Повышение эксплуатационных свойств инструмента путём нанесения композиционных электрохимических и диффузионных покрытий на основе хрома

• Автор: Щеренкова, Ирина Сергеевна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Липецк
• Количество страниц: 121 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Композиционные электрохимические покрытия
1.1.1. Механизм образования комплексных электрохимических покрытий (КЭП)
1.1.2. Влияние условий электролиза на процесс соосаждения металлов
1.1.3. Структура и свойства комплексных электрохимических покрытий (КЭП)
1.1.4. Особенности образования композиционных электрохимических покрытий на основе хрома
1.1.5. Характеристика дисперсных материалов
1.1.5.1. Характеристика ультрадисперсного алмаза (УДА) и вюрцитоподобного нитрида бора (ВХГв)
1.1.5.2. Характеристика различных модификаций нитрида бора
1.1.6. Комплексные электрохимические покрытия на основе хрома с добавлением УДА и ВИ
1.2. Влияние плазменной обработки на структурообразование и свойства сплавов
1.2.1. Структура и свойства, формируемые в процессе плазменного упрочнения
1.2.2. Влияние высокотемпературной термической обработки на
структурообразование и свойства диффузионных хромовых покрытий
1.3. Заключение по литературному обзору и постановка задачи исследования.
2. ОБЪЕКТЫ ИЗУЧЕНИЯ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКИ
ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объекты изучения

2.1.1. Композиционные электрохимические покрытия
2.1.2. Диффузионные хромовые покрытия, сформированные с использованием плазменной обработки
2.2. Методики исследований
2.2.1. Металлографические исследования
2.2.2 Электронно-микроскопические исследования
2.2.3. Микрозондовый анализ
2.2.4. Рентгеновский фазовый анализ
2.2.5. Методика измерения микротвёрдости
2.2.6. Определение износостойкости
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
КОМПОЗИЦИОННЫХ И ПОЛИКОМПОЗИЦИОННЫХ
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ ХРОМА С УЛЬТРАДИСПЕРСНЫМ АЛМАЗОМ И НИТРИДОМ БОРА
3.1. Структурообразование хромовых композиционных электрохимических покрытий на основе хрома с включениями УДА
3.2. Структурообразование хромовых композиционных электрохимических покрытий на основе хрома с включениями вюрцитоподобного нитрида бора
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ХРОМА
5. ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы Сменные детали, узлы металлургического оборудования и инструмент, работающий в условиях промышленного производства, имеют ограниченный эксплуатационный ресурс, обусловленный различными внешними факторами (абразивным изнашиванием, агрессивной средой, температурным воздействием и т.д.)' Покрытия со специальными свойствами существенно увеличивают срок службы инструмента и дают большой экономический эффект. Нанесение электрохимических хромовых покрытий является одним из наиболее распространённых способов защиты металлических изделий от коррозии и абразивного изнашивания в процессе эксплуатации. Но при повышенных ударных нагрузках хромирование часто бывает малоэффективно.
Одним из перспективных методов увеличения стойкости электролитического хрома является создание комплексных электрохимических покрытий (КЭП). Технология нанесения комплексных электрохимических покрытий заключается в соосаждении металлической основы и упрочняющих дисперсных частиц второй фазы. Применение в качестве упрочнителей сверхтвёрдых материалов (ультрадисперсный алмаз (УДА) и вюрцитоподобный нитрид бора (у-В1Ч)) позволяет получать комплексные электрохимические покрытия па основе хрома с высокой твёрдостью, износостойкостью и низким коэффициентом трения, что увеличивает срок службы детали. Выявление общих закономерностей формирования комплексных электрохимических покрытий в зависимости от природы внедряющихся частиц и толщины покрытия позволило бы разработать покрытия для наиболее эффективного упрочнения инструментальных и конструкционных материалов, работающих при высоких силовых напряжениях. Кроме того, встаёт вопрос об упрочнении инструмента, работающего в условиях повышенного износа, для которого целесообразно нанесение комплексных электрохимических покрытий толщин

излучения и теплопроводности среднемассовая температура плазмы в зоне реакции обычно не превышает 5000 - 7000 К [66].
Основными параметрами процесса плазменного упрочения являются сила тока, напряжение на дуге, скорость перемещения плазмотрона. На силу тока и напряжение оказывают влияние расход плазмообразующего газа, диаметр и длина канала сопла, расстояние от среза сопла до обрабатываемой поверхности [69]. Наиболее оптимальным считается изменение силы тока дуги и скорость перемещения плазмотрона, оставляя другие параметры без изменения [64, 69]. Установлено [64], что скорость перемещения влияет на твёрдость упрочнённой зоны. При снижении некоторого порогового значения скорости (в зависимости от вида стали), происходит оплавление поверхности. С повышением содержания углерода повышается пороговое значение скорости и твёрдость упрочнённой зоны.
1.2.1. Структура и свойства, формируемые в процессе плазменного упрочнения
В условиях плазменного нагрева все фазовые и структурные превращения протекают в условиях далёких от равновесия. Одной из причин упрочнения стали концентрированными потоками является формирование аустенитной структуры при нагреве и превращении в мартенсит в процессе охлаждения. При

плазменном упрочнении скорость нагрева составляет порядка 103 - 105 °С/с, а скорость охлаждения - 104 - 106 °С/с [65, 69]. Такие величины скоростей изменения температуры в нагреваемом теле во многом определяют специфические особенности структурообразования в обрабатываемых сталях.
Подводимая к нагреваемому телу тепловая энергия больше энергии, необходимой для перестройки кристаллической решётки. Поэтому превращение осуществляется в интервале температур от Ас/ ,шч до АС1К0Н. Таким образом, окончание аустенитного превращения смещается в область высоких