Низкотемпературное азотирование легированных сталей через нанооксидный барьер

• Автор: Шестопалова, Лариса Павловна
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 197 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССОВ ХТО ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН И
ИНСТРУМЕНТА

1.1 Физико-химические закономерности азотирования

1.1.1 Система железо-азот

1.1.2. Особенности насыщения железа и стали азотом

1.2. Механизм образования азотированного слоя на железе и сталях

1.2.1. Влияние продолжительности азотирования

1.2.2. Влияние температуры азотирования

1.2.3. Влияние легирующих элементов на формирование азотированного слоя

1.3. Эксплуатационные свойства азотированных сталей
1.3.1. Твердость азотированного слоя
1.3.2. Износостойкость азотированного слоя
1.3.3. Коррозионная стойкость
1.4. Анализ способов низкотемпературного азотирования конструкционных и высокохромистых легированных сталей
1.4.1. Классическое газовое азотирование при радиационном нагреве
1.4.2. Регулируемые процессы газового азотирования
1.4.3. Азотирование сталей в плазме тлеющего разряда (ионное азотирование)
1.4.4. Оксиазотирование - существующие варианты, их применение и недостатки
1.4.4.1. Влияние предварительного окисления на азотирование
Выводы по главе
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ПОСЛЕДОВ АЛИЯ
2.1. Хромсодержащие легированные стали, их свойства и применение
2.1.1. Конструкционные стали для азотирования
2.1.2. Азотирование высокохромистых сталей

2.2. Методики проведения экспериментальных исследований
2.2.1. Металлографический анализ
2.2.2. Фазовый рентгеноструктурный анализ
2.2.3. Микрорентгеноспектральный анализ и электронно-растровая микроскопия
2.2.4. Электрографический метод исследования
2.3. Методика исследования физико-механических свойств
2.3.1. Дюрометрический анализ
2.3.2. Исследование износостойкости
2.3.3. Испытания на абразивный износ
2.3.4. Определение коррозионной стойкости
2.3.5. Методика коррозионно-электрохимических исследований
Выводы по главе
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ОКСИДНОГО И АЗОТИРОВАННОГО СЛОЕВ НА ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЯХ
3.1. Закономерности взаимодействия в системах металл
3.2. Механизм образования оксидных пленок на металлах
3.3. Кинетика процесса окисления
3.4. Модели формирования модифицированного слоя в хромитсых сталях при ХТО в разделенных атмосферах аммиака и воздуха
3.4.1. Формирование оксидной пленки в атмосфере воздуха
3.4.2. Формирование модифицированного слоя в атмосфере аммиака
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ОБОРУДОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ АЗОТИРОВАНИЯ В РАЗДЕЛЕННЫХ АТМОСФЕРАХ ВОЗДУХА И
АММИАКА
4.1. Контроль параметров процесса
4.1.1. Метод контроля процесса по оценке степени диссоциации аммиака при изменении электрофизических параметров газа
4.1.2. Метод оценки динамики роста слоя оксидов и его состава прямым изменением электрических параметров упрочняемого материала
4.1.3. Система контроля окислительного потенциала атмосферы

4.2. Установка с программным управлением процессами ХТО
Выводы по главе
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРОЕНИЯ И СВОЙСТВ УПРОЧНЕННЫХ СЛОЕВ
5.1. Исследование строения и свойств упрочненного слоя стали 20X3МВФ

5.1.1. Микроструктура и фазовый состав модифицированного слоя стали 20X3 МВФ
5.1.2. Влияние азотирования на микротвердость упрочненного слоя
5.1.3.Износостойкость и изменение геометрии азотированной поверхности
5.2. Исследование строения и свойств упрочненного слоя стали 40X13
5.2.1. Микроструктура и фазовый состав модифицированного слоя стали 40X13
5.2.2. Особенности структуры нитридов железа (е- фазы), сформированных на поверхности
5.2.3. Влияние азотирования через оксидный барьер на микротвердость упрочненного слоя
5.2.4. Исследование износостойкости стали 40X13
5.2.5. Исследование коррозионно-электрохимических свойств
5.2.6. Фрактографический анализ поверхности трения
5.3. Азотирование быстрорежущих инструментальных сталей
5.3.1. Исследование фазового состава и свойств быстрорежущей стали Р6М5 после азотирования через оксидный барьер
Выводы по главе
ГЛАВА 6. ВНЕДРЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН И ИНСТРУМЕНТА
Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

для малоазотистых нитридных фаз Ре3М, Ре.41 и покрытий смешанного карбонитридного состава типа Ре3(ЫС), Ре2(ЫС) [70].
Нитридные фазы с оптимальными свойствами локализуют пластические деформации, возникающие в процессе взаимодействия с контактирующей поверхностью, и препятствуют развитию процесса разрушения материала. Это определяет повышение износостойкости азотированных сталей.
Лучшей износостойкостью обладают нитридные поверхностные зоны с максимальной пластичностью Ре3И, Ре4Н, Ре2-з(КС).
На легированных сталях (ниграллоях) в нормальных условиях максимальное сопротивление изнашиванию достигается при формировании на поверхности однослойного покрытия на основе зон внутреннего азотирования (рис. 1.10). В случае агрессивной среды лучшее сопротивление изнашиванию отмечается на покрытии с пластичной поверхностной карбонитридной зоной на основе Рез(Р1С).
С точки зрения 2-го требования большое значение имеет склонность нитридов к взаимодействию с кислородом.
Износ, мкм
Рис. 1.10. Зависимость интенсивности износа от времени азотирования и
толщины ни-фидной зоны:
1 - 2 ч, 580°С, е-фаза - 1 мкм, е+у'-фазы - 11 мкм; 2 - 4ч, 580°С, в-фаза - 5 мкм, в+у' - 17 мкм; 3 - 12 ч, 580°С, е-фаза - 30 мкм, в+у'-фазы - 30 мкм; 4-24 ч, 580°С, в-фаза - 80 мкм, е-'-фазы - 25 мкм.