Формирование структуры поверхностного слоя легированных сталей под воздействием электрического тока при высокотемпературной обработке

• Автор: Паульс, Вячеслав Юрьевич
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 162 с. : ил.

1. ПРОБЛЕМА ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ДЕТАЛЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО МАШИНИНОСТРОЕНИЯ

1.1. Условия работы и долговечность деталей тракторов и сельскохозяйственных машин

1.2. Применение электромагнитного воздействия для улучшения поверхностных характеристик деталей машин

1.2.1. Насыщение поверхности деталей легирующими элементами

с использованием электрического тока

1.2.2. Влияние магнитного поля на эксплуатационные свойства и фазовые превращения в сталях

1.2.3. Электроэрозионная обработка

1.2.4. Термоэлектрическая обработка низколегированных

сталей

1.3. Постановка задач исследования

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Химический состав, форма и размеры исследованных образцов
2.2. Металлографические и механические испытания
2.3. Коррозионные испытания
2.4. Установка и режимы ТЭО
2.5. Послойный рентгенофлюоресцентный анализ
3. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ОБРАЗЦОВ ПОСЛЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА ПРИ
ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОБРАБОТКЕ
3.1. Результаты механических испытаний образцов
3.1.1. Микротвердость нормализованных лабораторных
образцов
3.1.2. Микротвердость и износ закаленных лабораторных
образцов

3.1.3. Регрессионный анализ влияния параметров ТЭО на коэффициент упрочнения
3.2. Результаты испытаний образцов на коррозионную стойкость
3.3. Распределение легирующих элементов в поверхностном слое подвергнутых ТЭО образцов
3.4. Результаты металлографических исследований
3.4.1. Сталь 00Ю1
3.4.2. Сталь 40Ю1
3.4.3. Сталь 40ХЮ
3.4.4. Сталь 30Г2
3.4.5. Сталь 60С2
3.4.6. Сталь 38Х2Н2М
3.4.7. Сталь 38Х2Н2МА
3.4.8. Сталь 38Х2МЮА
3.4.9. Сталь Р18
4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО
ТОКА НА МЕТАЛЛ ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
4.1. Анализ причин поверхностного упрочнения легированных
сталей
4.2. Модель воздействия электрического тока на металлический сплав
при высокотемпературной обработке
5. АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ
5.1. Повышение долговечности деталей тракторов в результате высокотемпературной обработки электрическим током
5.2. Способ нанесения антифрикционных покрытий
5.2. Воздействие электрического тока при высокотемпературной обработке на детали оборудования для тепловой обработки крови
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
Актуальность. На сегодняшний день большая часть сельскохозяйственных машин, автомобилей и тракторов выходит из строя по причине износа их трущихся деталей. Следствием являются простои сельскохозяйственной техники, большие затраты на ремонт и изготовление запасных частей, а также на покупку новых дорогостоящих деталей. Повысить износостойкость можно в результате увеличения твердости поверхности, при этом большое значение придают характеристикам поверхности контактирующих слоев.
Рост цен на металлы и сплавы, из которых изготовляются быстроизнашивающиеся детали узлов трения, необходимость повышения их работоспособности и надежности, ухудшающаяся экологическая обстановка и другие факторы актуализировали разработку новых ресурсосберегающих и экологически чистых технологий машиностроения, способствующих повышению поверхностных характеристик контактирующих деталей машин и продлению срока их службы.
Интерес к повышению физико-механических свойств материалов электромагнитным воздействием проявился давно, еще в начале прошлого века, и время от времени то угасал, то вновь оживлялся. В связи с чем, наряду с классическими методами, применяемыми для упрочнения деталей машин, такими как химико-термическая обработка, поверхностное пластическое деформирование, наплавка или в дополнение к ним появились новые технологии, многие аспекты которых изучены еще недостаточно полно и нуждаются в дальнейшей разработке. Причем возможность электромагнитного воздействия на физико-химические свойства сплавов вытекает из самой природы металлической связи и позволяет глубже понять фундаментальные соотношения между составом, структурой и характеристиками материалов. Поэтому работа имеет актуальность как с практической, так и с научной точек зрения.

облегчением ее в обслуживания.
1.3. Постановка задач исследования
Приведенный краткий обзор литературных данных показал, что применение электрического нагрева при химико-термической обработке приводит к ускорению процессов насыщения поверхности стали легирующими элементами за счет ускорения диффузионных процессов, улучшению поверхностных характеристик обрабатываемых материалов, изменению структуры и состава диффузионного слоя.
Обработка импульсным магнитным полем влияет на содержание легирующих элементов в поверхностном слое, на фазовые превращения в сталях, повышает пластичность одновременно с повышением прочности, ускоряет диффузионные процессы.
В то же время процессы, происходящие в материалах под действием электромагнитных сил, изучены еще недостаточно полно. Практически отсутствуют данные о распределении легирующих элементов по толщине слоя, упрочненного высокотемпературным воздействием электрического тока. Крайне немногочисленны исследования структуры этого слоя после ТЭО. Поэтому целью настоящей работы явилось исследование комплекса физико-химических характеристик поверхностных слоев легированных сталей, после воздействия электрического тока при высокотемпературной обработке.
Для осуществления цели поставлены следующие задачи:
1. Разработать адаптированную к производственным условиям установку для термоэлектрической обработки электропроводящих материалов.
2. Выполнить экспериментальные исследования по упрочнению промышленных и синтезированных сталей за счет воздействия электрического тока при высокотемпературной обработке в различных термодинамических условиях.