Электролизное борирование реверсированным током конструкционных сталей

• Автор: Афанасьев, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 311 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Условные обозначения

Введение
Глава 1. Предпосылки и направления совершенствования электролизного борирования конструкционных сталей
1.1. Анализ существующих способов термохимического упрочнения сталей на основе борирования

1.2. Кинетика диффузионных процессов при насыщении металлов

1.3. Свойства расплавленных солевых систем на основе борного ангидрида

1.4. Пути интенсификации диффузионного насыщения сталей

Глава 2. Разработка способа насыщения сталей бором при электролизе

расплавов постоянным и реверсированным током
2.1. Оборудование для электролизного борирования постоянным и
реверсированным током
2.1.1. Схемы электролизного упрочнения сталей и сплавов из расплавов борсодержащих солей
2.1.2. Контакторные установки реверсирования тока при электролиз-
ном борировании
2.1.3. Установки бесконтактного реверсирования тока
2.2. Исследование влияния периодов реверсирования постоянного
тока на толщину диффузионного слоя
2.3. Соотношение анодных и катодных промежутков при электро-
лизном борировании и их влияние на толщину диффузионного слоя
2.4. Исследование термодинамики электролизного борирования
2.5. Поляризационные исследования электродных процессов при
электролизном борировании

2.6. Осциллографические исследования катодного процесса при бо-рировании стали реверсированным током
2.7. Исследование влияния плотности тока на скорость диффузионного насыщения бором
2.8. Математическое моделирование катодных процессов при электролизном борировании
Глава 3. Разработка высокопроизводительных режимов и способов
диффузионного насыщения сталей бором, цирконием, 133 хромом и танталом
3.1. Электродные процессы при электролизе расплава буры с окислами циркония, хрома и тантала
3.2. Исследование катодной и анодной поляризации при электролизе борцирконийсодержащих электролитов
3.3. Исследование влияния плотности тока и состава расплава на производительность диффузионного насыщения стали бором и цирконием
3.4. Определение оптимальных режимов диффузионного бороцир-конирования реверсированным током
3.5. Разработка методов интенсификации диффузионного насыщения сталей
Глава 4. Исследование структуры и свойств диффузионных слоев
4.1. Структура и свойства диффузионных борированных слоев
4.2. Структура и свойства диффузионных слоев, полученных при комплексном насыщении сталей бором, цирконием, хромом, танталом
4.3. Влияние температуры и состава среды на толщину диффузионных слоев
4.4. Микротвердость диффузионных слоев
4.5. Рентгеноструктурный анализ диффузионных слоев на стали, полученных электролизным методом
4.6. Диффузия бора в стали при электролизном борировании из
расплавов.
Глава 5. Технологические и коррозионные свойства диффузионных
слоев
5.1. Микрохрупкость диффузионных слоев
5.2. Износостойкость диффузионных слоев в условиях статических
и динамических нагрузок
5.3. Испытания упрочненных образцов на усталостную прочность
5.4. Окалиностойкость диффузионных слоев на сталях, полученных на основе комплексного насыщения бором, хромом, цирконием
и танталом 22В
5.5. Коррозионная стойкость диффузионных слоев на стали 45
Глава 6. Реализация результатов проведенных исследований
6.1. Производственное внедрение результатов проведенной работы
и определение их экономической эффективности
6.2. Разработка высокоэффективных способов упрочнения деталей
машин
6.3. Разработка рациональных технологических схем диффузионного упрочнения и восстановления стальных деталей
Общие выводы
Литература
Приложения

1.3. Свойства расплавленных солевых систем на основе борного ангидрида.
При электролизном борировании металлов формирование диффузионного слоя и его свойства зависят от электрохимических процессов, протекающих в расплавленных электролитах в приэлектродных пространствах и обусловленных строением расплава при данной температуре.
По современным представлениям, разработанным ЯМ. Френкелем,
O.A. Есиным, М.И. Темкиным, В.А. Пазухиным и другими [118, 136-139], расплавленные соли и окислы представляют собой системы, состоящие из ионов. М.И. Темкин [136] разработал теорию ионного строения солей на основании представлений о совершенном ионном растворе. По его теории в этом растворе так же, как и в идеальном, ионы статистически равномерно распределены по всему объему смеси - расплава. Однако в распределении их сохраняется определенная упорядоченность за счет взаимодействия ионов разного знака. В.А. Пазухин [138] на основании этих представлений описал структуру расправленного криолита.
Теория совершенного ионного раствора не учитывает особенностей каждого иона, величины заряда, его размеров, поляризуемости, а также наличия в расплаве ковалентных связей. Энергетическая неравноценность ионов одинакового знака приводит к возникновению в расплаве группировок ионов, т.е. к упорядоченности в распределении ионов одного знака [136, 137, 140]. Это не учитывается теорией совершенных ионных растворов. Когда различие в поляризационных свойствах ионов одного знака особенно велики, вокруг иона, обладающего большой поляризационной силой, располагаются ионы противоположного знака, образуя самостоятельные единицы - комплексные ионы. В роли комплексообразователей чаще всего выступают катионы малых размеров, имеющие большой заряд, такие как В3+, Si4+, Ti4+, А13т и т. д. Появление самостоятельных группировок создает в то же время благоприятные условия для проявления внутри них ковалентной связи, что в