Упрочнение высокохромистых сталей и покрытий химико-термической обработкой для повышения стойкости в условиях коррозионно-механического изнашивания

• Автор: Никулин, Анатолий Александрович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 150 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СЛОЕВ ПРИ НАСЫЩЕНИИ ВЫСОКОХРОМИСТЫХ СТАЛЕЙ АЗОТОМ И
УГЛЕРОДОМ

1.1 .Образование твердых фаз при химикотермической обработке высокохромистых сталей

1.2. Влияние кислорода на формирование диффузионных слоев при поверхностном упрочнении высокохромистых сталей 1 .ЗНасыщающие среды для поверхностного упрочнения хромистых нержавеющих сталей

1.4 Выводы. Направление исследования

ГЛАВА 2. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И УПРОЧНЕНИЯ ОБРАЗЦОВ. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

2.1. Выбор материалов для исследования

2.2. Химикотермическая обработка электролитических

железохром истых покрытий

2.3. Методы определения состава, структуры и физикомеханических свойств
2.4. Определение износостойкости и ударной вязкости высокохромистых сталей и гальванических покрыти
2.5. Математическое планирование эксперимента и обработка экспериментальных данных ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЬСОКОТЕМЕРАТУРНОЙ ОБРАБОТКИ ХРОМИСТЫХ СТАЛЕЙ
3.1. Разработка карбюризатора для цементации хромистых нержавеющих сталей
3.2 Влияние режимов науглероживания на глубину и фазовый состав диффузионных слоев на высокохромистых сталях
3.3 Влияние режимов цементации и послецементационной термообработки на твердость диффузионных слоев сталей с высоким
содержанием хрома
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ НИЗКО И СРЕДНЕТЕМПЕРАТУРНЫХ ПРОЦЕССОВ НАСЫЩЕНИЯ ВЫСОКОХРОМИСТЫХ
МАТЕРИАЛОВ АЗОТОМ И УГЛЕРОДОМ
4.1 Обоснование выбора насыщающей среды для низкотемпературной
нитроцементации деталей
4.2 Оптимизация состава нитроцементующей пасты
4.3 Влияние режимов нитроцементации на структуру и глубину
диффузионных слоев
4.4. Исследование нитроцементации высокохромистых
коррозионностойких гальванических покрытий ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ВЫСОКОХРОМИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ С ПОВЕРХНОСТНЫМ УПРОЧНЕНИЕМ
5.1 Износостойкость цементованной стали Х
5.2. Повышение износостойкости режущих органов измельчителей
5.3. Низкотемпературная нитроцементация автомобильных деталей, востановленных электролитическими железохромистыми покрытиями 2 Выводы
Литература


Практика цементации легированных сталей показывает, что в атмосферах, содержащих СО С, происходит окисление хрома, а также других элементов марганца, титана и др. В работе проведен анализ термодинамических условий окисления и восстановления соединений хрома в стали X в процессе цементации. Расчеты изменения свободной энергии в реакциях окисления карбидов Ре3С, РеСг3С и СгРс7С3 атмосферами, содержащими СО, С и Н показали, что в среде окиси углерода может окислиться не только карбид Сг, Ре7С3, но и легированный, хромом цементит с образованием смешанного окисла РеО Сг3. На цементованных хромистых сталях всегда наблюдаются пленки сложных окислов со структурой шпинелей. Внутреннее окисление высокохромистых сталей проявляется в виде так называемой темной составляющей, которая видна в оптический микроскоп на глубине нескольких сотых миллиметра в виде сетки и глобулей на цементованных сталях . В хромистых сталях элементы темной составляющей представляют в основном окислы хрома. Содержание хрома в твердом растворе вблизи темной составляющей сильно уменьшается, поскольку хром переходит в окислы см, рис. Обеднение твердого раствора хромом и образование окислов значительно снижает уровень механических характеристик цементованной стали. Проблемам внутреннего окисления хромистых сталей, как и сталей легированных другими элементами, посвящено много работ, в которых предлагаются различные технологические приемы устранения этого явления. Наиболее радикальный вывод из этих работ тот, что внутреннее окисление нержавеющих сталей можно предотвратить подбором соответствующих насыщающих сред. Нержавеющую сталь X после цементации рекомендуется закаливать с температуры 0СНЯС и затем подвергать низкому отпуску при 0. С НК. С . Такой режим послецементационной термообработки был предложен для инструмента, работающего в условиях абразивного изнашивания. Детали из сталей X, ХН2, ХН2 и других высокохромистых сталей рекомендуется, после цементации, по данным ряда работ , закаливать с температуры . С, обрабатывать холодом при минус . С и отпускать при 0. Нержавеющие цементованные стали вместо обработки холодом можно подвергать высокому отпуску, при котором имеет место явление вторичного твердения. Например, у цементованной стали ХН2, подвергнутой закалке с С, содержание аустенита в диффузионном слое достигает . С это содержание снижается до . НЯС. В поверхностной зоне цементованных слоев нержавеющих сталей X, X, ХН2 общее содержание углерода колеблется в пределах 2,2. Столь высокое содержание углерода в хромистых сталях признается нормальным, что и обеспечивает этим сталям требуемые качества. При падении общего содержания углерода в поверхностной зоне ниже 2,2 концентрация его в мартенсите уменьшается более чем до 0,. Испытания на машине Шкода Савина показали, что износостойкость цементованных нержавеющих сталей X и X весьма высока и превышает износостойкость азотированной стали ХМТОА . Применение цементованной стали X вместо цементованной углеродистой стали для прессформ, работающих в условиях сильного абразивного изнашивания, позволило повысить стойкость этих прессформ более чем в раз . Ре4, который может содержать от 5,7 до 6,1 1 с фаза гексагональный карбонитрид железа с высокой степенью гомогенности, имеющий формулу Ре2 и содержащий от 8 до ,2 М . Хром входящий в состав стали, при образовании нитридов входит в их состав, замещая в кристаллической решетке атомы железа, при этом формулы легированных хромом нитридов могут быть записаны следующим образомгу4 фаза еСг4М фаза РеСгзИ Мри температуре выше 1 С в диффузионном слое существует уфаза азотистый аустенит, которая представляет собой твердый раствор азота в у железе. Кроме того при этих температурах в присутствии азота и углерода может образоваться нитридкарбонитрид Ре3 СЫ с решеткой цементитного типа. Хром активно взаимодействуя с поступащим из внешней среды азотом заметно уменьшает глубину карбонитридпых слоев на поверхности стали, однако меньше, чем другие карбидообразующие элементы рис. Рис. Влияние легирующих элементов на глубину распространения с и г.