Исследовательский комплекс для разработки регулируемых и комбинированных технологических процессов химико-термической обработки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.01, кандидат технических наук Александров, Владимир Алексеевич

• Александров, Владимир Алексеевич
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Александров, Владимир Алексеевич

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Обзор способов химико-термической обработки сталей.

1.1. Основные закономерности химико-термической обработки.

1.1.1. Процессы, происходящие при X ТО.

1.1.2. Механизмы диффузии атомов и формирование диффузионного слоя при ХТО. 9 1.1.3.Общая характеристика некоторых видов ХТО.

1.2. Физико-химические закономерности процесса азотирования.

1.2.1. Строение азотированного слоя в чистом железе.

1.2.2. Влияние легирующих элементов на строение азотированного слоя сталей.

1.2.3. Особенности азотирования легированных сталей различных классов.

1.3. Обзор исследований по азотированию в различных насыщающих средах.

1.3.1. Азотирование разбавленным аммиаком.

1.3.2. Мягкое азотирование или тенифер-процесс.

1.3.3. Азотирование с применением депассиваторов.

1.4. Комбинированные способы химико-термической обработки сталей.

1.4.1. Азотирование стали, предварительно легированной алюминием.

1.4.2. Титаноазотирование.

1.4.3. Хромоазотирование.

1.4.4. Свойства комбинированных покрытий. 34 Выводы по 1 главе.

Глава 2. Методы исследования структуры и свойств диффузионных слоев после химико-термической обработки.

2.1. Методы определения фазового состояния металлических систем путем измерения физических и физико-химических свойств.

2.1.1. Метод термического анализа.

2.1.2. Дилатометрический метод.

2.1.3.Метод измерения электропроводности. 45 2.1.4-Метод исследования магнитных свойств металлов.

2.1.5. Методы измерения термоэлектрических и электрохимических свойств.

2.2. Методы анализа структуры и фазового состава сплавов после ХТО.

2.2.1. Металлографический анализ микроструктуры.

2.2.2. Метод автоматизированного количественного анализа структуры.

2.2.3. Рентгенострукгурный метод исследования фазового состава материалов.

2.2.4. Элекгронно-зондовые методы исследования.

2.2.5. Метод лазерного эмиссионного микроспектрального анализа. 79 2.2.6.Электрографический метод исследования структуры и фазового состава материалов.

2.3. Методы исследования механических свойств упрочненных слоев

2.3.1. Твердость металлов как базовая характеристика их упрочнения.

2.3.2. Связь показателей твердости с фазовым составом сплавов.

2.3.3. Основные методы измерения твердости.

2.3.4. Классификация процессов трения и износа.

2.3.4.1. Исследование износостойкости упрочненных сталей.

2.3.4.2. Устройство для проведения испытаний на износ в коррозионно-активной среде.

Выводы по 2 главе.

Глава 3. Комплекс оборудования для проведения и контроля процессов химико-термической обработки.

3.1. Приборы и методы контроля процессов ХТО

3.1.1. Предпосылки для разработки методов контроля процессов азотирования.

3.1.2. Контролируемые технологические параметры процесса азотирования.

3.1.3. Метод контроля процесса по оценке степени диссоциации аммиака при измерении электрофизических параметров газа.

3.1.4. Метод контроля процесса по оценке динамики роста диффузионного слоя и его фазового состава прямым измерением магнитоэлектрических параметров.

3.1.5. Автоматизированная система регулирования процесса азотирования.

3.2. Дозирующие устройства для проведения процессов ХТО в многокомпонентных насыщающих средах.

3.2.1. Дозатор смеси аммиака и продуктов его крекинга.

3.2.2. Дозирующие устройства для приготовления смесей аммиака, воздуха и пропана.

3.2.3. Дозирующее устройство для приготовления шликерных суспензий.

3.3. Лабораторные и технологические установки для регулируемых и комбинированных процессов ХТО.

3.3.1. Лабораторная установка для ХТО с программным управлением технологическим циклом.

3.3.2. Технологическое оборудование для проведения процессов ХТО шликерным методом.

Выводы по 3 главе.

Глава 4. Разработка регулируемых технологий химико-термической обработки конструкционных сталей в атмосфере аммиака и воздуха.

4.1. Закономерности формирования диффузионного слоя в сталях при насыщении в смеси аммиака и воздуха.

4.1.1. Прогнозирование фазового состава диффузионного слоя на основе термодинамики химических реакций при взаимодействии аммиачно-воздушной атмосферы с железом.

4.1.2. Экспериментальные исследования комбинированного процесса ХТО в смеси аммиака и воздуха.

4.1.3. Влияние технологических параметров процесса на строение и фазовый состав диффузионного слоя стали после обработки в аммиачно-воздушной атмосфере.

4.2. Газоциклические процессы ХТО с переменной подачей аммиака и воздуха.

