Многокомпонентное диффузионное насыщение изделий из порошковых материалов на основе железа с целью повышения эксплуатационных свойств

• Автор: Чумак-Жунь, Дарья Александровна
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 136 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Хром, кремний и марганец как легирующие элементы

компактных материалов на основе железа

1.2 Особенности многокомпонентного диффузионного насыщения

хромом, кремнием и марганцем изделий из порошковых материалов на основе железа

1.3 Основные способы изменения свойств поверхности

1.4 Методы интенсификации химико-термической обработки

металлов и их влияния на диффузионные процессы

1.5 Выводы, цели и задачи исследования

2 МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Характеристики исходных материалов
2.2 Оборудование, оснастка и технология изготовления
образцов
2.3 Описание технологических процессов изготовления
образцов
2.4 Оборудование и методики исследования структуры
материалов
2.4.1 Микроструктурный анализ
2.4.2 Определение микротвёрдости
2.4.3 Микрорентгеноспектральный анализ
2.5 Оборудование и методики исследования характеристик и свойств
материала
2.5.1 Определение общей пористости
2.5.2 Испытания на изгиб
2.5.3 Испытания на ударную вязкость
2.5.4 Испытания на усталостную долговечность
2.5.5 Трибологические испытания
2.5.6 Испытания на коррозионную стойкость
2.5.7 Испытания на жаростойкость
3 ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ МДН ХРОМОМ, КРЕМНИЕМ И
МАРГАНЦЕМ НА МИКРОСТРУКТУРУ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА
3.1 Структура образцов из порошковых материалов после
проведения многокомпонентного диффузионного насыщения хромом, кремнием и марганцем
3.2 Изучение микроструктуры образцов из порошковых материалов
на основе железа после проведения многокомпонентного диффузионного насыщения хромом, кремнием и марганцем методом рентгеноспектрального анализа

3.3 Влияние различных факторов многокомпонентного диффузионного насыщения хромом, кремнием и марганцем на строение приповерхностного слоя
3.3.1 Формирование диффузионного слоя в зависимости от состава насыщающей смеси
3.3.2 Влияние температуры и времени насыщения на формирование приповерхностного слоя
3.3.3 Влияние вида активатора на формирование диффузионного слоя
3.3.4 Влияние количества активаторов на толщину диффузионного слоя
3.3.5 Определение микротвёрдости образцов после проведения многокомпонентного диффузионного насыщения хромом, кремнием и марганцем
3.4 Выводы
4 ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА ПОСЛЕ ПРОВЕДЕНИЯ МДН ХРОМОМ, КРЕМНИЕМ И МАРГАНЦЕМ
4.1 Механические свойства изделий из порошковых материалов, подвергнутых МДН хромом, кремнием и марганцем
4.2 Трибологические свойства изделий из порошковых материалов, подвергнутых МДН хромом, кремнием и марганцем
4.3 Исследование коррозионной стойкости изделий из порошковых материалов, подвергнутых МДН хромом, кремнием и марганцем
4.4 Жаростойкость изделий из порошковых материалов, подвергнутых МДН хромом, кремнием и марганцем
4.5 Выводы
5 ВОЗМОЖНЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ МДН ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Прогресс науки и техники, повышение эффективности научных исследований, ускорение использования их результатов в народном хозяйстве, быстрейшее внедрение в производство новых материалов и технологических процессов является главным рычагом создания материально-технической базы страны.
Одной из важнейших задач машиностроительной промышленности на современном этапе является повышение надёжности и долговечности деталей машин и инструмента в условиях воздействия высоких температур и давлений, агрессивных сред, переменных нагрузок, вакуума и т.д. Такой комплекс требований удовлетворить созданием новых сплавов методом объёмного легирования не всегда возможно или нецелесообразно с экономической или технологической точки зрения. Помимо этого, из-за дефицита никеля, хрома, молибдена производство коррозионностойких сталей составляет 1% от всей металлопродукции [1,2].
Поэтому представляется целесообразным использовать весь спектр приемов, направленных на совершенствование методов повышения прочностных характеристик деталей, позволяющих осуществлять экономию дефицитных материалов и увеличить ресурс работы узлов и агрегатов.
Одним из направлений современной химико-термической обработки изделий является многокомпонентное диффузионное насыщение порошковых материалов.
Большой вклад в разработку и внедрение в производство многокомпонентных диффузионных покрытий внесли Самсонов Г.В., Горбунов Н.С, Прокошкин Д.А., Дубинин Г.Н., Архаров В.И., Минкевич А.Н., Коломыцев П.Т., Земсков Г.В., Ляхович Л.С. и многие другие советские и зарубежные учёные [3].
Диффузионное насыщение поверхности одним элементом в ряде случаев не может удовлетворять требованиям практики, поскольку не обеспечивает получение изделий с комплексом требуемых

1) изменение структуры поверхностного слоя;
2) нанесение на поверхность нового материала с необходимыми свойствами;
3) изменение состава материала поверхностного слоя, обеспечивающее желаемое формирование свойств.
В первом случае изменение структуры поверхностного слоя, уменьшение его дефектности достигается применением закалки с использованием индукционного нагрева [49,50], плазменной [51], лазерной и электроннолучевой обработки [52], а также различных способов пластического деформирования [53]. При всех достоинствах этих методов (повышение механических свойств, малая энергоёмкость) их возможности ограничены тем, что химический состав поверхности остаётся практически неизменным или меняется незначительно за счёт диффузии элементов либо в направлении «поверхность-сердцевина», либо в обратном, в результате повышение коррозионной стойкости и жаростойкости не наблюдается.
Во втором случае на поверхность изделия наносят покрытия такими способами, как наплавление, напаивание, напыление, осаждение. Для нанесения используются различные материалы: металлы, сплавы,
химические соединения, пластмассы и многие другие материалы [53].
В третьем случае поверхностные слои металла подвергают диффузионному насыщению (химико-термической обработке),в результате которого на поверхности изделий образуется новый, отличающийся от сердцевины сплав.
В последнее время появилось большое количество работ, посвященных различным способам нанесения покрытий [53-63]. При этом наблюдается тенденция исключить применение химико-термической обработки, что не всегда оправдано как с технико-экономической точки зрения, так и с позиции возможности достижения требуемого комплекса свойств. Несмотря на то, что механизмы формирования непосредственно самого покрытия существенно