Исследование графитизации кремнистых сталей при цементации в карбонатно-сажевых карбюризаторах

• Автор: Летов, Сергей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 118 с. : ил.

ГЛАВА 1. ГРАФИТИЗАЦИЯ СТАЛИ. СВОЙСТВА И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ГРАФИТИЗИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

1.1. Условия образования графита в сталях

1.2. Влияние кремния и других легирующих элементов и примесей на графитизацию сталей

1.3. Свойства и области применения графитизированных сталей

1.4. Выводы

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Выбор сталей для исследования. Технология изготовления и цементации образцов

2.2. Методика определения состава, структуры и свойств цементованных слоев

2.3. Математическое планирование эксперимента и обработка экспериментальных данных

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

ГРАФИТИЗАЦИИ КРЕМНИСТЫХ СТАЛЕЙ ПРИ НАУГЛЕРОЖИВАНИИ

3.1. Карбюризатор для насыщения сталей до высоких содержаний углерода
3.2. Влияние режимов цементации на эффективность графитизации кремнистых сталей
3.3. Влияние предварительной закалки на графитообразование при науглероживании кремнистых сталей

ГЛАВА 4. СВОЙСТВА КРЕМНИСТЫХ СТАЛЕЙ С
ГРАФИТИЗИРОВАННЫМИ ПОВЕРХНОСТНЫМИ СЛОЯМИ
4.1. Влияние режимов графитизации на твердость и ударную вязкость кремнистых сталей
4.2. Исследование стойкости графитизированных слоев против износа и схватывания
4.3. Повышение надежности деталей тормозных устройств автомобилей поверхностной графитизацией
4.4. Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

Важная проблема современного машиностроения и ремонтного производства - обеспечение надежной работы узлов трения (подшипников, подпятников, шарниров, направляющих, кулачковых механизмов, тормозных устройств и т.п.). Неблагоприятное соотношение свойств твердых тел, контактирующих при трении, приводит к схватыванию с образованием наростов и задиров, заеданию и к ускорению их изнашивания.
Наиболее доступным, эффективным и широко используемым средством борьбы со схватыванием и уменьшением трения в сопряжениях является применение смазочных материалов (жидких, пластичных и твердых), которые подаются в узлы трения и обеспечивают их работоспособность. Однако в современных машинах существует много узлов трения, в которые затруднительно подать смазку в необходимых количествах. Для таких сопряжений используют детали, изготовленные из антифрикционных материалов (серых, ковких и высокопрочных чугунов и т.п.), имеющих низкий коэффициент трения и низкую склонность к схватыванию.
Хорошие триботехнические свойства чугуна обеспечиваются тем, что содержащийся в нем графит играет роль молекулярной смазки на поверхностях трения и, кроме того, обусловливает повышенную пористость материала, благодаря чему поверхностные слои деталей в какой-то мере пропитываются маслом, облегчающим трение деталей и уменьшающим износ.
Детали, изготовляемые из обычных конструкционных сталей ковкой, штамповкой и механической обработкой имеют более высокие прочностные показатели, чем чугунные отливки, однако их антифрикционные свойства гораздо ниже, чем у деталей, отливаемых из чугуна. Необходимость сочетания свойств стали и чугуна привела к созданию высокоуглеродистой графитизированной стали, часть углерода в которой содержится в виде мелкодисперсных графитных включений. Однако графитизированные ста-

ГГ

6 7 8 9 10 11
Длительность цементации, ч
Рис. 3.6. Зависимость содержания графита в диффузионном слое стали 55С2 от длительности цементации. Температура цементации 920 °С
Как видно из приведенных рисунков, глубина графитосодерржащего слоя на цементованной стали 55С2 в большей мере определяется температурой цементации и в меньшей степени длительностью (рис. 3.3 и 3.4). Относительно низкая температура цементации (< 880 °С) не обеспечивает достаточной степени графитизации стали за приемлемое для практического использования время. Глубина графитосодержащего слоя, полученного при температуре цементации 860...880 °С, едва достигает 0,1...0,15 мм, причем в этом слое образуются лишь редкие мелкие включения графита в металлической матрице (рис. 3.7 б), которые, по-видимому, не могут приблизить свойства этого слоя к свойствам чугуна.
Повышение температуры цементации интенсивно увеличивает как глубину графитосодержащей зоны в диффузионном слое стали 55С2, так и