4.2.1. Технологическая схема газоциклического процесса.

4.2.2. Влияние газоциклического процесса на кинетику формирования диффузионного слоя.

4.3. Разработка технологических процессов ХТО в среде аммиака и воздуха для упрочнения коррозионносгойких сталей

4.3.1. Влияние газоциклического процесса ХТО на кинетику роста диффузионного слоя коррозионносгойких сталей.

4.3.2. Строение и фазовый состав диффузионного слоя коррозионносгойких сталей после газоциклической обработки в среде аммиака и воздуха.

4.3.3. Микротвердость азотированного слоя коррозионносгойких сталей упрочненных по газоциклическому режиму.

Выводы по 4 главе.

Глава 5. Совершенствование регулируемых технологических процессов азотирования инструментальных сталей.

5.1. Анализ способов азотирования инструментальных сталей.

5.1.1. Номенклатура режущего инструмента, подвергаемого азотированию.

5.1.2.Стандартное газовое азотирование.

5.1.3. Газоциклическое азотирование с переменной подачей аммиака и инертного газа.

5.1.4. Азотирование с добавками углеродосодержащих газовых компонентов.

5.2. Разработка технологического процесса азотирования инструментальных сталей в смеси аммиака и продуктов его диссоциации.

5.2.1. Прогнозирование фазового состава стали после обработки в среде аммиака и продуктов его диссоциации на основе термодинамических расчётов.

5.2.2. Оптимизация режимов обработки быстрорежущей стали по азотному потенциалу.

Выводы по 5 главе.

Глава 6. Комбинированные технологические процессы ХТО, включающие поверхностное легирование металлами с последующим азотированием.

6.1. Общие закономерности получения диффузионных металлических покрытий.

6.1.1. Выбор легирующих элементов для диффузионных покрытий на сталях.

6.1.2. Анализ способов получения диффузионных металлических покрытий.

6.1.3. Шликерный метод получения диффузионных покрытий.

6.2. Комбинированная технология <сгитанирование+азотирование».

6.2.1. Особенности кинетики азотирования титанированных покрытий.

6.2.2. Структура и фазовый состав титаноазотированных покрытий.

6.2.3. Твердость титаноазотированных покрытий.

6.3. Комбинированная технология «ванадирование+азотирование»

6.3.1. Особенности строения азотованадированных покрытий.

6.3.2. Твердость азотованадированных покрытий.

6.4. Комбинированная технология «хромирование+азотирование»

6.4.1. Особенности строения хромоазотированных покрытий.

6.4.2. Твердость хромоазотированных покрытий.

6.5. Комбинированная технология «алитирование+азотирование»

6.5.1. Особенности строения алюмоазотированных покрытий.

6.5.2. Твёрдость алюмоазотированных покрытий.

6.6. Комбинированная технология «штаноалитирование+азотирование».

6.6.1. Особенности технологического процесса.

6.6.2. Структура и фазовый состав титаноалитированных покрытий до и после азотирования.

6.6.3. Твердость титаноалюмоазотированных покрытий.

6.7. Применение комбинированных технологий для модификации поверхности рабочих органов погружных насосов типа ЭЦНА.

6.7.1. Критерии оценки работоспособности рабочих органов насосов вызывающие необходимость поиска новых технологий упрочнения.

6.7.2. Механизм и способы борьбы с солевыми отложениями при работе металлов в водной среде.

6.7.3. Выбор композиции для диффузионного насыщения поверхности с получением свойств препятствующих отложению солей на рабочих органах насоса.

6.7.4. Способы повышения коррозионной стойкости поверхности рабочих органов насосов.

6.7.5. Предпосылки формирования износостойких поверхностей методами ХТО.

6.7.6. Разработка технологий поверхностного легирования сталей и чугунов шликерным методом, совмещенного с азотированием.

Выводы по 6 главе

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследовательский комплекс для разработки регулируемых и комбинированных технологических процессов химико-термической обработки»

Для получения покрытий и слоев с заданными свойствами необходимы регулируемые технологии. Их цель получение контролируемой структуры и свойств поверхностного слоя путем управления основными технологическими параметрами процесса.

Комбинированные технологии ХТО представляют собой либо технологические последовательные комбинации известных видов ХТО с оптимизированными параметрами, либо сочетание в одном процессе нескольких насыщающих сред, которое дает дополнительные возможности для формирования разнообразных по строению слоев. Преимущества таких технологий в том, что они позволяют добиться наиболее высокого комплекса свойств, в частности наиболее высокого уровня упрочнения, т.к. при этом задействовано наибольшее количество упрочняющих механизмов за счет получения сложных многофазных структур. Тогда как стандартные технологии (азотирование и т.д.) уже практически достигли пределов своих технологических возможностей с точки зрения эффективности упрочнения.

