Восстановление и поверхностное упрочнение стальных деталей электролитическими сплавами на основе железа

• Автор: Богомолов, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 228 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПО ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИМ ЖЕЛЕЗНЫМ ПОКРЫТИЯМ, ПРИМЕНЯЕМЫМ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН. И МЕТОДАМ ИХ УПРОЧНЕНИЯ

1.1. Условия осаждения твердого железа из водных растворов его солей.

1.2. Особенности электроосаждения многокомпонентных металлических сплавов

1.3. Структура и свойства электролитических железных покрытий

1.4. Выводы. Направление исследования

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Материалы для исследования. Легирующие элементы для электролитических железных сплавов

2.2. Электролиты и технология получения легированных железных осадков

2.3. Методика определения структуры, фазового состава и физикомеханических свойств электроосажденных сплавов
2.4. Определение износостойкости и усталостной прочности изделий с электроосажденными легированными железными покрытиями
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ПОКРЫТИЙ, ЛЕГИРОВАННЫХ ХРОМОМ, МОЛИБДЕНОМ,
ВОЛЬФРАМОМ И ТИТАНОМ
3.1. Электродные процессы при электроосаждении железных покрытий
3.2. Особенности электрокристаллизации сплавов на основе железа
3.3. Влияние условий электролиза на состав и скорость осаждения железных сплавов, легированных Сг, Мо, и Т
ГЛАВА 4. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ЭЛЕКТРООСАЖДЕННЫХ

СПЛАВОВ ЖЕЛЕЗО-ХРОМ, ЖЕЛЕЗО-МОЛИБДЕН, ЖЕЛЕЗО-ВОЛЬФРАМ И ЖЕЛЕЗО-ТИТАН
4.1. Особенности микро- и субструктуры электролитических легированных осадков на основе железа
4.2. Влияние легирования на плотность электроосажденных сплавов на основе железа
4.3. Влияние легирования хромом, молибденом, вольфрамом и титаном на твердость и прочность сцепления железных электролитических покрытий.
ГЛАВА 5. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ИЗДЕЛИЙ С ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИМИ ЖЕЛЕЗНЫМИ ПОКРЫТИЯМИ, ЛЕГИРОВАННЫМИ ХРОМОМ, МОЛИБДЕНОМ, ВОЛЬФРАМОМ И ТИТАНОМ
5.1. Внутренние напряжения в электроосажденных легированных покрытиях и усталостная прочность стальных изделий с покрытиями
5.2. Износостойкость электролитических сплавов на основе железа, легированных хромом, молибденом, вольфрамом и титаном
5.3. Технологические аспекты восстановления изношенных деталей электролитическими сплавами на основе железа
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. В современных условиях на первый план выдвигается задача импортозамещения и повышения конкурентоспособности продукции машиностроения, а так же эффективная реновация техники. Традиционные конструкционные материалы, а так же материалы, используемые для восстановления изношенных деталей, далеко не всегда обеспечивают требуемые характеристики работоспособности и надежности, которым должны отвечать детали современных мощных и высокопроизводительных машин. Поэтому весьма актуальной является задача создания новых материалов совершенствование технологических процессов их упрочнения. Решение этой задачи, в первую очередь, связано с повышением уровня прочности поверхностных слоев тяжелонагруженных деталей, что может быть достигнуто нанесением на рабочие поверхности таких деталей металлических покрытий, отличающихся повышенной твердостью и износостойкостью.
Среди разнообразных покрытий, разработанных и используемых к настоящему времени особое место занимают электролитические покрытия, которые могут иметь самые различнве свойства и главной особенностью которых является то, что они наносятся на стальные поверхности при низких темепературах, не вызывающих изменения структуры и свойств (прочности) материалла основы. Электролитические покрытия широко используются в ремонтном производстве, так как их нанесение на изношенные поверхности деталей является наиболее экономичным способом восстановления их первоначальных размеров и работоспособности. Наиболее высокие свойства среди электролитических покрытий имеют электролитические сплавы, т.е. электролитические осадки двух или нескольких элементов. Электролитические сплавы, кроме высокой твердости и износостойкости, обладают рядом других ценных свойств, поэтому их использование как в ремонтном деле, так и в промышленности постоянно расширяется. Однако, при этом возникают

показывают, что вклад остаточных напряжений в сопротивление границ прорыву трещин может составлять 20...30 %.
В результате остановки трещин перед барьером в ее вершине образуются полосы скольжения, для которых граница также может служить препятствием [109...113]. При этом трещина остается заблокированной созданной ею же областью пластической дислокации. В результате суммарного воздействия сжимающих напряжений от полос скольжения и присутствия границы в зоне контакта возникает сложное напряженное состояние [113]. В непосредственной близости от границы снижающей напряжения могут достигать значений по порядку величины сравнимых с растягивающими напряжениями в кончике трещины и, таким образом, препятствовать ее движению.
Согласно дислокационной модели [116] разрушение металла происходит при достижении в его структуре критической плотности дислокаций, причем энергетика разрушений подобна энергетика плавления. Эти положения справедливы и для металла, полученного электролитическим осаждением.
Накопление в металле дислокаций и других дефектов можно характеризовать увеличением удельного объема металла или уменьшением его плотности [100, 101]. У металлов, выделяющихся на катоде с высоким перенапряжением, одной из причин, вызывающих изменение удельного объема осадка (или изменение плотности), может быть разряд ионов водорода на катоде [74, 88, 102, 103, 108].
Действие водорода на железо, как и на другие металлы, приводит к увеличению внутренних напряжений в покрытиях и к увеличению плотности дислокаций в них, что способствует повышению хрупкости электроосажденного металла [121...126]. При этом водород, входящий в состав электролитического железа, может образовать с железом твердые растворы (типа протонных), находясь в пустотах кристаллической решетки в частично ионизированном состоянии. В относительно крупных дефектах — порах и пустотах, а также, по-видимому, в зонах дислокаций с сильно искаженной