Электроосаждение двухкомпонентных покрытий на основе железа и их химико-термическая обработка для упрочнения и восстановления деталей машин

• Автор: Серебровский, Владимир Исаевич
• Шифр специальности: 05.16.01, 05.20.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 371 с. : ил.

Введение
Глава I. Анализ факторов, определяющих качество, структуру и свойства электроосажденного железа

1.1. Электроосаждение железа на токах постоянной и переменной полярности

1.2. Структура, механические и эксплуатационные свойства электроосажденного железа

Ф 1.3. Зависимость механических свойств покрытий от их тонкой

структуры

1.4. Прогнозирование прочности электролитических покрытий Выводы

Глава II. Влияние электрохимических условий осаждения на структуру сплавов

2.1. Условия электроосаждения двухкомпонентных покрытий на основе железа

2.2. Анодный и катодный процессы при осаждении гальванических сплавов на основе железа

2.3. Особенности кристаллизации электроосажденных сплавов

2.3.1. Формирование кристаллической структуры гальванических
сплавов
2.3.2. Морфология структуры электроосажденных железных
сплавов
2.3.3. Природа и механизм образования структурных несовершенств гальванических осадков на основе железа

Глава Ш. Влияние условий электроосаждения на структуру и фазовый состав железных покрытий, легированных фосфором, молибденом и вольфрамом
3.1. Исследование качества и состава гальванических покрытий на основе железа
3.2. Структурная неоднородность электролитических сплавов
3.3. Фазовый состав электроосажденных сплавов
Выводы
Глава IV. Исследование механических и эксплуатационных свойств легированных гальванических осадков на основе железа
4.1. Микротвердость железомолибденовых, железовольфрамовых и железофосфорных осадков
4.2. Внутренние напряжения в легированных железных осадках
4.2.1. Внутренние напряжения в сплавах и
4.2.2. Внутренние напряжения в сплаве
4.3. Прочность сцепления электроосажденных двухкомпонентных покрытий со сталью
4.4. Влияние электроосажденных покрытий на усталостную прочность стальных изделий
4.5. Внутреннее трение в электроосажденных двухкомпонентных покрытиях на основе железа
4.6. Износостойкость легированных железных осадков
Выводы
Глава V. Термические и химнкотермнческие способы упрочнения электроосажденного легированного железа
5.1. Термическая обработка электролитических покрытий
5.2. Отжиг электролитических сплавов
5.3. Влияние химикотермической обработки на структуру и свойства электроосажденных сплавов на основе железа
5.3.1. Особенности совместного насыщения гальванических железных покрытий углеродом и азотом
5.3.2. Насыщающая среда для низкотемпературного цианирования
5.3.3. Влияние режимов цианирования на глубину диффузионных слоев
5.3.4. Твердость и фазовый состав цианированных слоев
5.3.5. Износостойкость цианированных слоев
5.3.5.1. Износостойкость цианированных покрытий при трении скольжения без смазки
5.3.5.2. Износостойкость цианированных электролитических покрытий при трении со смазкой
5.3.5.3. Износостойкость цианированных электролитических покрытий в присутствии абразива
Выводы
Глава VI. Упрочнение электроосажденного железа электроискровой обработкой
6.1. Электроискровая обработка
6.2. Электроискровое легирование
6.2.1. Влияние технологических параметров ЭИЛ на качественные показатели поверхностного слоя
6.2.2. К выбору материала электрода для ЭИЛ
6.2.3. Оптимизация технологии ЭИЛ
6.2.4. Исследование композита подложка электроосажденное железо с электроискровым покрытием ВК6М
6.3. Упрочнение электроосажденного железа электроакустическими жаропрочными покрытиями
6.3.1. Электроакустическое нанесение покрытий
6.3.2. Выбор материала электрода и оптимизация технологических параметров электроакустического напыления
6.4. Электроискровые покрытия из жаропрочных сплавов типа ЖС с добавками диспрозия и гафния
6.5. Многослойные комбинирование гибридные покрытия
6.6. Окалиностойкость электроосажденного железа методами ЭИЛиЭЛАН
6.7. Коррозионная стойкость упрочненного электроосажденного железа
Выводы
Глава VII. Производственное использование электроосажденных двухкомпонентных покрытий на основе железа
7.1. Технологический процесс электроосаждения двухкомпонентных покрытий на основе железа
7.2. Корректировка электролита
7.3. Эксплуатационная проверка работоспособности деталей, восстановленных электроосажденным железофосфорным покрытием
Основные выводы и предложения производству
Библиографический список
Приложения
Р
Введение