Таким образом, актуальной задачей является разработка новых комбинированных технологических процессов ХТО с возможностями регулирования структуры и фазового состава диффузионного слоя и, как следствие, получения заданного комплекса механических свойств поверхностного слоя. Разработка таких комбинированных и многоступенчатых процессов и оптимизация их технологических параметров представляет собой непростую исследовательскую задачу, т.к. число параметров обработки и, следовательно, факторов, влияющих на окончательное строение и свойства слоя, существенно возрастает. Требуются особые приемы регулирования основных технологических параметров, позволяющие управлять фазовым составом слоя. В первую очередь, - это усовершенствованные способы контроля насыщающего потенциала газовой среды. Кроме того, многообразие выделяющихся фаз в диффузионном слое требует привлечения новых методов исследования строения и фазового состава.

Целью настоящей работы является создание исследовательского комплекса для разработки новых процессов ХТО на основе системного подхода, который включает в себя: выбор рациональных методов исследования структуры и свойств и разработку новых методов исследования; разработку способов контроля технологического процесса для формирования слоев заданного строения; разработку технологического и лабораторного оборудования для исследования и реализации регулируемых процессов ХТО; комплексное проведение исследований по разработке новых комбинированных процессов ХТО с оптимальными параметрами упрочнения.

Заключение диссертации по теме «Материаловедение (по отраслям)», Александров, Владимир Алексеевич

Выводы по 5 главе.

1. Проведенный анализ позволил определить основные направления совершенствования технологических процессов азотирования инструментальных сталей, позволяющие расширить номенклатуру обрабатываемого инструмента и снизить ограничения в отношении обрабатываемых материалов, типоразмеров инструмента и формы режущей кромки, возникающие при использовании стандартных технологий газового азотирования:

- газоциклическое азотирование с переменной подачей аммиака и инертного газа;

- азотирование с добавками углеродосодержащих газовых компонентов;

- азотирование в смеси аммиака и продуктов его диссоциации. Проанализированы возможности и ограничения каждого метода, обобщены рекомендации по применению этих технологий для упрочнения определенных групп сталей, типа и размера режущего инструмента и групп обрабатываемых материалов.

2. Определены требования к строению и фазовому составу азотированного слоя инструментальных сталей, обеспечивающие достаточное повышение твердости при отсутствии существенных напряжений в поверхностном слое, вызывающих его хрупкость. Для этого оптимальным является формирование азотированных слоев на базе а-твердого раствора без образования на поверхности хрупкой нитридной зоны (е-фазы), что ведет к скалыванию режущей кромки. Показано, что при наличии на поверхности нитридной фазы покрытие применимо только для инструмента, предназначенного для обработки пластмасс и цветных сплавов на основе алюминия.

3. Установлено, что только разработанная технология азотирования в смеси аммиака и продуктов его диссоциации позволяет полностью контролировать фазовый состав азотированного слоя и избавиться от хрупкой поверхностной зоны е-фазы, обеспечивая формирование достаточно твердого, но пластичного слоя на базе зоны внутреннего азотирования. Это обусловливает применимость данной технологии для упрочнения инструмента, пригодного для обработки резанием практически любого металлического и неметаллического материала, а также для упрочнения штампового инструмента.

4. На основе методов химической термодинамики (анализа реакций взаимодействия металла с компонентами азотирующей среды) определены параметры азотирования в смеси аммиака и продуктов его диссоциации (температура и состав насыщающей атмосферы) для формирования слоя требуемого фазового состава. Путем теоретических расчетов активности атмосферы и экспериментальных исследований микроструктуры и фазового состава азотированных сталей проведена оптимизация режимов азотирования быстрорежущих сталей по азотному потенциалу. Показано, что упрочнение быстрорежущего инструмента в смеси аммиака и продуктов его диссоциации целесообразно осуществлять в интервале азотного потенциала от 1,4 до 0,6. Причем каждому типоразмеру режущего инструмента в зависимости от кривизны режущей кромки соответствует свое значение

7ЕК.

5. Прикладным результатом исследований, имеющим значение для рационального выбора упрочняющей технологии инструмента, являются составленные базы данных по оптимальным технологическим режимам азотирования инструмента из быстрорежущих сталей, классифицированные по виду режущего инструмента, его материалу, а также по обрабатываемому материалу.

Глава 6. Комбинированные технологические процессы ХТО, включающие поверхностное легирование металлами с последующим азотированием.

Как уже отмечалось, азотирование является одним из наиболее распространенных в промышленности методов поверхностного упрочнения. Процесс используется для повышения надежности самых разнообразных деталей и инструмента: гильзы цилиндров, коленчатые и кулачковые валы, зубчатые колеса, режущий и штамповый инструмент и др. Широкое использование азотирования для поверхностного упрочнения деталей машин объясняется достоинствами метода, обеспечивающего повышение предела выносливости, износостойкости, задиростойкости, коррозионной стойкости деталей машин и механизмов.

