Закономерности формирования градиентных структурно-фазовых состояний при электровзрывном науглероживании и карбоборировании металлов

• Автор: Багаутдинов, Азиз Явдетович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 154 с. : ил.

Глава 1 Формирование структурно-фазовых состояний и свойств поверхностных слоев металлов при электровзрывном легировании
1.1 Упрочнение и защита поверхности металлов двухкомпонентным электровзрывным легированием
1.2 Поверхностное легирование металлов с использованием концентрированных потоков энергии

1.2.1 Возможности интенсификации химико-термической обработки металлов

1.2.2 Способы легирования поверхности с использованием концентрированных потоков энергии

1.2.3 Элекгровзрывное легирование - новый способ

обработки металлов

1.3 Анализ работ по электровзрывному легированию

1.3.1 Теплофизические и гидродинамические процессы воздействия импульсных плазменных струй на поверхность металлов
1.3.2 Структурно-фазовое состояние и свойства поверхности металлов после воздействия концентрированных потоков энергии

1.3.3 Физические особенности электровзрывного легирования металлов

1.4 Цель и задачи исследования
Глава 2 Материалы, электровзрывная установка
и методика исследований
2.1 Материалы для проведения исследований процессов электровзрывного легирования металлов
2.2 Лабораторная установка для получения импульсных гетерогенных
плазменных струй из продуктов электрического взрыва проводников 57 2.3 Режимы обработки, методы исследования структурно-фазовых состояний и свойств зоны легирования
Глава 3 Структурно-фазовые состояния и свойства поверхности металлов после однокомпонентного легирования железа н никеля
3.1 Оптическая микроскопия и микротвердость модифицированных слоев: системы железо-углерод; никель-углерод; никель-бор
3.2 Рентгенографическое исследование модифицированной зоны никеля после науглероживания в различных режимах
3.3 Электронная микроскопия поверхности
3.3.1 Науглероживание железа: рельеф поверхности,
фазовый состав и дефектная субструктура
3.3.2 Исследования науглероженной зоны никеля
3.3.3 Мезоструктурный уровень модификации никеля
после элекгровзрывного борирования поверхности
3.4 Выводы
Глава 4 Структурно-фазовые состояния и свойства поверхности после двухкомпонентного электровзрывного легирования металлов
4.1 Особенности рельефа поверхности железа и никеля
после электровзрывного карбоборирования
4.2 Карбоборирование железа и никеля: изменение фазового состава
и дефектной субструктуры по глубине зоны легирования
4.2.1 Оптическая микроскопия и микротвердосгь модифицированной зоны
4.2.2 Электронно-микроскопические исследования
4.3 Упрочнение и защита поверхности инструментальной стали комплексным электровзрывным легированием и нанесением покрытий
4.4 Выводы

Глава 5 Анализ некоторых особенностей физических процессов
при электровзрывном легировании
5.1 Моделирование тепломассопереноса через границу плазма-расплав при науглероживании железа и никеля
5.2 Перегрев облучаемой поверхности металлов
при высокоинтенсивных режимах обработки
5.3 Выводы
Заключение
Список литературы

лась дендритной, а вблизи поверхности - равноосной. Известно, что морфология фронта кристаллизации определяется критерием устойчивости а Я где в - градиент температуры на границе расплава, а Я - скорость продвижения фронта кристаллизации. Этот параметр уменьшается при переходе от плоского фронта к ячеистому, от него - к дендритному и от дендритного - к равноосному. Проведенные оценки для случая обработки при пороговой интенсивности воздействия, еще не вызывающей выплеска расплава, показали, что для меди и никеля параметр устойчивости фронта кристаллизации был в 4-5 раз ниже, чем для железа К еще более заметному отличию данного параметра может приводить усиление конвективного теплопереноса и, следовательно, увеличение градиента температуры на границе оплавления при вскипании расплава железа вследствие его перегрева под давлением пучка.
Параметр устойчивости сильно меняется по глубине слоя расплава, спадая от границы оплавления к поверхности. Эго качественно поясняет смену морфологии фронта кристаллизации науглероженных слоев железа. Помимо температурного переохлаждения в этом случае играет роль также и концентрационное переохлаждение, а также затухание конвективного перемешивания после окончания импульса воздействия и уменьшение обусловленного им высокого градиента температуры на фронте кристаллизации.
Конвективные процессы перемешивания расплава в процессе обработки приводили к выравниванию распределения легирующей добавки по глубине зоны оплавления. При науглероживании металлов это проявлялось тем заметнее, чем больше было химическое сродство металла к углероду и наглядно отражалось в распределении микротвердосги модифицированных слоев по глубине (рисунок 4).
В модифицированных легированием поверхностных слоях металлов действовали остаточные напряжения. После науглероживания железа - это благоприятные с практической точки зрения напряжения сжатия, которые зависели от интенсивности воздействия и достигали величины 690± 230 МПа [57]. В то же время при электровзрывном алитировании титана в зоне легирования наблюдали образование поперечных трещин, причина которых могла быть в возникновении рас-