Разработка технологии диффузионного упрочнения поверхности сталей бором и хромом

• Автор: Кошелева, Елена Алексеевна
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 165 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОДНОКОМПОНЕНТНОЕ И МНОГОКОМПОНЕНТНОЕ ДИФФУЗИОННОЕ НАСЫЩЕНИЕ СТАЛЕЙ

1.1 Общие сведения о химико-термической обработке

1.2 Обзор методов химико-термической обработки

1.3 Борирование сталей

1.3.1 Влияние состава стали на процесс диффузионного насыщения бором

1.4 Диффузионное хромирование

1.5 Многокомпонентное насыщение металлами и неметаллами

1.5.1 Борохромирование

1.5.2 Боротитанирование
1.6 Термоциклическая обработка
1.7 Совмещение химико-термической обработки с термоциклической обработкой
ГЛАВА 2 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ
2.1 Материалы и оборудование
2.2 Методика химико-термической и химико-термоциклической обработки
2.3 Методика исследования структуры образцов
2.4 Методы исследования структуры и состава диффузионных слоев
2.5 Методика испытаний на коррозионную стойкость
2.6 Определение механических свойств
2.7 Оптимизация состава насыщающей смеси для диффузионного борохромирования сталей
ГЛАВА 3 СТРУКТУРА И СВОЙСТВА СТАЛЕЙ ПОСЛЕ ДИФФУЗИОННОГО НАСЫЩЕНИЯ БОРОМ И БОРОМ СОВМЕСТНО С ХРОМОМ
3.1 Изотермическая химико-термическая обработка стали
3.1.1 Насыщение поверхности сталей бором
3.1.2 Насыщение поверхности сталей бором и хромом
3.1.3 Механические свойства борохромированных слоев
3.2 Химико-термоциклическая обработка
3.3 Выбор компонентов насыщающей смеси для комплексного диффузионного борохромирования
Выводы
ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА СОСТАВА НАСЫЩАЮЩЕЙ СМЕСИ ДЛЯ ДИФФУЗИОННОГО БОРОХРОМИРОВАНИЯ СТАЛЕЙ
4.1 Компоненты насыщающей смеси для диффузионного борохромирования сталей
4.2 Ограничения
4.3 Определение оптимального состава насыщающей смеси для диффузионного борохромирования при условиях изотермического изменения температуры
4.3.1 Определение аналитической зависимости свойств борохромированных слоев, полученных при изотермических условиях, от состава насыщающей смеси
4.3.2 Анализ влияния отдельных компонентов насыщающей смеси на свойства диффузионного покрытия стали методом ХТО и определение пределов его оптимального содержания в смеси
4.3.3 Определение оптимального состава насыщающей смсси для диффузионного борохромирования стали при изотермических условиях

4.4 Определение оптимального состава насыщающей смеси для диффузионного борохромирования при условиях циклического изменения температуры

4.4.1 Определение аналитической зависимости свойств борохромированных слоев, полученных при условиях циклического изменения температуры, от состава насыщающей смеси
4.4.2 Анализ влияния отдельных компонентов насыщающей смеси на свойства диффузионного покрытия стали методом ХТЦО и определение пределов его оптимального содержания в смеси
4.4.3 Определение оптимального состава насыщающей смсси для диффузионного борохромирования стали при термоциклических условиях

4.5 Сравнение результатов оптимизации состава обмазки для диффузионного борохромирования в изотермических и термоциклических
условиях насыщения
4.6 Предложения по техническому применению разработанной технологии упрочнения поверхности сталей диффузионным борохромированием и промышленные испытания
Выводы
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

Механическая обработка борохромированных слоев 1 и 2 типов нежелательна, в случае ее неизбежности может быть осуществлена доводка, либо притирка; при этом припуск на обработку не должен превышать 15-20 мкм. Подобная обработка слоев 3 типа в большинстве случаев практически не отражается на свойствах стали.
В работе [22] проводили последовательное насыщение бором и хромом. В результате было получено двухслойное покрытие, верхняя часть которого представляла собой гемиборид хрома Ст2В толщиной 35-50 мкм, а затем - моно- и гемиборид железа. Общая толщина слоя при этом достигала 120-150 мкм. При данном способе насыщения- повышается как нагрузочная способность диффузионного слоя, так и его коррозионная стойкость, которая приближается, либо превосходит коррозионную стойкость аустенитной стали 12Х18Н10Т. В данном случае при диффузионном борировании предварительно получали боридный слой с максимальным содержанием БеВ в слое. При последующем насыщении хромом получался поверхностный слой, состоящий из гемиборида хрома, который образовался при реакции гемиборида железа с хромом. При этом содержание моноборида железа в слое значительно снижалось, либо отсутствовало.
1.5.2 Боротитанирование
Диборид титана Т1В2 имеет высокие микротвердость (34000 МПа), износо- и коррозионную стойкость, а также удовлетворительную теплостойкость и высокую стойкость в расплавах цветных металлов. Моноборид титана ТлВ незначительно уступает дибориду в твердости (30000-32000 МПа), но превосходит его в пластичности и коррозионной стойкости.
Диаграмма состояния бор - титан приведена на рисунке 1.7 [82]. Согласно этой диаграмме, конгруэнтно плавится диборид титана, моноборид титана образуется по перитектической реакции.