Однако этому методу присущи и недостатки, главными из которых являются появляющаяся в большинстве случаях повышенная хрупкость диффузионных слоев. Кроме того, часто применяемые для азотирования специальные стали -нитраллои - имеют сложную технологию выплавки, содержат большое количество дефицитных легирующих элементов, что ограничивает их применение. В связи с этим актуальна проблема экономии дорогостоящих материалов.

Сокращение длительности процесса азотирования является одним из важных направлений дальнейшего развития этого процесса. Широкие возможности в этом направлении дает повышение температуры насыщения, однако высокотемпературное азотирование обычных конструкционных сталей сопровождается резким понижением твердости диффузионного слоя.

В последнее время большое значение придается разработке методов комбинированного насыщения металлов и сплавов, интерес к которым вызван возможностью получения композиционных покрытий более высокого уровня эксплуатационных свойств по сравнению со свойствами диффузионных слоев, образовавшихся при насыщении одним элементом.

Для деталей, работающих на износ, целесообразно применение для азотирования мало- и среднеуглеродистых сталей, предварительно поверхностно легированных элементами, обладающими высоким сродством к азоту, способными образовывать в диффузионном слое мелкодисперсные, устойчивые против коагуляции нитриды, что дает возможность повысить экономическую эффективность процесса азотирования, не применяя дорогостоящие высоколегированные стали. Введение легирующих элементов, образующих при азотировании термически устойчивые нитриды, позволяет повысить температуру химико-термической обработки с сокращением длительности процесса при сохранении высокой твердости диффузионного слоя.

6.1. Общие закономерности получения диффузионных металлических покрытий.

6.1.1. Выбор легирующих элементов для диффузионных покрытий на сталях.

При образовании диффузионных слоев наблюдается проникновение ионов наносимого вещества в глубину металла и тем большее, чем выше температура и длительность процесса диффузии. В поверхностных слоях матричного металла образуется зона легирования, в которой наблюдается выделение новых фаз — химических соединений или твердых растворов.

В случае образования в поверхностных слоях металла химических соединений атомы металла- растворителя и диффундирующего вещества сочетаются в строго определенных количественных соотношениях, и состав возникшей новой фазы может быть выражен той или иной химической формулой. Наиболее часто, однако, при нанесении диффузионных покрытий в поверхностном слое наблюдается образование твердых растворов.

Можно говорить о трех структурных типах твердых растворов — растворах замещения, растворах внедрения и растворах вычитания. В твердых растворах замещения атомы растворенного вещества замещают атомы растворителя, располагаясь в узлах кристаллической решетки. В твердых растворах внедрения атомы растворимого элемента располагаются в междуатомных промежутках кристаллической решетки. И, наконец, в твердых растворах вычитания избыточные атомы растворенного вещества занимают нормальные позиции, некоторые же позиции атомов второго компонента оказываются пустыми. Во всех случаях образования твердых растворов в кристаллической решетке металла растворителя возникают искажения кристаллической решетки. Такие искажения обнаруживаются рентгенографическим методом, а также по изменению электропроводности и механических свойств.

Рис.6.1. Растворимость элементов в сталях[2].

Возможность диффузионного насыщения металла тем или иным элементом зависит от его растворимости в матрице. На рис. 4.1. приведены данные о растворимости элементов в сталях, в зависимости от размеров их атомных диаметров. По оси абсцисс отложены атомные диаметры элементов и показана граница, позволяющая установить возможность образования тех или иных диффузионных покрытий. Элементы, расположенные справа от этой границы, даже при наличии растворимости в железе, а тем более в случае отсутствия растворимости, не дают диффузионных покрытий. В табл. 4.1. обобщены данные о возможности образования различными элементами диффузионных покрытий на железе и его сплавах. Если применять эти элементы в качестве исходных в процессе образования диффузионных покрытий при более высоких температурах, то создаются лучшие условия для образования твердых растворов и диффузионных слоев указанных элементов на поверхности упрочняемого материала.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Показаны преимущества комбинированных технологических процессов химико-термической обработки, заключающиеся в получении многофазных диффузионных слоев с высоким уровнем упрочнения и специфическими свойствами, а также в интенсификации процесса диффузионного насыщения. Перспективными являются комбинированные технологии на базе газового азотирования следующего типа:

- насыщение в многокомпонентных газовых смесях (аммиак+воздух, аммиак+диссоциированный аммиак), включая газоциклические процессы с переменной подачей газовых компонентов;

- азотирование поверхностей, предварительно легированных нитридообразующим элементом.

Получение диффузионных слоев с заданным строением и фазовым составом и, следовательно, с требуемыми свойствами, достигается путем регулирования технологических параметров комбинированного процесса, и, прежде всего, температуры и азотного потенциала насыщающей среды.

