Повышение механических и антикоррозионных свойств технологической оснастки с помощью анодной нитроцементации

• Автор: Мухачёва, Татьяна Леонидовна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Кострома
• Количество страниц: 197 с. : ил.

Содержание

Основные обозначения.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНОДНЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТНЫЙ НАГРЕВ КАК СПОСОБ СКОРОСТНОЙ НИТРОЦЕМЕНТАЦИИ

1.1. Теплофизические особенности анодного нафева и механизм проводимости парогазовой оболочки.

1.1.1. Влияние условий нагрева на температуру анода.

1.1.2. Распределение температуры и тепловых потоков в системе деталь парогазовая оболочка электролит.

1.2. Особенности диффузионного насыщения при анодном нагреве

1.3. Постановка задач и цели исследования.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Экспериментальная установка

2.2. Выбор электролитов.
2.3. Выбор материалов и геометрии образцов
2.4. Измерения тепловых и электрических параметров анодного нагрева
2.5. Методы изучения структуры и фазового состава упрочненных материалов
2.6. Анализ слоев с помощью спектрометрии ядерного обратного рассеяния протонов
2.7. Оценка коррозионного поведения образцов
2.8. Определение стойкости образцов из нержавеющей стали против межкристаллитной коррозии.
2.9. Испытания на ударную вязкость
2 Испытания образцов на разрыв
Выводы по главе 2.
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ РАСЧТА ВОЛЬТАМПЕР 1ЫХ И ВОЛЬТТЕМПЕРАТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК.
3.1. Вертикально нагреваемые короткие цилиндрические детали в условиях естественной конвекции
3.2. Вертикально нагреваемые длинные цилиндрические детали
Выводы по главе 3.
ГЛАВА 4. ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ АНОДНОМ НАГРЕВЕ
ВЕРТИКАЛЬНОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ДЕТАЛИ
Выводы по главе 4.
ГЛАВА 5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ДИФФУЗИИ АЗОТА И УГЛЕРОДА С УЧТОМ ИХ ВЗАИМОВЛИЯНИЯ
5.1. Независимая диффузия азота и углерода.
5.2. Учт влияния диффузии углерода на диффузию азота
5.3. Учт взаимовлияния диффундирующих атомов азота и углерода друг на
Выводы по главе 5.
ГЛАВА 6. ПОВЫШЕНИЕ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОНСТРУКЦИОННЫХ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СТАЛЕЙ ПРИ АНОДНОМ ЭЛЕКТРОЛИЗНОМ НАГРЕВЕ В ЭЛЕКТРОЛОИТАХ НА ОСНОВЕ КАРБОМИДА
6.1. Нитроцементация деталей из сталей , и в электролитах с азотной кислотой и глицерином, с аммиаком и ацетоном
6.2. Нитроцементация деталей из сталей , и в электролите на основе карбамида.
6.2.1. Элементный, фазовый состав и структура модифицированных в карбамидном электролите образцов из углеродистых сталей
6.2.2. Испытания образцов из углеродистых сталей, нитроцементованных в карбамидном электролите
6.3. Упрочнение деталей из стали ХНТ в электролите с аммиаком и ацетоном
6.4. Упрочнение деталей из стали XНТ в электролите на основе карбамида.
6.5. Упрочнение технологической оснастки, применяемой на предприятии
ОСЮТМЗ
Выводы по главе 6.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


При этом площадь поверхности анода должна быть значительно меньше поверхности катода 8, 9. Критические напряжения, при которых электролит вскипает, зависят от его электропроводности и скорости роста напряжения . Выделение газа при электролизе не влияет на критические напряжения, но ускоряет образование оболочки за счет интенсификации отвода тепла из прианодной области в раствор . ГГГО важны лишь для понимания механизма явления. После образования система анод оболочка раствор происходит разогрев анода до температур 0 С. Прохождение тока через парогазовый слой начинается при некоторых пороговых значениях напряжения, зависящих от концентрации раствора, и объясняется эмиссией ионов раствора в оболочку и их переносом на анод в электрическом поле. Возникновение проводимости в анодной парогазовой оболочке не сопровождается никакими визуально наблюдаемыми изменениями цвета свечения. Спектр этого свечения, полученный с помощью монохроматора в видимой области при анодном напряжении 0 В, соответствует лишь излучению нагретого тела с максимумом при длине волны 0,7 мкм . Часть поверхности раствора на границе с оболочкой заполнена ионами или молекулами растворнного вещества, некоторое количество молекул воды входит в гидратные оболочки этих ионов. В процессе кипения гидратированные молекулы участвуют в обмене с молекулами паровой фазы, что способствует переносу отдельных ионов раствора в оболочку. Без электрического поля ионы не способны удалиться от раствора на значительные расстояния изза действия электрических сил, обусловленных некомпенсированным зарядом ионов, оставшихся в электролите. Причиной наличия избыточного заряда является внешнее поле анода, определяемое величиной приложенного напряжения и. Переход через пороговое значение ио, соответствующее предельной для данного раствора поверхностной плотности ионов, сопровождается потерей устойчивости. Это явление называется поверхностной неустойчивостью жидкого проводника в электрическом поле, или неустойчивостью ТонксаФренкеля. Неустойчивость означает выброс избыточного заряда в парогазовую оболочку, что и является основой е проводимости. Эмитированные в оболочку отрицательные ионы дрейфуют в сторону анода с неизбежным рассеянием их энергии на молекулах воды, что и приводит к разогреву оболочки. Температура анода и скорость его разо1рева являются важнейшими характеристиками процесса. К основным параметрам анодного нагрева, определяющим температуру нагреваемой детали, относятся напряжение, размеры анода, температура электролита и скорость его циркуляции. Электролитный нагрев в любом варианте относится к скоростным способам нагрева. По данным И. Ясногородского скорости нагрева катода при неизменной величине напряжения одноступенчатый нагрев составляют от до 0 Сс . Примерно такие же скорости достигаются при анодном на1реве. Сс . Следует отметить, что эти измерения выполнялись хромельал юм елевой термопарой, имеющей постоянную времени порядка одной секунды. Реальная скорость разогрева, по мнению авторов, должна быть выше указанной. Все вольттемпературные характеристики ВТХ обрабатываемых деталей имеют максимум в диапазоне напряжений от 0 до 0 В. Увеличение температуры анода с ростом напряжения, очевидно, связано с повышением мощности, рассеиваемой в парогазовой оболочке. При этом ток с ростом напряжения всегда снижается изза расширения парогазовой оболочки. Нисходящая ветвь ВТХ при увеличении напряжения не получила сколь бы то ни было полного теоретического объяснения. На данный момент существует лишь рабочая гипотеза , об эмитировании капелек электролита с поверхности ПГО под действием бомбардировки ее ионами материала обрабатываемой детали. С ростом напряжения на испарение этих капелек расходуется такое количество теплоты, что общий тепловой поток, поступающий в деталь, уменьшается, что приводит к снижению температуры образца. С увеличением радиуса обрабатываемых деталей температура нагрева снижается . Увеличение глубины погружения к цилиндрических образцов при прочих равных условиях приводит к повышению их температуры.