Оптимизация технологического процесса газового азотирования

• Автор: Бенгина, Татьяна Алексеевна
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 156 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Содержание
ВВЕДЕНИЕ

1. Современное состояние проблемы газового азотирования

1.1 Общая характеристика процесса химикотермической обработки

1.2 Диффузия в металле

1.3 Свойства азотированной стали

1.4 Газовое азотирование как вид ХТО

1.5 Технологические операции газового азотирования

Выводы.

2 Системное математическое моделирование технологии газового

азотирования
2.1 Система математических моделей технологических процессов
2.2 Механизм упрочнения поверхности при азотировании
2.3 Структура азотированного слоя.
2.4 Образование нитридов при азотировании.
2.5 Твердость азотированного слоя.
2.6 Остаточные напряжения при азотировании
2.7 Термообработка азотированной стали
2.8 Диффузионное насыщение при азотировании.
Выводы.
3 Конструктивные математические модели газового азотирования.
3.1 Термодинамический базис конструкгивных математических моделей тепломассопереноса.
3.2 Модель массопереноса с движущимися границами
3.3 Аналитический метод решения краевой задачи массопереноса с движущимися границами.
3.4 Численная комбинированная математическая модель процесса диффузии при газовом азотировании.
3.5 Численное решение многофазных нелинейных задач Стефана с подстановкой Ландау.
Выводы.
4 Оптимальное управление процессом газового азотирования
4.1 Современное состояние проблемы оптимизации процесса газового азотирования
4.2 Структура пространства состояний объекта управления.
4.3 Общая постановка и обоснование задачи оптимального управления.
4.4 Параметризация исходной задачи оптимального быстродействия
4.5 Методика решения задачи оптимального но быстродействию нагрева детали.
4.6 Оптимальное управление с учетом инерционности управляющих воздействий
4.7 Автоматизированная система оптимального управления процессом
газового азотирования
Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Библиографический список.
Приложение Акты внедрения
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Независимость от внешней формы изделия, возможность обработки внешних, внутренних поверхностей и их отдельных частей. Большое различие в механических свойствах поверхности и сердцевины упрочненных деталей, т. Возможность исправления отклонений от технологии предыдущих этапов ее изменением на последующих, вследствие большого количества управляющих технологических параметров технологической цепочки. Можно предположить, что человечество впервые начало применять ХТО при изготовлении орудий и в первую очередь оружия из железа. ХТО стали как научная теория сложилась благодаря работам отечественных ученых В. И.Архарова, Ю. Н.Грибоедова, Г. И.Дубинина, Г. В.Земскова, И. С.Козловского, Ю. М.Лахтина, М. Е.Блантера, А. В.Смирнова, а также зарубежных - Ф. Ф.Гальмиша, Э. Гудремона, К. Келли, И. Кембел, Ж. Лессю и других [ ,]. Следует отметить, что современная теория ХТО с широким применением методов математического моделирования и средств вычислительной техники развивалась и развивается в работах Б. Н.Арзамасцева, Б. Я.Когана, А. А.Булгача, В. П.Мелешкина. В.М. Зинченко и А. А.Михайлова [1,,]. Диссоциация-образование в реакционной среде насыщающего элемента в атомарном (ионизированном) состоянии. При этом насыщающая атмосфера должна иметь достаточно высокий потенциал, т. Количество атомов, поступающих из насыщающей среды в металл, в основном определяется скоростью образования насыщающего вещества в активной форме. Адсорбция атомов (ионов) на поверхности металла с образованием между ними химических связей. Адсорбция - экзотермический процесс, протекающий с уменьшением свободной энергии. Под диффузией понимают перемещение атомов в кристаллическом теле на расстояния, превышающие средние межатомные. Если перемещения атомов не связаны с изменением концентрации в отдельных объемах, то такой процесс называется самодиффузией. Самодиффузия - это перемещение атомов в чистом металле. Диффузия, сопровождающаяся изменением концентрации, что имеет место в сплавах, а также при химико-термической обработке, называется гетеродиффузией. Диффузия, вызывающая фазовую перекристаллизацию (с образованием новых фаз) нередко называется реакгивной или реакционной диффузией. Для описания процесса диффузии в любом кристаллическом теле и- в том числе в металлах предложено большое число возможных атомных ее механизмов. Циклический. При реализации этого механизма несколько атомов согласованно движутся таким образом, что все кольцо, состоящее из них, как бы поворачивается на одно межатомное расстояние. Краудионный. В этом случае в более или менее плотно упакованном ряде атомов появляется лишний атом. Поэтому каждый атом этого ряда, вплоть до отстоящих, примерно на десять межатомных расстояний от лишнего атома смещен на некоторое расстояние от равновесного положения в решетке. Искажение распространяется только вдоль одной линии, и энергия смещения атомов невелика. Вакансионный. В любой кристаллической решетке, особенно при-повышенных температурах, имеются вакансии. В этом случае осуществляется диффузия за счет обмена атома, насыщающего вещества с вакансией. Межузельный. В этом случае атом, перемещается из одного междоузлия в другое. Миграция по междоузлиям возможна лишь в случае малых примесных атомов, образующих твердые растворы внедрения, и при скачке, сравнительно мало смещающем атомы растворителя из их узлов. Общим для всех этих механизмов является то, что для перескоков необходима некоторая избыточная энергия. Ц) охарактеризован Френкелем как величина, связанная с расстоянием между атомами в решетке и периодом колебаний или час тотой атомных колебаний []. Концентрация диффундирующего элемента уменьшается от поверхности вглубь металла. Как следствие этого, изменяются его структура и свойства. Распределение концентрации по глубине диффузионного слоя определяют методами послойного химического и спектрального анализа, оптического и рентгеновского микроспектрального анализа, а также методами радиоактивных изотопов и ренгеноструктурного (определение периода решетки) и активационного анализа.