Азотирование поверхностно легированных сталей

• Автор: Шарлат, Елена Сергеевна
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 231 c. : ил

Глава I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Влияние легирующих элементов на формирование азотированного слоя на армко-железе

1.2. Природа прочности азотированного слоя

1.3. Комбинированная химико-термическая обработка стали

1.3.1. Азотирование стали, предварительно легированной алюминием

1.3.2. Титаноазотирование

1.3.3. Хромоазотирование

1.3.4. Свойства комбинированных покрытий

1.4. Обобщение результатов литературного обзора. Постановка задачи исследования

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ

ЭКСПЕРИМЕНТОВ

2.1. Обоснование выбора сталей для исследований
2.2. Диффузионная металлизация
2.2.1. Титанирование
2.2.2. Хромирование
2.2.3. Алитирование
2.2.4. Ванадирование
2.2.5. Титаноалитирование
2.3. Конструкция и схема установки для азотирования
2.4. Методики проведения экспериментов
2.4.1. Металлографический анализ
2.4.2. Электронномикроскопический метод
2.4.3. Микрорентгеноспектральный анализ
2.4.4. Фазовый рентгеноструктурный анализ

2.5. Методики проведения механических испытаний
2.5.1. Определение твердости и микротвердости
2.5.2. Определение механических характеристик
при комнатной температуре
2.5.3. Испытания на износостойкость на машине Шкода-Савин
2.5.4. Абразивная износостойкость
2.5.5. Износостойкость при гидроабразивном изнашивании
2.5.6. Определение пластичности диффузионных слоев
2.5.7. Исследование коррозионной стойкости
2.5.8. Точность измерений и оценка ошибок опытов
Глава 3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ОБРАЗОВАНИЯ
ДИФФУЗИОННОГО СЛОЯ ПРИ АЗОТИРОВАНИИ ПОВЕРХНОСТНО ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ
3.1. Принципы математического моделирования процессов химико-термической обработки
3.2. Моделирование процесса азотирования армко-железа, предварительно поверхностно легированного титаном
3.3. Моделирование процесса азотирования армко-железа, предварительно поверхностно легированного хромом
Глава 4. АЗОТИРОВАНИЕ СТАЛЕЙ, ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ПОВЕРХНОСТНО ЛЕГИРОВАННЫХ КАРБИДООБРАЗУЮЩИМИ ЭЛШЕНТАМИ
4.1. Азотирование титанированных покрытий
4.1.1. Кинетика титаноазотирования
4.1.2. Строение и фазовый состав титаноазотированного покрытия
4.1.3. Твердость титаноазотированных покрытий
4.1.4. Влияние стравливания поверхностного слоя и термообработки на свойства титаноазотированного слоя

4.2. Азотирование ванадированных покрытий
4.2.1. Кинетика азотирования ванадированных покрытий
4.2.2. Строение и фазовый состав азотированных ванадированных покрытий
4.2.3. Твердость ванадированного покрытия после азотирования
4.3. Азотирование хромированных покрытий
4.3.1. Кинетика хромоазотирования
4.3.2. Структура и фазовый состав хромоазотированного слоя
4.3.3. Твердость хромоазотированных покрытий
Глава 5. АЗОТИРОВАНИЕ СТАЛЕЙ, ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ЛЕГИРОВАННЫХ НЕКАРБИДООБРАЗУЮЩИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
5.1. Азотирование алитированных сталей
5.1.1. Кинетика алюмоазотирования
5.1.2. Строение и фазовый состав алюмоазотиро-ванных покрытий
5.1.3. Твердость алюмоазотированных покрытий
5.2. Азотирование титаноалитироваяных покрытий
5.2.1. Кинетика азотирования титаноалитированных покрытий
5.2.2. Структура и фазовый состав титаноалитированных покрытий до и после азотирования
5.2.3. Твердость титаноалюмоазотированного покрытия
Глава 6. СВОЙСТВА КОМБИНИРОВАННЫХ ПОКРЫТИЙ
6.1. Износостойкость покрытий
6.1.1. Исследование износостойкости покрытий
на машине Шкода-Савин
6.1.2. Абразивная износостойкость
6.1.3. Гидроабразивная износостойкость

вес образцов стали І2ХІ8Н9Т с хромонитридным слоем был соответственно в 2,1; 3,0 и 4,9 раза, а образцов сплава ХН35ВТ в 1,8;
2,3 и 4,5 раза меньше, чем у тех же сталей без химико-термической обработки.
Стабильность хромонитри.дного слоя сталей І2ХІ8Н9Т и ХН35ВТ исследовали при температурах 700, 800 и 900 °С и длительности выдержки до 2000 часов на воздухе. Поверхностная микротвердость слоя у стали І2ХІ8Н9Т после выдержки 2000 часов при 800 °С составляла 8200 МПа и была близка к твердости этого слоя до старения.
Коррозионная стойкость аустенитных сталей с хромонитридным слоем испытывалась в различных условиях. При коррозионных испытаниях образцов в 25/&-ном растворе НЫ02 при 20 °С за 1300 часов потери веса образцов стали І2ХІ8Н9Т с хромонитридным слоем составила 0,18 г/м2, а у образцов сплава ХН35ВТ с той же обработкой 0,40 г/м2 , что соответственно в 3,1 и 1,7 раза меньше, чем у тех же сталей без химико-термической обработки. Диффузионное хромирование с нитридизацией обеспечивает высокую коррозионную стойкость аустенитных сталей. Склонность к термической усталости при испытании по циклу температур 650-700 °С - вода (20 °С) у исследованных сталей с хромонитридным слоем была меньше, чем после азотирования тех же сталей. Образцы с хромонитридным слоем выдержали более 20 циклов без образования микротрещин в слое.
Предел текучести у стали І2ХІ8Н9Т с хромонитридным слоем равен 27,2 МПа и при 500 °С - 16,2 МПа, что соответствовало уровню прочности этой стали после обычной термической обработки.
У сплава ХН35ВТ с хромонитридным слоем наблюдалось некоторое увеличение предела текучести при 20 и 650 °С - 364 и 325 МПа соответственно (по сравнению с той же сталью после обычной термообработки - 327 и 318 МПа).