2. Задача разработки регулируемых технологических процессов ХТО решается путем создания исследовательского комплекса, основными компонентами которого являются способы и приборы контроля азотного потенциала и других параметров процесса, лабораторное и технологическое оборудование с автоматизированным управлением для осуществления регулируемых процессов, совокупность экспериментальных методов исследования структуры и свойств диффузионных слоев. Комплекс предложенных методов исследования, способов контроля и оборудования применен в настоящей работе при разработке новых комбинированных технологий ХТО.

3. Эффективное регулирование комбинированных процессов ХТО в многокомпонентных насыщающих средах достигается путем:

- контроля степени диссоциации аммиака по изменению электрофизических параметров газовой среды при использовании разработанного ионного диссоциометра;

- контроля кинетики роста диффузионного слоя и его фазового состава по изменению магнитоэлектрических параметров слоя амплитудным или амплитудно-частотным методом;

- создания контролируемых газовых атмосфер при применении разработанных дозаторов дискретной подачи газовых компонентов;

- применения автоматизированных систем управления процессами ХТО с единым алгоритмом технологического цикла и гибко меняющимися входными параметрами для обработки изделий различного назначения.

4. Для наиболее эффективного и информативного исследования упрочненных слоев рекомендован комплекс методов анализа структуры и свойств, как стандартных, так и разработанных в настоящей работе, включающий:

- оптическую металлографию с использованием компьютерного анализа изображений для количественного определения параметров многофазных слоев (размерных характеристик фаз, их количественного соотношения и т.д.);

- просвечивающую и растровую электронную микроскопию для исследования тонкой структуры покрытий (строения границ зерен, морфологии дисперсных включений);

- рентгеноструктурный анализ фазового состава и его изменения по толщине покрытия;

- лазерный эмиссионный микроспектральный анализ особенностей локального химического и фазового состава отдельных участков слоя;

- электрографический экспресс-анализ фазового состава слоев, в том числе количественный;

- методы измерения твердости как базовой характеристики упрочнения и ее изменения по толщине слоя, включая математические методы компьютерной обработки с анализом параметров дифференциальной и интегральной твердости;

- методы испытаний на износ, в том числе на абразивный износ в коррозионно активных средах.

5. Экспериментально и теоретически с помощью термодинамических расчетов химических реакций установлено, что ХТО сталей в среде аммиака и воздуха позволяет формировать диффузионные слои сложного состава, состоящие из нитридных и оксидных фаз (е, у', БеО, Ре304), комбинация которых зависит от концентрации воздуха в смеси (азотного потенциала). С целью выбора параметров регулируемого процесса предложены гистограммы для прогнозирования фазового состава диффузионного слоя в различных сталях в зависимости от температуры и степени диссоциации аммиака.

6. На основе исследованных закономерностей разработаны регулируемые технологии комбинированных процессов ХТО в смеси аммиака и воздуха конструкционных низколегированных сталей (16ХЗН2ЭМФ, ЗОХЗВА, 38Х2МЮА), коррозионностойких сталей ферритного, мартенситного и аустенитного классов (13Х11Н2В2МФ, 15Х16Н2АМ, 20X13, 08Х14Н5М2, 45Х14Н14В2МА), оптимизированные по фазовому составу, максимальной толщине слоя и максимальному упрочнению, характеризуемому интегральной твердостью слоя. Разработанные технологии с оптимальными технологическими параметрами (температура процесса, степень диссоциации аммиака, состав атмосферы, длительность процесса) обеспечивают высокий уровень физико-механических свойств стальных деталей: повышенную твердость, износостойкость, контактную выносливость, коррозионную стойкость.

7. Разработанные газоциклические процессы азотирования с регулируемой дискретной подачей аммиака и воздуха существенно (в 1,25-1,47 раз) интенсифицируют процесс роста слоя в высоколегированных сталях (40X13, 40Х10С2М, 12Х18Н10Т, 25Х18Н8В2, 55Х20Г9АН4) по сравнению с азотированием в аммиаке и позволяют избежать процедуры предварительной депассивации поверхности.

8. Разработана технология азотирования инструментальных сталей в среде аммиака и продуктов его диссоциации с регулируемым фазовым составом диффузионного слоя. Путем термодинамических расчетов активности атмосферы показано и экспериментально подтверждено, что для быстрорежущих сталей оптимальным для формирования зоны внутреннего азотирования на базе а-твердого раствора при отсутствии на поверхности хрупкой скалывающейся нитридной зоны в сочетании с максимальной скоростью роста слоя является процесс при 540°С в диапазоне азотного потенциала tuN=0,65.1,4, выбираемого в зависимости от типоразмера инструмента и кривизны режущей кромки.

