Структура и свойства износостойких электронно-лучевых покрытий на основе азотистых твердых растворов

• Автор: Иванова, Елена Анатольевна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 152 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АЗОТ ЛЕГИРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ В СТАЛЯХ, ДИФФУЗИОННЫХ СЛОЯХ И ПОКРЫТИЯХ

1.1. Влияние азота на структуру и свойства сталей.

1.2. Структура и износостойкость азотсодержащих сталей

1.3. Повышение износостойкости сталей методами химикотермической обработки и нанесением азотсодержащих покрытий.

1.3.1. Методы диффузионного насыщения азотом

1.3.2. Методы поверхностного упрочнения напылением

1.3.3. Методы поверхностного упрочнения наплавкой.

2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Постановка задачи

2.2. Материалы и методики экспериментальных исследований
3. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА АЗОТИСТЫХ ПОКРЫТИЙ
С АУСТЕНИТНОЙ МАТРИЦЕЙ.
3.1. Влияние способа приготовления наплавочного порошка на структуру азотистых покрытий, сформированных электроннолучевой наплавкой .
3.1.1. Структура, фазовый состав и свойства покрытия, наплавленного порошком 0ХАГ из механически смешанных компонентов
3.1.1.1. Структура и фазовый состав покрытия, наплавленного порошком 0ХЛГ
3.1.1.2. Структура и свойства зоны сплавления покрытия, наплавленного порошком 0ХАГ с подложкой из стали Ст5
3.1.1.3. Свойства покрытия, наплавленного порошком 0XАГ из механически смешанных компонентов.
3.1.1.4. Тепловые процессы при электроннолучевой наплавке
азотистых покрытий
3.1.2. Структура и свойства покрытий, наплавленных порошками
сталей ХАГ и ХАГ.
3.2. Выводы по разделу 3.
4. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ДИСПЕРСНОУПРОЧНЕННЫХ АЗОТИРОВАННЫМ ФЕРРОВАНАДИЕМ АЗОТИСТЫХ ПОКРЫТИЙ
4.1. Структура дисперсноупрочненных азотированным феррованадием азотистых покрытий.
4.2. Свойства дисперсноупрочненных азотированным феррованадием азотистых покрытий.
4.3. Выводы по разделу 4
5. СТРУКТУРА И ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВЫХ АЗОТИСТЫХ ПОКРЫТИЙ С АУСТЕ1ИТНОМАРТЕ СИТНОЙ МАТРИЦЕЙ.
5.1. Структура и фазовый состав компонентов наплавочных смесей
5.2. Структура и фазовый состав аустенитномартенси гных азотистых покрытий
5.3. Свойства аустснитномартенситных азотистых покрытий.
5.4. Структура и свойства аустенитномартенситных азотистых покрытий, полученных с добавлением в наплавочный порошок азотированного феррованадия
5.5. Выводы по разделу 5
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Изучено влияние массовой доли карбонитрида ванадия, вносимого азотированным феррованадием, на образование структуры и свойства покрытий. В пятом разделе представлены результаты исследования особенностей образования структуры и фазового состава электронно-лучевых азотистых покрытий с аустенитно-мартеиситной матрицей. Изучено влияние соотношения фаз (аусгенита и мартенсита) на свойства покрытий. Проведено исследование композиционного покрытия с аустенитно-мартеиситной матрицей, дисперсноупрочненной карбонитридом ванадия. В заключении диссертации приводятся основные результаты и выводы. Автор считает необходимым поблагодарить своего научного руководителя академика Панина В. Е. за огромную поддержку, которая была им оказана при выполнении работы. Автор выражает благодарность своим коллегам и сотрудникам кафедры «Материаловедение в машиностроении» Томского политехнического университета и лаборатории физической мезомеханики и неразрушающих методов контроля ИФПМ СО РАН за помощь в организации проведения экспериментов, консультации, обсуждения и полезные замечания. Азот давно и широко используется в металлургии в качестве легирующего элемента для повышения механических свойств и износостойкости деталей машин и механизмов. При взаимодействии с другими компонентами сталей и сплавов азот образует твёрдые растворы внедрения или химические соединения. Опубликовано большое количество работ, в которых обсуждается влияние азота на структуру и свойства сталей. Показано, в частности, что азот в сталях аустенитного класса значительно повышает характеристики прочности при несущественном снижении или сохранении показателей пластичности [1-3], а также позволяет достичь высокого уровня деформационного упрочнения [2-6], высоких механических свойств при пониженных температурах [7-]. Механизмы влияния азота на структуру и свойства сталей разобраны в литературе достаточно полно. Выделяют несколько механизмов. Одним из них является внедрение атомов азота в металлическую решетку твердого раствора железа. Приобретение сталями уникальных свойств при их легировании азотом может быть связано с эффектом твердорастворного упрочнения, который зависит от распределения атомов азота в самом твердом растворе [1]. Вопрос о распределении атомов азота в твердом растворе многократно исследован. Отмечено, что азот стремится к упорядочению как в у-железе, так и в а-железе по типу Ре. Ре(бЫ2 соответственно [1, , ]. С другой стороны, атомы азота в нитридах находятся только в октаэдрических порах, анапогично положению в твердом растворе. Авторы [] связывают больший упрочняющий эффект от легирования азотом как аустенита, так и отпущенного мартенсита именно со склонностью азота, в отличие от углерода, к упорядочению и сродством положений в нитриде и твердом растворе. Наряду со способностью к упорядочению обнаружена склонность азота к образованию кластеров, зависящая от легирующих элементов. Например, хром и марганец в у-твердом растворе препятствуют упорядочению по типу РеаК, а никель такого влияния не оказывает []. Интересный результат был получен в теоретической работе по расчету распределения атомов азота по октаэдрическим порам с различным окружением в сплаве Ре-ТЧЛ-Сг-И []. Азот старается занять октаэдрические междоузлия, окруженные тремя и более атомами хрома, остальные поры остаются свободными. Авторы [1] предположили, что атомы азота способствуют образованию богатых хромом кластерных групп и экспериментально подтвердили, что атомы хрома и марганца испытывают взаимное притяжение с атомами азота (взаимодействие марганца с азотом слабее, чем у хрома с азотом), тогда как атомы никеля и азота отталкиваются []. Фазовый состав азотсодержащих сталей определяется концентрацией азота. Широко известно, что азот влияет на стабильность у-твердого раствора к мартенситному превращению. Так, в работе [6] отмечается, что при малых концентрациях азота структура Сг-Мп-Ы-стали была полностью мартенситной. С увеличением содержания азота структура стала двухфазной - мартенситно-аусгенитной. Дальнейший рост концентрации привел к получению гомогенной аустенитной структуры.