА И УГЛЕРОДА В ДИФФУЗИОННЫХ СЛОЯХ НИТРОЦЕМЕНТОВАННЫХ СТАЛЕЙ
3.1 Выбор компонентов высокоактивной пасты для двухступенчатой нитроцементации сталей
3.2 Оптимизация состава нитроцементующей пасты на основе сажи и желтой кровяной соли и режимов насыщения стали
3.3 Темная сетка (темная составляющая) в структуре нитроцементованных сталей и ее использование для поверхностной графитизации
3.4 Выводы
ГЛАВА 4 СВОЙСТВА СТАЛЕЙ С ГРАФИТИЗИРОВАННЫМИ 90 ПОВЕРХНОСТНЫМИ СЛОЯМИ
4.1 Влияние характеристик графитизированных слоев на образование

пленки твердой смазки на поверхности
4.2 Закалка графитизированных сталей
4.3 Износостойкость и стойкость против схватывания графитизированных слоев стали
4.3.1 Испытание образцов из стали 40 с графитизированными слоями
на изнашивание при трении без смазки
4.3.2 Износостойкость графитизированных сталей в условиях

трения со смазкой
4.3.3 Абразивная износостойкость поверхностных слоев графитизированных сталей
4.3.4 Экономическая эффективность
4.4 Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ

Актуальной задачей, стоящей перед современным машиностроением, является повышение надежности деталей машин и оборудования, работающих в условиях недостаточной смазки или вовсе без таковой. Высокие нагрузки на рабочие поверхности таких деталей и неблагоприятное сочетание свойств контактирующих материалов создают большую вероятность схватывания трущихся поверхностей, ускорения изнашивания деталей или даже заедания сопряжений. Эта задача решается путем использования в таких сопряжениях деталей, изготовленных из антифрикционных материалов, имеющих низкий коэффициент трения и малую склонность к схватыванию, главным образом из серых, ковких и высокопрочных чугунов. Такие свойства чугунов обеспечиваются наличием в их структуре графита, который выполняет роль твердой смазки на
поверхностях трения.
Однако чугунные детали имеют меньшую прочность, чем детали, изготовляемые из конструкционных сталей, поэтому представляется целесообразным использовать для таких деталей материалы, сочетающие хорошие антифрикционные свойства чугуна и высокую прочность стали. В качестве таких материалов традиционно использовались высокоуглеродистые графитизированные стали, часть углерода в которых представлена в виде мелкодисперстных включений графита. Процесс графитизации этих сталей (получение «черного излома») отличается очень большой длительностью и дороговизной, поэтому графитизированные стали не нашли широкого применения.
Предпринимались попытки получения графитисодержащих слоев на поверхности стальных деталей путем их цементации с образованием графита в диффузионных слоях. Однако известные способы поверхностной графитизации, состоящие в длительном науглероживании с последующим

Рисунок 2.1 - Схема установки для нитроцементации образцов:
1 — образец; 2 — азотисто-углеродное покрытие; 3 — древесно-угольный карбюризатор (наполнитель); 4 — контейнер; 5 - крышка контейнера; 6 — песочный затвор; 7 - теплоизоляционный кожух; 8 - корпус печи; 9 -крышка печи; 10 - электронный потенциометр; 11 - термопара; 12 -нихромовый нагреватель (открытая спираль)
Закалку образцов до и после нитроцементации проводили с нагревом в той же печи с использованием контейнера, в который насыпались образцы без защитного покрытия и без герметизации. После нагрева и необходимой выдержки (1 ...2 ч) контейнер извлекали из печи и образцы из него высыпали в закалочный блок (в воду или в масло).
Отпуск образцов после закалки проводили в муфельной лабораторной электропечи ТП-2 на металлических поддонах, охлаждение после отпуска проводили в воде.