9. Регулируемая технология азотирования в среде аммиака и продуктов его диссоциации применима для быстрорежущих сталей (Р9, Р18, Р6М5) с целью упрочнения инструмента для обработки резанием практически любого металлического и неметаллического материала, а также для упрочнения штампового инструмента. Для рационального выбора режима ХТО инструмента составлены базы данных по оптимальным технологическим параметрам азотирования, классифицированные по номенклатуре, виду и размеру режущего инструмента, его материалу, а также по обрабатываемому материалу.

10. Предложен новый технологический способ комбинированной химико-термической обработки, заключающийся в поверхностном легировании сталей (10, 20, 45, У8) и чугуна (СЧ30) нитридообразующими элементами (Al, Ti, Si,

V, Сг), а также двойными и тройными композициями на основе этих элементов шликерным методом (из суспензий порошков) с последующим газовым азотированием. Разработана методика приготовления и нанесения суспензий, дозирующее устройство для регулирования состава многокомпонентных суспензий, технологическое оборудование для проведения диффузионной металлизации, совмещенной с процессом азотирования и технологическая инструкция на проведение таких процессов.

11. На примере процессов шликерной металлизации железа ТС, V, А1, Сг, Т1+А1 с последующим азотированием изучены следующие закономерности:

• особенности фазового состава покрытий, которые состоят, как правило, из поверхностной нитридной зоны (б-фаза+МехМ) и зоны внутреннего азотирования с дисперсными выделениями у'-фазы и МехК

• кинетика роста модифицированных слоев, зависящая от типа легирующего элемента, его влияния на растворимость азота, а также состава насыщающей атмосферы: показано, что разбавление аммиака продуктами его крекинга ускоряет рост слоя

• уровень упрочнения модифицированных слоев, который тем выше, чем больше сродство элемента к азоту.

12. Опробование комбинированных технологических схем ХТО шликерным методом с последующим азотированием для упрочнения поверхности материалов для рабочих органов погружных насосов в нефтяном производстве показало повышение их устойчивости против гидроабразивного износа в коррозионно активных средах. Большинство покрытий на углеродистых сталях и чугунах не уступают по коррозионной стойкости хромоникелевым нержавеющим сталям. Многократное повышение коррозионной стойкости в кислотах, солях и щелочах достигается при легировании хромом, бором, алюминием, кремнием, титаном, а также их двойными, в меньшей степени тройными комбинациями. Наивысшей износостойкостью обладают азотированные шликерные хромоалитированные и алюмосилицированные покрытия. По эксплуатационным характеристикам разработанные модифицированные слои превосходят свойства покрытий, полученных другими известными способами, в частности путем обработки поверхности в диффузионно-активном расплаве.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Александров, Владимир Алексеевич, 2007 год

1. Лахтин Ю.М., Арзамасов Б.Н. Химико-термическая обработка металлов. — М.: Металлургия, 1985. - 256 с.

2. Булгаков B.C., Нескучаев В.Д. Диффузия металлов. - М. ОНТИ, 1937.

3. Уманский Я.С., Блантер М.Е. Физические основы металловедения. — М.: Металлургиздат, 1949.

4. Лахтин Ю.М. Физические основы процесса азотирования. - М.: Машгиз, 1948.

5. Лахтин Ю.М., Коган Я.Д. Азотирование стали. - М.: Машиностроение, 1976. -256 с.

6. Иоффе А.Ф., Френкель Я.И. Теория диффузионных процессов. Сборник трудов АН.СССР. т.14.,1939.

7. Просвирин В.И. Вестник металлопром. №12 1937.

8. Булгаков B.C., Рыбалко Ф.А. Techn. Physics of USSR, №6, v.2.1935.

9. Минкевич A.H. Сборник трудов МИС. 1935.

10. Конторович И.Е. Азотизация стали и свойства азотированного слоя. - М.: Труды ВИАМ, вып.52,1938.

11. Булгаков B.C., Брежнева Р.Ф. Techn. Physics of USSR, №5, v.2.1935.

12. Лахтин Ю.М. Азотизация стали. М.: Машгиз 1943.

13. Лахтин Ю.М., Коган Я.Д Внутреннее азотирование металлов и сплавов. -Металловедение и термическая обработка металлов, 1974, № 13, с.20-28.

14. Лахтин Ю.М., Коган Я.Д Структура и прочность азотированных сплавов. -М.: Металлургия, 1982. -174 с.

15. Лахтин Ю.М. Физические основы азотирования. - М.: Машгиз, 1948. -144 с.

16. Лахтин Ю.М. Диффузия азота в железе. - Вестник инженеров и техников, 1947, №2,48 с.

17. Лахтин Ю.М., Александров В.А., Межонов А.Е. Азотирование конструкционных и коррозионностойких сталей в атмосфере аммиака и воздуха Ж.-Известия вузов, Машиностроение, 1986, №4, с.105-108.

18. Патент ФРГ № 3038078: МКИЗ С 23 С 11/10.-1980.