Покрытия, полученные на низких коэффициентах асимметрии при невысокой плотности тока, были достаточно монолитными, гладкими, с очень редкими микротрещинами рис. Рис. Взаимосвязь механических свойств электролитического железа с субмикроструктурой и пластической деформацией определяли на образцах, полученных из хлоридного электролита при различных режимах электролиза. Было установлено, что осадки, полученные на постоянном токе при Ок 5 . Адм2, 0,8. Т 3. К, имели большую пористость, густую сетку трещин, обладали высокой хрупкостью. Образцы разрушались при минимальной внешней нагрузке и даже в процессе растворения алюминиевой подложки. Более прочные осадки осаждались из горячего электролита Т 3 К при 1,2 и О Адм2, но провести их испытания также не удалось, так как осадки были тонкими, трещиноватыми и разрушались в процессе стабилизации. Осадки, полученные на асимметричном переменном токе, были более прочными. При повышении плотности тока и электролита значение предела прочности проходило через максимум порядка ав . МПа при Адм2 и 0,5, а затем заметно уменьшалось рис. Таким образом, прочность электролитического железа меньше, чем пирометаллургического, и значительно зависит от природы электролита, из которого оно получено, и режимов электроосаждения. Однако для объяснения изменения предела прочности при ужесточении режимов электролиза необходимо найти зависимости этого параметра от тонкой структуры осадков. Как показал анализ, низкая прочность осадков электролитического железа объясняется особенностями формирования покрытия на катоде, исходной структурой и дефектами кристаллического строения. Процесс пластической деформации характеризуется упрочнением материала, увеличением плотности дислокаций и микроискажений кристаллической решетки, форсирование режимов электролиза также приводит к росту плотности дислокаций . Действительно, если построить зависимость микротвердости электролитического железа от размеров блоков мозаики, оказывается, что эти величины весьма тесно связаны друг с другом. Причем зависимость ав от параметра с, построенная по данным экспериментальных исследований, обнаруживает характерные области рис. А до появления в структуре железа субмикротрещин. МПа. Таким образом, при достижении блоками размеров порядка 0. А трещины в покрытии, полученном из хлоридного электролита, создают густую сетку, пронизывающую осадок от поверхности до подложки рис. Покрытие перестает сопротивляться растягивающим нагрузкам, вследствие чего происходит катастрофическое разрушение осадков. Эти осадки предельно хрупкие и не отслаиваются от поверхности детали, вероятно, благодаря высокому сцеплению с основой и достаточно хорошему сопротивлению сдвигу в пределах размеров субзерен. В работе отмечается, что прочность покрытий на сдвиг и на растяжение реализуется на разных структурных уровнях деформации. V коэффициент Пуассона, и рассчитать ств для зерен порядка размеров областей когерентного рассеяния например, Д 0 А, то полученное напряжение решетки тв 0 кгемм2 окажется на 2 порядка больше значения, полученного экспериментально для данного размера блоков рис. Однако, следует учесть, что расчет и эксперимент относятся к различным структурным объектам блоку мозаики и зерну, состоящему из множества блоков, то есть это различие вполне обосновано. Ото ,8 МПа , . Субмикротрещины в осадках начинают развиваться на самых ранних стадиях пластической деформации, с учетом того, что покрытия осаждаются в условиях чрезвычайной насыщенности водородом при постоянном контакте с кислой средой. Все это обусловливает высокие значения внутренних напряжений в осадках. В исследованиях внутренние напряжения связывают с микротвердостью осадков прямо пропорциональной зависимостью, поэтому было интересно выяснить, как микротвердость связана со структурой осадка. Зависимость Нц от параметра рис. Участок кривой до перегиба характеризуется процессом пластической деформации металла при электролизе, измельчением блоков мозаики, ростом плотности дислокаций, за счет чего происходит упрочнение осадков до предельного состояния. Рис. Рис.