Исследование низкотемпературной нитроцементации сталей 40 и 40Х в карбамидно-сажевой среде

• Автор: Барабаш, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 134 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ИТРОЦЕМЕНТАЦИЯ, ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА И СВОЙСТВА ИТРОЦЕМЕГГОВАНЫХ СЛОВ ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Влияние азота на фазовый состав нитроцементованных

сталей.

1.2. Особенности совместного насыщения стали углеродом и азотом.

1.3. Технологические процессы совместного насыщения

стал и азото м и у гл е родом.

1.4. Влияние термической обработки на свойства

нитроцементованных слоев

1.5. Выводы.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО
ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ 1ШТРОЦЕМЕНТОВАННЫХ СЛОЕВ
2.1. Выбор сталей для исследования. Технология изготовления и химикотермической обработки образцов
2.2. Методика определения состава, структуры и свойств нитроцементованных слоев.
2.3. Определение износостойкости нитроцементованных образцов.
2.4. Математическое планирование эксперимента и
обработка экспериментальных данных.
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ СОСТАВА КАРБЮРИЗАТОРА И
РЕЖИМОВ НИТРОЦЕМЕНТАЦИИ НА ГЛУБИ У И ФАЗОВЫЙ СОСТАВ ДИФФУЗИОННЫХ СЛОЕВ УЛУЧШАЕМЫХ СТАЛЕЙ
3.1. Насыщающая среда для низкотемпературной нитроцементации
3.2. Оптимизация состава пасгы для нитроцементации
3.3. Влияние режимов нитроцементации на глубину диффузионных слоев.
3.4. Микроструктура и фазовый состав нитроцементованных слоев
ГЛАВА 4. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА
НИТРОЦЕМЕНТОВАННЫХ СЛОЕВ УЛУЧШАЕМЫХ СТАЛЕЙ.
4.1. Твердость и фазовый состав нитроцементованных слоев
4.2. Износостойкость нитроцементованных слоев
4.3. Упрочнение поршневых пальцев
ОБЩИН ВЫВОДЫ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ПРИЛОЖЕНИЯ.
ВВЕДЕНИЕ


В результате облегчается диффузия углерода в сердцевину, не полностью перешедшую в аустенитное состояние. Ау не происходит задержки в росте диффузионного слоя. Наличие азота в тврдом растворе повышает устойчивость переохлажднного аустенига. В связи с этим нитроцементированные слои обладают более высокой прокаливаемоегыо, чем цементированные. Высокая прокаливаемость слоя позволяет закаливать питроцементованные или цианированные детали из нелегированной стали в масле, а не в воде. Азот повышает содержание остаточного аустенита в структуре закаленного диффузионного слоя. Остаточный аустенит снижает твердость слоя, поэтому ею содержание ограничивается допустимой тврдостью. Наличие остаточного аустенита в структуре слоя повышает его пластичность, что ведт к повышению ударной вязкости и усталостной прочности деталей после химикотермической обработки. К недостаткам нитроцементации относи гея необходимость строгого поддержания в нужных пределах науглероживающей и азотирующей способности газовой среды. Анализ, по литературным данным, процессов цианирования, проводящихся при температурах 0 0С. Исследование влияния температуры и длительности нитроцементации на фазовый состав, структуру и глубину диффузионног о слоя. Выбор оптимальных температурных режимов нитро цементации и термообработки, обеспечивающих максимально возможное поверхностное упрочнение карбон итридам и низколегированных и углеродистых улучшаемых сталей. Оценка служебных свойств тяжелонагруженных высокоответственных деталей автомобиля, упрочннных нитроцементацией, в частности, поршневых пальцев. Диссертацию составляют аналитические и экспериментальные исследования, выполненные при решении перечисленных задач, и их результаты. ГЛАВА 1. Азот, поступающий в поверхностные слои стали в процессе нитроцементации, оказывает на фазовый состав сплавов железа примерно такое же влияние, как и углерод. На диаг рамме состояния железоазот рис. Кроме тою в нитроцементованных слоях могут присутствовать специфические фазы у е и д нитриды. Есть сведения , что в нитроцементованных структурах может присутствовать также метастабильная фаза а идеального состава уе1Г1Л, которая наблюдается ниже 0С при выделении азота из а железа и при отпуске азотистого мартенсита. Она, согласно , представляет собой структуру с упорядоченным распределением атомов азота в азотистом мартенсите. Азот, как и углерод, расширяет область аустенита на диаграмме состояния. При этом азот снижает температуру перекристаллизации а железа в у железо см. Растворимость азота в железе выше, чем растворимость углерода. Максимальная растворимость углерода в феррите системы Ре С при температуре Асз 3С достигает 0,, в аустенитс 0,8. Ре при температуре Ас. С в феррите растворяется 0, азота, в аустените 2, 6 . Кроме того, сходство влияния углерода и азота на структуру сплавов железа заключается также в том, что в обеих системах происходит эвтектоидная реакция с образованием пластинчатого эвтектоида перлита в системе Ре С и браунита в системе Ре . ИТОМ И НИТрИДОМ ЖСЛСЗа, СООТВСТСТВуЮЩИМ формуле РелИ 6 . На этом сходство обеих систем заканчивается. Значительные различия, имеющиеся между системами Ре С и Ре V, обуславливаются различием термодинамических свойств соединений железа с углеродом и железо с азотом. Железо и углерод образуют только одно стабильное соединение цементит РеС. Атомы железа в цементите расположены в орторомби ческой
рештке с параметрами а5,, в6,, с4, А . Атомы углерода расположены в самых больших промежутках подрешетки железа. Цементит устойчив до температуры плавления. Азот, в отличие от углерода, совместно с железом могут образовать несколько соединений типа нитридов у 8, а. При этом, как отмечалось выше, нитрид су по сравнению с другими нитридами железа, отличается широким диапазоном состава 4, ,0 1, меняющегося в зависимости от температуры. На рис. Как видно, эта характеристика нитрида значительно зависит от его состава, в отличие от карбида железа, параметры рештки которого однозначно фиксированы. ГО П и . М,1. Рис.