19. Billon B.,Hendty A. Nitriding of stainless steel in ammonia. I. Phase distribution and microstrure. Surface engineering. -1985. - v.l - №.2 h.l 14-124.

20. Юргенсон A.A. «ФММ», т. 7, №1. M: 1959.

21. Аахтин Ю.М., Коган Я.Д., Александров В.А., Михай Кожакару. Азотирование в электростатическом поле. Ж- Электронная обработка материалов., № 2,1976, с.15-18.

22. Бугенко О.И., Крымский Ю.Н. Ж - МиТОМ №10,1965, №3,1967.

23. Белоручев A.B. и др. Азотирование разбавленным аммиаком. АДНТПД966; Ж - МиТОМ, №5,1966.

24. Zabavnik V., Oravska V. «Sb. vedeck. Prac. Vysoky skoly techn. Kosiciacb), v.21965.

25. Борисов А. А. Жидкостное азотирование деталей машин. М, НИИииформ-тяжмаш, 1966, № 18—66—1.

26. Устинов Т. И. Активизация процесса азотирования нержавеющих, теплоустойчивых и жаропрочных сталей. М., ПНТПО, 1958, № 58-306/30.

27. Смирнов A.B. и др. Азотирование пассивирующихся сталей с применением четыреххлористого углерода. ДДНТП, 1964; «Изв. вузов, Черная металлургая»,1966, №3.

28. Беляев В. С. Авторское свидетельство № 1144508. «Бюллетень изобретений»,1962, № 3.

29. Вер О.И., Фгеев Н.В. Алитирование стали. - Труды института металлов.,1963, вып.7,с. 80-85.

30. Красюк Н.С. Распределение углерода в алиггарованном слое стали. -Металловедение и термическая обработка металлов, 1959, № 6, с.38-41.

31. Шапиро М.А. Азотирование углеродистых сталей с предварительным алтированием. - Вестник машиностроения, 1951, № 2, с. 47-50.

32. Софрошенков А.Ф. Комбинированная химико-термическая обработка стали: Автореф.дис.канд.техн.наук. - Новокузнецк, 1967. -19 с.

33. Гогачев И. Азотирование предварительно актированных малоуглеродистых сталей. - Известия ВМЕИ, 1970, кн.1, с.24-34 (Болгария.).

34. Корнилов И.И. Железные сплавы т.1 и 2., изд. АН СССР,1971.

35. Софрошенков А.Ф., Тимонина Л.Г. Высокотемпературное азотирование алитированной стали. - Изв.вузов. Черная металлургия, 1970, № 7, С.138-140.

36. Schinso Sotch. Rapid nitriding by titani2ing gives mild Steel deep surface hardness. - Metallworking production, 1966, №24, p. 68-69.

37. Nitriding Penetrates Deeper after Titanium Diffusion. - Iron Age metalworking international, 1966, v. 5, №6, p. 32-33.

38. Смирнов A.B., Начинков А.Д., Бородаева Э.Н. - Азотированные покрытия на аустенитных сталях. - В кн.: Прогрессивные методы термической и химико-термической обработки. М., 1972,с. 116-122.

39. Смирнов А.В, Таблицы термодинамических функций для реакций, встречающихся при химико-термической обработке. Труды Аенишрадского ин-та авиац.прибороотроения, 1957, вып.2, с.33-77.

40. Грдина Ю.В., Софрошенков А.Ф. Комбинированная химико-терми-ческая обработка стали. - Изв.вузов. Черная металлургия, 1963, № 2, с 115-119.

41. Грибоедов Ю.Н., Юнц Б.И. Нитридизация диффузионно-хромиро-ванной стали - новый вид химико-термической обработки. -Металловедение и термическая обработка металлов, 1967, № 3, с.23-26.

42. Грдина Ю.В., Софрошенков А.Ф. Износостойкость комбинированных покрытий при гидроабразивном износе. - Изв.вузов Черная металлургия, 1964, № 3, с.87-90.

43. A.C. № 118363. Способ комбинированной химико-термической обработки аустенитных сталей и сплавов. ЦНИИТМАШ, Грибоедов Ю.Н., Юнц Б.И. -Опубл. в Б.И., 1969, № 3.

44. Юнц Б.И. Исследование процесса нитридизации хромированных аустенитных сталей типа 18-9 и 16-36: Автореф.дис. канд. техн. наук - М., 1971,21 с.

45. Кащенко Г.А. Курс общей металлографии, том первый, ОНТИ Металлургиздат, 1934.

46. Глаглев А. А. Геометрические методы количественного анализа агрегатов под микроскопом. Львов, Госгеолиздат, 1961.

47. Петрова Л.Г., Александров В.А., Фомина Ю.Г. Новые методы исследования структуры и свойств материалов. Сборник статей конференции «Современные упрочняющие технологии и их применение. МАДИ ГТУ. М: 2005.

48. Бирке A.C. Рентгеновский микроанализ с помощью зонда. М., Металлургия, 1966.

