Влияние режимов термической обработки на структуру и свойства порошковых сталей, легированных наноразмерными углеродом и хромом

• Автор: Ниткин, Николай Михайлович
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 160 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Превращения в углеродистых сталях

1.2. Наноразмерный углерод

1.3. Процессы гомогенизации при производстве порошковой стали

1.4. Процессы спекания и горячей штамповки порошковых сталей

1.5. Диффузионный отжиг углеродистых сталей

1.6. Выводы, цель и задачи исследования

2. МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Характеристики исходных материалов

2.1.1. Характеристики железных порошков

2.1.2. Характеристики углеродсодержащих компонентов
2.1.3. Характеристики порошка нанохрома
2.2. Оборудование, оснастка и технология изготовления образцов
2.2.1. Описание технологических процессов изготовления образцов
2.2.2. Оборудование и оснастка для изготовления образцов
2.3. Оборудование и методика изучения структуры
2.3.1. Микроструктурный анализ
2.3.2. Электронная микроскопия
2.3.3. Микрорентгеноспектральный анализ
2.3.4. Рентгеноструктурный анализ
2.4. Оборудование и методики изучения свойств
2.4.1. Определение общей и поверхностной пористости
2.4.2. Испытания на растяжение
2.4.3. Исследования износостойкости и трибологические испытания
2.4.4. Испытания на трещиностойкость
2.4.5. Испытания на изгиб
2.4.6. Испытания на ударную вязкость
2.4.7. Испытания на усталостную долговечность
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СМЕШИВАНИЯ ШИХТЫ, ПРЕССОВАНИЯ, СПЕКАНИЯ И ГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКИ ПОРОШКОВЫХ СТАЛЕЙ, ЛЕГИРОВАННЫХ НАНОРАЗМЕРНЫМ УГЛЕРОДОМ И ХРОМОМ
3.1. Определение оптимального количества содержания в порошковой шихте наноразмерных углерода и хрома
3.2. Особенности процессов приготовления шихты при применении наноразмерных углерода и хрома
3.3. Исследование процесса прессования шихты при применении наноразмерных углерода и хрома
3.4. Исследование процесса спекания
3.5. Влияние технологических параметров на проведение ГШ порошковых сталей
3.6. Выводы
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПОРОШКОВЫХ СТАЛЕЙ, ЛЕГИРОВАННЫХ НАНОРАЗМЕРНЫМИ УГЛЕРОДОМ И ХРОМОМ
4.1 Исследование структурообразования и формирование свойств порошковых сталей, легированных наноразмерными углеродом и хромом, после термообработки
4.1.1. Влияние скорости охлаждения после горячей деформации образцов при проведении закалки
4.1.2. Исследование структурообразования и свойств порошковых сталей при отпуске
4.1.3. Исследование структурообразования и свойств порошковых сталей после диффузионного отжига
4.2. Исследование структурообразования и свойств порошковых сталей после проведения термоциклической обработки
4.3. Выводы
5. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПОРОШКОВЫХ СТАЛЕЙ, ЛЕГИРОВАННЫХ НАНОРАЗМЕРНЫМИ УГЛЕРОДОМ И ХРОМОМ
5.1. Механические свойства порошковых сталей
5.2. Трибологические свойства порошковых сталей
5.3. Выводы
6. ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Введение графита в шихту на основе железа способствует росту зерна аустенита, что необходимо связывать не только с общим влиянием углерода на рост зерна аустенита, но и с тем, что при спекании графит способствует увеличению металлического контакта между частицами, получению гомогенной структуры, межчастичной рекристаллизации, при этом миграция границ новой фазы повышает склонность к росту зерна аустенита. Большое влияние на рост зерна аустенита оказывает технология прессования. При использовании однократного прессования получали аустенит с зерном, соответствующим 6 7 баллам, при применении многократного прессования получали зерно балла. Возможность применения разработанных различных видов ТО для порошковых сталей основано на том, что каждая их частица представляет собой компактный металл, в котором при нагреве и охлаждении совершаются такие же превращения, как и в больших объемах литого и кованого металла. Наличие пор снижает теплопроводность стальных изделий. Увеличение пористости изделий и дисперсности частиц уменьшает требуемую для обеспечения начала превращения степень перегрева, приводит к смещению точки Аа к равновесной точке А. При постоянной скорости нагрева такое увеличение приводит к понижению температуры перлитоаустенитного превращения. В работах , установлено, что любой вид пластической деформации и термической обработки влияет на кинетику роста зерна аустенита, так как они изменяют его форму. Происходит также перераспределение дисперсных фаз, препятствующих миграции границ новой фазы. Атомы углерода в кристаллической структуре графита связаны между
собой прочными ковалентными связями ьр гибридизация и формируют шестиугольные кольца, образующие, в свою очередь, прочную и стабильную сетку, похожую на пчелиные соты. Сетки располагаются друг над другом слоями. Расстояние между атомами, расположенными в вершинах правильных шестиугольников, равно 0,2 нм. Слои слабо связаны между собой. Такая структура прочные слои углерода, слабо связанные между собой, определяет специфические свойства графита низкую тврдость и способность легко расслаиваться на мельчайшие чешуйки. В карбине наблюдается линейное расположение атомов в виде цепочек. Он подразделяется на две модификации с кумулированными связями ССС и полииновыми СССС связями. Известны и другие формы углерода, такие как аморфный углерод, белый углерод чаоит и т. Эти формы являются композитами, то есть смесью малых фрагментов графита и алмаза. Размер кристаллов для микрокристаллитного графита составляет 0 нм, сажи десятые доли, электродного графита нм. Такие параметры как содержание золы, текстура, крупность порошка необходимо контролировать для обеспечения возможности оптимального использования графита в порошковой металлургии, в частности для установления требуемых условий спекания. В работе 3 показано, что наиболее эффективной углеродсодержащей добавкой, как с технологической, так и с материаловедческой точек зрения, является искусственный графит. В этом случае обеспечивается достаточная степень гомогенности материала и более высокие показатели его прочности. Графит, если рассматривать его идеализированную структуру, представляет собой непрерывный ряд слоев, параллельных основной плоскости и состоящих из гексагонально связанных друг с другом атомов углерода. По взаимному смещению этих слоев в плоскости различают гексагональную и ромбоэдрическую формы. В гексагональной форме слои чередуются по схеме АВАВ. АВСАВС. Содержание ромбоэдрической формы может достигать в природных графитах , в искусственных она практически не встречается. Расстояние между любыми соседними атомами углерода в плоскости слоя равно 0,2 нм, между соседними слоями 0,5 нм. Каждый атом в слое связан с тремя соседними и углы между связями составляют 0. В связях участвуют три валентных электрона из четырех, оставшиеся электроны образуют общее электронное облако, аналогичное имеющемуся у металлов. Такое строение приводит к анизотропии физических свойств графита в направлениях параллельном и перпендикулярном слоям. Описанная структура характерна для монокристалла графита.