Разработка состава насыщающей смеси и технологии комплексного борирования при газопламенном нагреве

• Автор: Иванов, Алексей Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 155 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Основы химикотермической обработки.

1.2. Виды химикотсрмичсской обработки.

1.2.1. Цементация

1.2.2. Совместное насыщение азотом и углеродом.

1.2.2.1. Ни гроцементация

1.2.2.2. Цианирование

1.2.2.3 Перспективные способы ХТО

1.3 Борирование сталей.

1.3.1 Влияние состава стали на процесс диффузионного насыщения бором
1.3.2. Термическая обработка борированных сталей.
1.3.3 Структура и свойства боридных слоев
1.4 Диффузионное хромирование
1.5 Многокомпонентное насыщение металлами и неметаллами.
1.5.1 Борохромирование.
1.5.2 Боротитанирование
1.6 Термическая обработка с помощью газопламенного нагрева
1.6.1 Газы применяемые при газопламенном нареве.
1.6.2 Процесс горения и строение пламени.
1.6.3 Тепловое взаимодействие пламени с металлом.
1.6.4 Эффективная тепловая мощность и эффективный к. п. д. пламени.
1.7 Особенности газопламенной термоциклической обработки.
2.1. материалы и оборудование
2.2. Методы исследования структуры и состава диффузионных слоев
2.3. Методика испытаний на коррозионную стойкость
2.4. Методика химикотермической обработки.
2.5 Определение механических свойств.
2.6 Исследование структуры образцов
Глава 3 ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ ХИМИКОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ В РЕЖИМЕ НАГРЕВА ГАЗОВЫМ ПЛАМЕНЕМ
3.1 Математическая модель и оптимизация основных технологических факторов нагрева газовым пламенем для химикотермической обработки
стали СтЗ.
3.2 Математическая модель и оптимизация состава насыщающей смеси для изотермического боротитанирования стали ЗОХ.
ГЛАВА 4 ХИМИКОТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТАЛЕЙ В УСЛОВИЯХ ГАЗОПЛАМЕННОГО НАГРЕВА.
4.1.Изотермическая химикотермическая обработка стали.
4.1.1. Насыщение сталей бором.
4.1.2. Насыщение сталей бором и хромом
4.1.3. Механические свойства борохромированных слоев, полученных при нагреве газовым пламенем.
4.2 Результаты промышленных испытаний
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


М. Гурьевым (, ] приведена на рисунке 1. Многокомпонентное насыщение металлами насыщение алюминием совместно ’ с другими металлами С Сг, т^гп, V и др. А1, Т1, Мп и др. Сг, Т1, V5/, V и др. Сг, Мо, V/, Т1 и др. Рисунок 1. В связи со все более широким применением в народном хозяйстве высоколегированных жаростойких, жаропрочных, нержавеющих, инструментальных и конструкционных сталей растет и их дефицит. Роль ХТО, позволяющей в некоторых случаях заменить специальные сплавы на более дешевые углеродистые, но не уступающие спсцсталям по свойствам при условии поверхностной обработки, будет возрастать с каждым годом [6-, , ]. Важнейшим условием образования диффузионного слоя на поверхности материала является растворимость диффундирующего элемента в насыщаемом материале при данной температуре. Также возможно образование диффузионного слоя элементами, имеющими низкую растворимость в материале, но образующими с ним химическое соединение. При соблюдении указанных выше условий диффузионный слой образуется, если выдержаны требуемые температурно-временные условия обработки [6, 7, - ]. Требуемые свойства поверхностных слоев могут формироваться как в процессе самой химико-термической обработки, так и при последующей термообработке. Также последующей или сопутствующей термообработкой придают необходимые механические свойства сердцевине детали. В случае низкотемпературных процессов (азотирование, цинкование, цианирование, некоторые способы алитирования, и т. Следует также особо подчеркнуть, что химико-термической обработкой изделиям можно придать такой комплекс эксплуатационных свойств, достижение которых объемным легированием или невозможно (азотирование, борирование, фосфорирование), или экономически невыгодно (хромирование, хромониобирование, молибденирование, вольфрамирование) [4, , , ]. Так как такие элементы, как бор, азот при объемном легировании сталей сильно повышают твердость при значительном ухудшении других свойств - ковкости, пластичности, ударной вязкости []. Другие элементы, такие как фосфор и сера в случае их высокого содержания в объеме стали, являются вредными примесями в сталях, так как приводят к различным дефектам и от них стремятся избавиться. Металлические же легирующие материалы, такие как хром, титан, ниобий, тантал, вольфрам, никель и т. В подавляющем большинстве случаев ХТО подвергают сплавы на основе железа (стали и чугуны), реже - сплавы на основе тугоплавких металлов, иногда - твердосплавы и керамики, еще реже - сплавы цветных металлов и почти никогда - композиты, пластмассы. Например, железо и железоуглеродистые сплавы образуют диффузионные слои со всеми элементами периодической системы за исключением: щелочных (Ыа, К, и т. М^, Са, Ва и т. Ag, Аи, Рг, и т. Не, N6 и т. ТЬ и т. Из почти трех тысяч возможных процессов однокомпонентного насыщения в настоящее время изучено , а всего, включая многокомпонентное насыщение, около [8, , ]. По сравнению с другими методами поверхностной обработки металлов (дробеструйный наклей, накатка роликами, индукционная, электролитная и газопламенная закалка, лазерная обработка, напыление покрытий, и др. При химико-термической обработке достигается гораздо большее различие в свойствах сердцевины и поверхностных слоев, чем при других видах поверхностной термической обработки. Это обусловлено гем, что при механических и термических методах упрочнения поверхности изменяется только строение (структура) поверхностных слоев, а при химико-термической обработке, кроме того, изменяется их химический состав, что существенно расширяет область варьирования физико-механических свойств. Основная опасность, реальная при всех термических видах поверхностного упрочнения - перегрев поверхности, при химико-термической обработке или отсутствует, или может быть устранен последующей либо сопутствующей термообработкой [4, 6-8, ]. При реализации любого процесса ХТО изделия выдерживают определенное время при определенной температуре насыщения в реакционной среде. Реакционные среды могут быть твердыми, жидкими, газообразными.