49. Боровский И.Б, и др. Микрофокусный рентгеновский спектрограф.— «Известия АН СССР. Серия физическая», 1961, т. 25, №8.

50. N. F. Mott, and F. R. N. Nabarro,, «Dislocation Theory and Transient Creep», Report on a Conference on Strength of Solids, Physical Society, London, 1957.

51. Крагельский И.В. Трение и износ. М., Машиностроение, 1968,480 с.

52. Зайцев А.К. Основы учения о трении, износе и смазке машин. М.-Л., Машгиз, 1947,256 с.

53. Хрушов М.М., Бабичев М.А. Исследования изнашивания металлов. Изд. АН СССР, М.,1960,351 с.

54. Мирдель г. Электрофизика. М., «Мир», 1972.

55. Лахтин Ю.М., Коган Я.Д., Александров В.А. Новые системы контроля процесса азотирования. «МиТОМ», № 4,1978.

56. Дорофеев A.A. Идукционная структуроскопия. М., «Энергия», 1973.

57. Лахтин Ю.М., Коган Я.Д., Александров В.А. Новые методы и приборы контроля и регулирования процесса азотирования. В сборнике «Технология производства, научная организация труда и управления.» М., НИИТМАШ 1976 с 19.24.

58. Артингер И. Инструментальные стали и их химико-термическая обработка: Справочник. - М.:, 1982. - 312 с.

59. Отчёт о НИР - Исследование технологических и эксплуатационных параметров ГСУ ХТО инструментальных сталей. УДК 621.785.5, № гос. Регистрации 01870067493. М.ГТУ МАДИ.1990. - 90 с.

60. А. Н. Мин к ев ич. Химико-термическая обработка стали. Машгиз, 1961.

61. Н. С. Горбунов, И. Д. Юдин. Диффузионные металлические покрытия. Изд. АН СССР, 1986.

62. Ю. М. Лахтин. Диффузионная металлизация. Машгиз, 1949.

63. Штейнберг С.С. Металловедение, том 3 М: Машиностроение 1955г.

64. Крипггал М.А. Диффузионные процессы в железных сплавах. -М.:Металлургиздат,1963. - 277с.

65. Горбунов Н.С. Термоалитирование стальных и чугунных изделий. ИТЭИН, М.:Машиностроение, 1954г.

66. Лахтин Ю.М., Силина Н.В., Федчун В.А. Структура и свойства азотированных бинарных сплавов. - Металловедение и термическая обработка металлов, 1977, №1, с.2-7.

67. Белоцкий А «В. Структура азотистых фаз и принципы легирования сталей для азотирования. - Металловедение и термическая обработка металлов, 1975, № 12, с.24-27.

68. Конторович И.Е. Об азотировании стали для поверхностного упрочнения. -В кн.: Современные методы термической обработки. М., 1954, с.61-69.

69. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов. - М.: Металлургиздат, 1978. - 390 с.

70. Глухов В,П. Многокомпонентное насыщение железа и стали: Авто-реф. дис. канд. техн. наук. - Киев, 1973. - 21 с.

71. Избранные методы исследования в металловедении /Под ред. Г.-Й. Хунгера: Пер. с нем. - М.: Металлургия, 1985. - 416 с.

72. Металловедение и термическая обработка стали: Справочник. Под ред. М.Л. Бернштейна и А.Г. Рахштадта. Т.1. - М.: Металлургия, 1983. - 352 с.

73. Виноградов.В. Н., Сорокин Г. М., Албагачиев А. Ю. Изнашивание при ударе. М.: Машиностроение, 1982.192 с.

74. Бирюков В. И., Виноградов В. Н., Михайлычев В. Н. Абразивное изнашивание газопромыслового оборудования. М.: Недра, 1979.195 с.

75. Виноградов В. Н., Сорокин Г. М., Колокольников М. Г. Природа контактных деформаций при свободном ударе твердой абразивной частицы по стали Изв. Вузов. Нефть и газ. 1984. №4, с.69.73.

76. Сидорин И.И., Долгова Н.А. Исследование износостойкости легированных сталей. Изв. Вузов. Машиностроение №10,1969.

77. Р а 1 m b е г g P. W. Secondary emission studies on Ge and Nacovered Ge. J. AppLPhys., 1967,38,2137.

78. PalmbergP. W. and Rhodin T. N. Auger electron spectroscopy of fee Metal surfaces. J. Appl. Phys., 1968,39,2425.

79. Browning G. W., Cooknell D., Heathcote K, Openshaw I. K., Williams J. L. and Wright P. W. Progress in fully automatic scanning electron probe microanalysis. Presented at the National Microprobe conference, 1967, Boston, Mass., U.S.A.

80. Бирке Л.С. Рентгеновский микроанализ с помощью зонда. М.,Металлургиздат, 1966.