Упрочнение и восстановление деталей машин применением электрофизической и химико-термической обработки

• Автор: Алехин, Юрий Георгиевич
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 159 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава I. Покрытия, получаемые химикотермическими и

электрофизическими методами

1.1 Покрытия, получаемые одно и многокомпонентным борированием

1.1.1 Однокомпонентное борирование.

1.1.2 Механизм электролизного борирования металлов

1.2 Борирование никеля, кобальта и их сплавов.

1.3. Строение, структура и состав боридных слоев на железе, сталях и чугунах.

1.4. Многокомпонентные покрытия на основе бора

1.4.1 Боросилицирование.

1.4.2 Боротитанирование

1.4.3 Борохромирование .
1.4.4 Бороцирконирование
1.4.5 Борофосфатированис .
1.4.6 Лантаноборирование
1.5. Современное состояние метода электроискрового легирования
1.5.1. Сущность метода
1.5.2 Физические основы процесса электроискрового легирования
1.5.3 Классификация видов электроискрового легирования
Выводы по разделу 1.5.
Глава II. Объекты изучения, оборудование и методики исследования
2.1 Объекты изучения
2.2 Оборудование и технология борирования .
2.3. Оборудование для электроискрового легирования .
2.3.1. Устройство и порядок работы на установке ЭЛФА
2.3.2. Устройство и порядок работы на установках типа ЭФИ и Элитрон с ручным вибратором.
2.3.3. Вопросы эффективности упрочнения на установках типа ЭФИ с ручным вибратором
2.4 Установка для электроакустического напыления ЭЛАН3.
2.5 Методики исследования.
2.5.1 Оптическая, электронная и растровая микроскопия .
2.5.2. Рентгеноструктурный и микрорентгеноспектральный анализы 6.
2.5.3.Внутреннее трение ВТ 4, .
2.6. Исследование механических свойств и адгезионной прочности
покрытий склерометрическим способом.
2.6.1. Определение ударной вязкости борированных нитроцементованных покрытий на малых образцах.
2.6.2. Склерометрический метод определения адгезионной прочности
Глава III. Формирование, структура и фазовый состав боридных
покрытий на железе
3.1. Формирование боридных слоев на железе и сталях.
3.2 Термодинамические и кинетические основы теории кристаллизации
при формировании боридных покрытий
3.2.1 Кинетика формирования центров кристаллизации на потенциальных зародышах.
3.2.2 Механизм формирования новых центров на первичных зародышах
3.2.3 Образования центров кристаллизации с учетом дезактивации потенциальных зародышей.
3.3 Кинетика формирования борохромированных покрытий
3.4 Механизм формирования диффузионных покрытий при
лантаборировании
3.5 Влияние борсодержащих покрытий на прочностные характеристики
сталей .
3.6 Использование метода амплитуднозависимого внутреннего трения
для оценки влияния боридных покрытий на дислокационную структуру металлических материалов
Глава IV. Упрочнение и восстановление деталей машин, режущего и
штамнового инструмента электрофизическими методами
4.1. Электроискровое легирование молотков зернодробилок эффективный способ повышения их долговечности.
4.2. Экспериментальные исследования формирования поверхностного слоя ЛЭНП
4.3. Исследование по упрочнению формообразующих деталей технологической оснастки на установке ЭЛФА1.
4.4. Применение электроакустических покрытий из жаропрочных сплавов типа ЖС с микродобавками гафния и диспрозия для штампового инструмента горячего деформирования.
ВЫВОДЫ .
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНА 1, 2, 3, 4 .

ВВЕДЕНИЕ


Важнейшей механической характеристикой борированных покрытий является их высокая поверхностная твердость до ЗОГПа. Уровень твердости для борированных покрытий значительно выше, чем для слоев на основе углерода и азота. Причем теплостойкость РеВ Ге2В композитов обычно выше и зависит от режимов насыщения. У всех боридных фаз высокий модуль упругости, так для Т1В2 он составляет ГПа. В связи с тем, что минимальное значение критического скалывающего напряжения составляет 0,1 модуля сдвига, что указывает на значительные возможности боридных фаз в отношении сопротивления пластической деформации при трении скольжения. Мпа. Сжимающие напряжения в борированном слое уравновешиваются высокими растягивающими напряжениями до 0 Мпа, которые локализуются в тонком слое, расположенном непосредственно под борированным. Закалка, проводимая для повышения твердости подслоя, вызывает перераспределение растягивающих напряжений как в борированном слое, так и непосредственно под ним, что способствует снижению сопротивления усталости. Нагрев под закалку производят в соляных ваннах или в защитной атмосфере, а охлаждение в селитровых или щелочных ваннах при температуре, обеспечивающей образование преимущественно трооститной структуры. Сущность процесса электролизного борирования металлов может быть отнесена к реакционной диффузии. Этот процесс состоит из совокупности элементарных актов, начиная с транспорта, адсорбции реагента и образования зародышей новой фазы на поверхности и кончая ростом кристаллов продуктов реакции 4,5. Электролитическая диссоциация тетрабората натрия в расплаве и транспорт катионов бора к поверхности металла. Вхождение реагирующих ионов в двойной электрический слой и переход через границу раздела фаз хемосорбция с электродной реакцией. Отвод побочных продуктов электродной реакции от поверхности электрода. Диффузия ионов В2 в металле и боридных фазах, встречный поток электронов и диффузия ионов металла через слои боридных фаз, сопровождающие рост кристаллов этих фаз, совокупность указанных процессов опре деляет кинетику увеличения толщины боридного слоя как внутрь, так и наружу образца металла . Термодинамическая оценка физикохимических процессов этих стадий является научной основой для успешной реализации процесса получения борсодержащих покрытий из расплавленных солей. Однако управление фазовым составом и структурой покрытия, его толщиной и оптимальным распределением бора с целью получения максимальных служебных свойств достигается варьированием скорости изменения концентрации элементов на границе насыщающая средаметалл и массопереносом через границу и в объеме твердой фазы. С целью разработки оптимальных составов насыщающих сред и, соответственно, максимально эффективных технологических режимов следует выявить наиболее вероятные механизмы протекания процессов на всех рассматриваемых стадиях с выделением основного лимитирующего звена и последующего описания кинетики зарождения и формирования борсодержащих покрытий. При исследовании механизмов формирования диффузионных слоев необходимо установить направление роста боридных игл по отношению к насыщаемой поверхности, перемещение межфазных границ, изменение концентрации компонентов на поверхности, фазовый состав. В совокупности это позволяет построить модельную схему электролизного борирования, описывающую механизмы формирования и распределения фаз в диффузионной зоне. На основании ранее полученных экспериментальных данных нами разработана схема формирования диффузионного покрытия при электролизном борировании железа рис. Формирование покрытия происходит за счет одновременного массопереноса
бора потоки Д Iе и железа потоки I ре 1 Гс во всех фазах системы. Рис. Установлено, что безэлектролизное борирование в борсодержащих
расплавах осуществляется катионами В и В , причем практически безразличен вид кислородсодержащих соединений бора, лишь бы оно было сравнительно дешевым и технологичным. Вследствие небольшой летучести несомненным преимуществом обладают оксидные борсодержащие расплавы на основе тетрабората натрия.