НОВЫЕ МЕТОДЫ ДИФФУЗИОННОГО ТЕРМОЦИКЛИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ БОРОМ СОВМЕСТНО С ТИТАНОМ И ХРОМОМ
Высокая износостойкость - это основное свойство, ради которого проводят борирование металлов и сплавов. Износостойкость борированной стали 45 в условиях сухого трения- скольжения выше в 4-6 раз износостойкости цементированных, 1,5-3 раза нитроцементированных, в 3-8 раз цианированных, в 2 раза хромосилицированных, в 4 раза закаленной низкоотпущенной стали 45 [1].
В настоящее время накоплен большой опыт промышленного использования борирования. Борирование повышает долговечность: пальцев и втулок гусениц трактора и других гусеничных машин в 5-17 раз, втулок буровых и грязевых насосов -в 3-4 раза, дисков трубы турбобура - 4-5 раз, пальцев черпаковой цепи земснаряда - в 6-7 раз, деталей металлургического оборудования -в 3-5 раз, матриц и пуансонов штампов холодной штамповки - в 2-13 раз, деталей штампов горячей штамповки - в 1,5-3 раза, деталей прессформ литья под давлением алюминиевых сплавов - в 2-15 раз, деталей прессформ фарфорофаянсового производства - в 2-3 раза, ножей для холодной резки металлов - в 3-4 раза, деталей технологической оснастки -в 1,5-5 раз и т.д. [1].
Это далеко неполный перечень изделий, которые можно упрочнять борированием, свидетельствует о широких возможностях и перспективности широкого промышленного использования этого процесса химико-термической обработки (ХТО).
Диффузионное насыщение поверхности сталей и сплавов чаще всего проводят при высокотемпературной изотермической или изотермически-ступенчатой выдержке с полной перекристаллизацией стали в аустенитное состояние. Это приводит к перегреву - структура и механические свойства, кроме твёрдости и износостойкости, ухудшаются. Недостатками процессов традиционной ХТО являются также их высокая энергоёмкость и продолжительность.
Указанные недостатки можно устранить при диффузионном насыщении поверхности сплава в режиме термоциклирования (ТЦО) [2 - 3]. Известен целый ряд способов предварительной термоциклической обработки [2], но выбор режимов ТЦО до сих пор ведется эмпирическим путем. Недостатками этих способов является то, что повышение прочности не сопровождается необходимым уровнем высокой пластичности стали, а также то, что все известные способы достаточно трудоемки и длительны. Противоречивое понимание взаимного влияния различных параметров термоциклирования (температура в цикле, скорости нагрева и охлаждения, количество циклов, время выдержки и др.) создало предпосылки для применения широкого спектра способов ТЦО, отличающихся не только принципом воздействия, но и самое главное, различающихся до 20 - 50 раз энергозатратами для получения необходимого результата. Поэтому необходимо дальнейшее, более глубокое изучение известных и разработка новых оптимальных способов упрочнения.
Ранее нами исследованы и описаны основные закономерности и механизмы борирования ферритоперлитных сталей [3 - 5]. Показано, что циклический нагрев и охлаждение значительно ускоряют кинетику процесса ХТО железоуглеродистых сплавов. Установлено, что термоциклирование при борировании приводит к увеличению толщины слоя до 80% на углеродистых сталях, с увеличением степени легированности эффект снижается с 70% (литая сталь 5ХНМ) до 20% (сталь Х12М). С увеличением содержания углерода в стали снижается глубина борированного слоя, как после изотермического высокотемпературного борирования, так и после термоциклического борирования. Установлено, что формирующиеся в ходе борирования новые границы зерен и субзерен выполняют тройную роль. Во-первых, они служат основным каналом насыщения атомами бора и углерода основных глубинных слоев. Во-вторых, на них локализована большая часть карбоборидов. В-третьих, на них расположена значительная часть атомов бора и углерода, еще не образовавшихся карбоборидов. Установлено, что диффузия по границам зерен является главным механизмом карбоборирования за исключением наружного слоя, где решающим фактором является реакционная диффузия.
Борирование и другие методы однокомпонентного диффузионного насыщения металлами и неметаллами (цементация, азотирование, хромирование и т.д.) получили наибольшее распространение в промышленности. Многокомпонентное же насыщение практически не используется, не смотря на то, что многокомпонентные диффузионные слои позволяют комбинировать свойства однокомпонентных, и, следовательно, позволяет в большей степени повысить эксплуатационные качества инструмента и деталей машин.
В настоящей работе исследованы структуры диффузионных слоев инструментальных сталей, полученных в условиях изотермического насыщения и в условиях, когда насыщение велось при циклическом изменении температуры. Проводили диффузионное боротитанирование в смеси, содержащей в качестве насыщающих компонентов диборид титана и карбид бора. В результате были получены диффузионные слои толщиной 50-60 мкм. При повышении температуры насыщения образуются более плотные слои с лучшими характеристиками.
