Высокотемпературное ионное азотирование конструкционных и инструментальных сталей в тлеющем разряде с полым катодом

• Автор: Рамазанов, Камиль Нуруллаевич
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 152 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ХИМИКОТЕРМИЧЕСКОЙ

ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ КОНСТРУКЦИОННЫХ И

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ИОННОПЛАЗМЕННОГО СТРУКТУРНОФАЗОВОГО МОДИФИЦИРОВАНИЯ

1.1. Анализ процессов азотирования

1.2. Азотирование в тлеющем разряде ионное азотирование

1.3 Высокотемпературное ионное азотирование конструкционных и инструментальных сталей

1.4 Модели процесса азотирования в тлеющем разряде

1.5 Принципы управления диффузионным насыщением при высокотемпературном ионноплазменном структурнофазовом модифицировании

Цель и задачи работы

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТ, МЕТОДЫ И МЕТОДИКИ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Объект исследований, механические свойства исследованных материалов
2.2. Описание модернизированной установки ЭЛУ5 для ионного азотирования в тлеющем разряде
2.3. Методика измерения микротвердости
2.4. Методика металлографического исследования азотированного и закаленного слоя
2.5. Методика рентеноструктурного анализа поверхности
2.6. Методика определения износостойкости поверхности
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ФАЗОВЫХ И
СТРУКТУРНЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В КОНСТРУКЦИОННЫХ И
ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СТАЛЯХ, ПРОИСХОДЯЩИХ ПРИ
ВОЗДЕЙСТВИИ ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА В ВАКУУМЕ
3.1. Ионное азотирование в тлеющем разряде на основе эффекта полого катода
3.2. Исследование влияния азотирования, высокотемпературного
азотирования и комбинированной обработки в тлеющем разряде с ЭПК на структуру конструкционных и инструментальных сталей
3 3 Исследование влияния азотирования, высокотемпературного
азотирования и комбинированной обработки в тлеющем разряде с ЭИК на фазовый состав конструкционных и инструментальных сталей
3 4 Исследование влияния азотирования, высокотемпературного
азотирования и комбинированной обработки в тлеющем разряде с ЭИК на величину напряжений и средний размер кристаллитов конструкционных и инструментальных сталей
Выводы
ГЛАВА 4 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ВЫСОКОТЕМПЕ
РАТУРНОГО СТРУКТУРНОФАЗОВОГО МОДИФИЦИРОВАНИЯ В
ТЛЕЮЩЕМ РАЗРЯДЕ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
КОНСТРУКЦИОННЫХ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СТАЛЕЙ
4.1. Экспериментальные результаты влияние состава рабочего газа и
режимов ионного азотирования, высокотемпературного
азотирования и комбинированной обработки на микротвердость поверхности конструкционных и инструментальных сталей
4.2 Исследование влияния азотирования и высокотемпературного
азотирования в тлеющем разряде с ЭПК на изменение микротвердости по глубине слоя конструкционных и инструментальных стал ей
4 3 Исследование влияния высокотемпературного азотирования и
комбинированной обработки в тлеющем разряде с ЭПК на износостойкость стали X2I
Выводы
ГЛАВА 5 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО 1 СТРУКТУРНОФАЗОВОГО МОДИФИЦИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ И ИНСТРУМЕНТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА В ВАКУУМЕ.
5.1. Экспериментальные исследования вольтамперных характеристик 1 тлеющего разряда
5.2. Экспериментальные результаты температурных зависимостей при ИЗ
ионном азотировании
5 3. Технологический процесс высокотемпературного ионного
азотирования в тлеющем разряде с полым катодом
5.4 Технологический процесс высокотемпературного ионного
азотирования с последующей светлой закалкой
Выводы
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Зависимости температуры обрабатываемой поверхности от времени при различных значениях рабочего давления при обработке в тлеющем разряде в условиях проявления и без проявления полого катода, а также кривые охлаждения поверхности конструкционных и инструментальных сталей в потоке различных газов и в масле, зависимости фазового состава от температуры насыщения могут быть использованы при назначении технологических режимов высокотемпературного азотирования, в том числе совмещенного со светлой закалкой, в тлеющем разряде с полым катодом. Обработана опытная партия матриц для обрезки шести и четырехгранников болтов, и пуансонов для операции редуцирования стержневой части болтов из быстрорежущей стали Р6М5, применяемые в производстве автонормалей на заводе БелЗАН, по разработанному технологический процессу ионного высокотемпературного азотирования матриц холодиовысадочного автомата. Проведенные испытания показали, что стойкость штамповои оснастки повысилась в 2 3 раза. Разработан и внедрен в производство технологический процесс ионного высокотемпературного азотирования матриц холодновысадочного автомата для обрезки шести и четырехгранников болтов, применяемых в производстве автонормалей на заводе БелЗАП. Проведенные испытания показали, что стойкость штамповой оснастки повысилась в 2 3 раза. Разработан и внедрен типовой технологический процесс модифицирования поверхности деталей типа Стакан, включающий высокотемпературное ионное азотирование, на модернизированной установке ННВ6,6И1 на ОАО Уфимское моторостроительное производственное объединение. Рыбинск, , 7й Международной конференции Вакуумные нанотехнологии и оборудование Харьков, Международной конференции Радиационная физика Севастополь, Международной конференции Газоразрядная плазма и ее технологические применения Томск, Международной научнотехнической конференции Молодежь в авиации новые решения и передовые технологии Запорожье, Региональных научнотехнических конференциях Уфа, , , , , . В первой главе проведен анализ процессов азотирования, высокотемпературного азотирования и комбинированной обработки, включающей высокотемпературное азотирование с последующей светлой закалкой, обеспечивающих повышение эксплуатационных характеристик поверхностей деталей машин и инструмента. Рассмотрены процессы, происходящие при взаимодействие плазмы с поверхностью детали при азотировании в тлеющем разряде, а также проанализированы модели процесса азотирования в тлеющем разряде. Во второй главе рассмотрены методики определения микротвердости, металлографического исследования азотированного и закаленного слоя, рентгеноструктурного анализа обработанных образцов, контроля температуры, а также методика определения износостойкости. В четвертой главе представлены исследования влияния азотирования, высокотемпературного азотирования и комбинированной обработки в тлеющем разряде с полым катодом на микротвердость поверхности и изменение микротвердости по глубине слоя конструкционных и инструментальных сталей. Л также исследование влияния высокотемпературного азотирования и комбинированной обработки в тлеющем разряде с полым катодом па износостойкость стали Х2МЮЛ. В пятой главе представлены экспериментальные исследования вольтамперных характеристик тлеющего разряда, зависимости температуры поверхности от режимов обработки в тлеющем разряде в условиях проявления и без проявления полого катода. Кривые охлаждения поверхности конструкционных и инструментальных сталей в потоке различных газов и в масле, разработанные технологические процессы высокотемпературного ионноплазменного азотирования, высокотемпературного ионноплазменного азотирования с последующей светлой закаткой. Азотирование широко применяется для упрочнения разнообразных сталей и сплавов, деталей машин и инструментов, работающих в различных условиях эксплуатации. В настоящее время разработано множество технологических вариантов процесса. ТВЧ, лазерным излучателем азотирование механическое упрочнение ППД азотирование оксидирование цементация азотирование. Данные, приведенные в табл.