Повышение эксплуатационных свойств конструкционных сталей химико-термической обработкой с использованием пастообразных карбюризаторов

• Автор: Романенко, Анна Геннадьевна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 128 с. : ил.

Введение

Глава 1. Химико-термическая обработка сталей

1.1. Общие сведения

1.2. Цементация сталей

1.3. Азотирование сталей

1.4. Нитроцементация сталей. Цианирование

1.5. Поверхностное диффузионное легирование сталей и сплавов

1.6. Оценка влияния структуры и фазового состава сталей до и после ХТО на их

изнашиваемость

Глава 2. Материалы, технологии, установки и методы исследования

2.1. Сведения о материалах, служащих объектами изучения в диссертационной работе

2.2. Оборудование и технологии
2.3. Определение химического состава исследуемых сплавов и покрытий проводились на оптико-эмиссионном спектрометре «FoundryMate» серийный №3746А производства фирмы «BAIRD» (США) и др. приборами

2.3.1. Спектрометр «FoundryMate»
2.4. Методы исследования и оборудование
2.5. Рентгеноструктурный и микрорентгеноспектральный анализы
2.6. Оптическая, электронная и растровая микроскопия
2.7. Измерение геометрических параметров поверхности
2.8. Другие методы исследования
2.9. Метод внутреннего трения
2.10. Математическое планирование эксперимента и обработка
экспериментальных данных
Глава 3. Результаты исследований по повышению эффективности ХТО конструкционных материалов (сплавов на основе железа)
3.1. Исследования по улучшению эксплуатационных свойств стали 40X13 нитроцементацией карбюризатором на основе сажи (аморфного углерода с азотосодержащими добавками)

3.2. Исследование цементации и оптимизация состава науглероживающей среды стали Х
3.3. Исследование дополнительного легирования хромоникелевых сталей комплексом элементов Мп+Бі+Ті на формирование микроструктуры и свойств цементованных слоев
3.4. Изучение влияния добавок метана и аммиака на кинетику взаимодействия
эндотермической атмосферы с образцами из армко-железа
Глава 4. Цианирование в условиях выживания. Модернизация ХТО обработки..
4.1. Дополнительная химико-термическая обработка стали (24...25)ХГТ с использованием углеродо-азотистых карбюризаторов
4.2. Структура и свойства конструкционных сталей после двухкомпонентного
диффузионного упрочнения на основе бора
Выводы
Библиографический список
Приложения (копии актов внедрения)

Введение.
Развитие современного машиностроения требует обеспечения повышенного срока службы узлов трения и инструмента на уровне новых рабочих параметров машин, аппаратов, приборов и режущих инструментов, работающих в более широком диапазоне температур, в особых условиях окружающей среды, с более высокими скоростями и давлениями и при постоянно действующих требованиях снижения трудоемкости изделий.
Эффективным средством повышения эксплуатационных свойств конструкционных сталей является нанесение диффузионных покрытий на рабочие части деталей машин и инструмента усовершенствованными технологиями химико-термической обработки (ХТО). Однако различие в структуре, фазовом составе и физико-механических свойствах между материалом диффузионного покрытия и сталью приводят к преждевременному удалению покрытия за счет абразивного изнашивания, что приводит к снижению работоспособности рабочих поверхностей упрочненного материала.
Разработка новых и усовершенствование уже существующих процессов, обеспечивающих получение на поверхностях трения покрытий с прогнозируемыми свойствами, позволит существенно увеличить применение таких методов создания многофункциональных (износо- и коррозионно-стойких, антифрикционных и др.) покрытий, как электрофизические и химико-термические (газофазные и твердофазные с замкнутым рабочим циклом без выброса вредных газов в атмосферу). Возможно значительное повышение эксплуатационных свойств деталей, инструментов и узлов трения машин и механизмов в различных отраслях машиностроения за счет применения новых материалов, многофункциональных покрытий и технологий, а также комбинированных методов обработки сопряженных поверхностей.
В этой связи представляется важным повышение работоспособности
деталей, узлов и инструмента, новыми и усовершенствованными технологиями
ХТО, в частности, нитроцементации, цианирования и др. Объем применения
диффузионных покрытий в машиностроении пока остается все еще ограниченным.
Однако расширение сферы выше указанных покрытий ограничивается из-за

Нитроцементацию применяют для получения как тонких, так и толстых до (1,5...2,5) мм упроченных слоев.
Г азовая нитроцементация в условиях массового и крупносерийного производства так же, как и газовая цементация, может быть полностью механизирована и автоматизирована и поэтому является совершенным процессом, чем цианирование в расплавленных цианистых солях.
Состав и толщина нитроцементованных слоев. Химический состав нитрослоя зависит как от среды, в которой происходит процесс, так и от температуры.
Повышение температуры приводит к уменьшению содержания азота в слое, а содержание углерода, в зависимости от среды, либо непрерывно возрастает, либо возрастает только до определенной температуры, а потом несколько уменьшается (рис. 1.12).

/V' Г' /

О 0,5 С,№% б)
Рис. 1.12 Влияние температуры цианирования на содержание углерода и азота в цианированном слое: а - газовая нитроцементация в смеси 50% СО+ 50% МНз; б - жидкостное цианирование в ванне с 50% ЫаСЫ
Глубина нитроцементованного слоя с повышением температуры всегда возрастает (рис. 1.13).