Поверхостное межфазное диффузионное взаимодействие в высокотемпературных покрытиях на металлах

• Автор: Коршун, Валентин Иванович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Львов
• Количество страниц: 210 c. : ил

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Обзор литературы
1.2. Цель и задачи исследований
, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Математические методы исследований
2.1.1. Аналитические методы
2.1.2. Методы численного решения задач диффузионной кинетики
2.1.3. Унификация численного решения на ЭВМ бинарных многофазных задач типа Стефана
2.2. Методика экспериментальных исследований
, ДИФФУЗИОННОЕ НАСЫЩЕНИЕ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛА, СОДЕРЖАЩЕГО ПРИМЕСИ ВНЕДРЕНИЯ
3.1. Насыщение элементами химически более активными
к примеси внедрения, чем основной металл
3.2. Посдедовательное насыщение
3.3. Насыщение элементами химически менее активными
к примеси внедрения, чем металл основы
, ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ПОВЕРХНОСТНЫХ ДИФФУЗИОННЫХ СЛОЕВ РАЗЛИЧНОГО ФАЗОВОГО СОСТАВА
4.1. Долговечность диффузионных слоев, эксплуатируемых в однофазной области
4.1.1. Долговечность защитных слоев при отсутствии взаимодействия с окружающей средой
4.1.1.1. Слой с постоянной концентрацией
4.1.1.2. Непрерывный ряд твердых растворов
4.1.1.3. Двухфазный слой

4.1.2. Долговечность защитных слоев с учетом
взаимодействия со средой
4.1.2.1. Слой с постоянной концентрацией
4.1.2.2. Непрерывный ряд твердых растворов
4.1.2.3. Двухфазный диффузионный слой
4.2. Долговечность защитных слоев, эксплуатируемых
в многофазной области
4.2.1. Окисление защитных слоев на внешней поверхности
4.2.2. Долговечность защитных слоев для случая диффузии кислорода через окисел
. ДОЛГОВЕЧНОСТЬ БАРЬЕРНЫХ СЛОЕВ
5.1. Долговечность барьерных слоев, эксплуатируемых
в однофазной области
5.1.1. Слой с постоянной концентрацией
5.1.2. Непрерывный ряд твердых растворов
5.1.3. Барьерный слой представлен многофазным составом
5.1.4. Оценка долговечности барьерных слоев
при помощи номограмм
5.2. Долговечность многофазных барьерных слоев
5.2.1. Оптимизация толщины многофазного барьерного
слоя при нанесении защитных слоев
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
П Р И Л О I Е Н И Е I
ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Развитие современного .машиностроения связано с повышением •абочих параметров Стемпература,скорость,механические нагрузки) сдельных узлов машин и механизмов, а также с необходимостью кеплуатации их в условиях воздействия агрессивных сред, что тре-ует улучшения существующих и разработки новых материалов, удовлетворяющих предъявляемым к ним требованиям.
Улучшение свойств конструкционных материалов возможно различный путями. Наиболее эффективным и рентабельным является нанесете диффузионных покрытий. Во многих случаях скорость процессов, ротекающих на внешней поверхности и на границах раздела фаз при :анесении и эксплуатации покрытий, определяет эксплуатационные войства изделий. При этом, зачастую, лимитирующим процессом является диффузия компонентов в рассматриваемой системе. Изучению ки-етики диффузионных процессов посвящены исследования ряда совет-ких и зарубежных ученых: Я.Н.Френкеля, К.П.Гурова, Б.Я.Любова,
.Л.Грузина, Я.Е.Гегузина, С.З.Бокштейна, Б.С.Бокштейна, Г.В.Сам-онова, Г.В.Щербединского, Л.Н.Ларикова, В.Т.Борисова, Б.Зайта, !.С.Даркена, Д.С.Киркалди, Т.Р.Маннинга и др. В тоже время для ря-,а практических важных случаев формирования и эксплуатации поверх-:остных защитных слоев, отсутствуют зависимости, описывающие их инетику. Определение количественных закономерностей пространст-енно-временного перераспределения компонентов в диффузионной зоне : динамики изменения геометрических размеров взаимодействующих фаз, :озволяют оптимизировать параметры процессов нанесения покрытий и пределять их долговечность в условиях эксплуатации. Таким обра-ом, изучение процессов, протекающих на внешней поверхности и на раницах раздела фаз при нанесении и эксплуатации диффузионных :окрытий, является в настоящее время актуальной задачей.

Расчет по формуле (3.11) дал следующие значения констант скорости перемещения границ П и и ; а^э.г-кг8 и
=5,78* 10-''7 м/с* . Нетрудно установить, что скорость перемещения границы Гг более чем в шесть раз превышает скорость перемещения границы П • Это свидетельствует о значительных размерах.обез-углерожеиной зоны, образовавшейся при хромировании (рис.3.1,кривая 4). Для проверки полученных расчетных зависимостей были проведены исследования по хромированию образцов стали 45 при температуре 1223 К из расплава натрия /3/ для различных времен выдержек (от 2 до 10 часов). Измерения микротвердости и ТЭДС образцов

карбидной фазы ( Н(Ч =(1*1,4) «Ю1 н/м ) и обезуглероженной зоны
тт 7 7
( =2,5* 10 * 1,4 10 н/м ) позволили определить их размеры
для соответствующих временных баз (2,4,6,8 и Ю час.)
Значение микротвердости и ТЭДС в покрытии не зависят от времени насыщения. В обезуглероженной зоне эти характеристики изменяются. Так при времени насыщения 2-6 часов, микротвердость в

обезуглероженной зоне изменяется от 2,5.10 н/м на границе с по-

крытием до 1,8*10 н/м в металле основы. При более длительных

выдержках микротвердость составляет (1*1,4)*10 н/м и по толщине обезуглероженной зоны изменяется незначительно. Все это свидетельствует о том, что концентрация углерода под покрытием может изменяться от ферритного до перлитного состава.
По данным измерения микротвердости были построены (рис.3.1) кривые изменения во времени размеров карбидной (кривая I), и обезуглероженной (кривая 2) зон. Здесь же приведены результаты расчетов для соответствующих зон (3-карбида, 4-обезуглероженной). Как видно из рисунка, результаты удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными (с точностью порядка 12 %).
На основании вышеизложенного можно сделать такие выводы:
I. Построен механизм диффузионной кинетики нанесения на стали