Полученные слои исследовали по микротвердости на микротвердомере ПМТ-3 при нагрузке 50г. Толщина полученных слоев измерялась на металлографическом микроскопе.
Проведены экспериментальные исследования по боротитанированию и борохромированию при циклически изменяющихся температурах. Оба процесса проводили при температуре 1050°С, время цикла при ХТЦО - 30 мин. Для боротитанирования было выбрано количество циклов, равное четырем, для борохромирования - шести. Установлено, что толщина полученных диффузионных слоев не уступает изотермическим слоям, полученным при той же температуре и времени выдержки 4 часа при боротитанировании и 6 часов при борохромировании соответственно.
Установлено, что ТЦО приводит к благоприятным изменениям структуры и повышению таких критичных для работоспособности параметров, как пластичность и ударная вязкость материала. ТЦО позволяет избежать обязательного для высокотемпературных способов насыщения роста зерна сердцевины, повышает сцепляемость диффузионного слоя с подложкой и ударную вязкость обрабатываемого металла.
Исследования показали, что применение термоциклирования в процессе насыщения позволило в 2 раза сократить время процесса насыщения. Микротвердость слоев, полученных термоциклическим способом, несколько уступает изотермическим. В пользу способа диффузионного насыщения по методу химико-термоциклической обработки, можно заметить, что при меньшей длительности процесса ХТЦО (в 2 раза), чем изотермической ХТО, толщина диффузионных слоев отличается незначительно. Таким образом, ХТЦО позволяет получить упрочнённый диффузионный слой необходимой толщины за более короткое время, а новые, разработанные нами способы ХТО и ХТЦО, позволяют реализовывать их на стандартном оборудовании любого термического участка.
Положительным моментом ХТЦО также является получение более однородных по физико-химическим свойствам слоев, что повышает их износостойкость. Так как меньшая их твердость компенсируется более высокой пластичностью, а следовательно, большей устойчивостью к ударным нагрузкам.
Показано, что использование ТЦО и ХТО в одном технологическом процессе исправляет перегрев (крупнозернистость) и другие дефекты структуры, получаемые обычно при высокотемпературной ХТО. При термоциклировании с многократными фазовыми превращениями происходит образование избыточных дефектов кристаллического строения - повышается плотность дислокаций и концентрация вакансий. При этом наиболее интенсивно это происходит на первых 3-5 термоциклах; в дальнейшем наблюдается стабилизация уровня дефектов, что подтверждают данные рентгеноструктурного анализа термоциклированных сталей. Следовательно, образование при ТЦО дополнительных границ раздела (увеличение величины межфазных и межзеренных поверхностей) и повышение плотности дефектов кристаллического строения способствуют интенсификации процесса диффузионного насыщения стали - увеличению толщины диффузионного слоя.
Новые способы ХТО и ХТЦО совмещены с закалкой в последнем цикле, последующий отпуск дает необходимую твёрдость, как «сердцевины», так и поверхности детали, т.е. формирует окончательные свойства изделия.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
- Ворошнин Л.Г., Ляхович Л.С. Борирование стали. М.: Металлургия, 1978. - 239 с.
- Федюкин В.К., Смагоринский М.Е. Термоциклическая обработка металлов и деталей машин.-Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1989.-255 с.
- Гурьев А.М., Козлов Э.В., Игнатенко Л.Н., Попова Н.А. Физические основы термоциклического борирования. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2000. - 216 с., ил.
- Гурьев А.М., Лыгденов Б.Д. // Изв. Вузов. Физика №11. - 2000.- Т.43.- С. 269 - 270.
- Transition zone forming By different diffusion techniques in borating process of ferrite - pearlite steels Under the thermocyclic conditions A.M. Guriev, E.V. Kozlov, B.D. Lygdenov, A.M. Kirienko, E.V. Chernykh // Фундаментальные проблемы современного материаловедения, №2.- 2004.- С.54 - 60.
Отзывы (через Facebook):
Оставить отзыв с помощью аккаунта FaceBook:
Статья в формате PDF 90 KB...
10 08 2020 8:33:49
Статья в формате PDF 113 KB...
09 08 2020 2:34:20
Статья в формате PDF 103 KB...
08 08 2020 4:16:11
Статья в формате PDF 103 KB...
07 08 2020 10:20:40
Статья в формате PDF 116 KB...
06 08 2020 6:43:32
Статья в формате PDF 120 KB...
05 08 2020 18:38:31
На материале 769 клинических наблюдений проведен анализ причин возникновения острого панкреатита после эндоскопической папиллотомии. Установлено, что основой их развития является прямое повреждение главного протока поджелудочной железы. Разработаны способы профилактики постманипуляционных панкреатитов. ...
04 08 2020 10:56:52
Статья в формате PDF 111 KB...
02 08 2020 4:56:26
Статья в формате PDF 314 KB...
01 08 2020 23:35:28
Статья в формате PDF 265 KB...
31 07 2020 21:49:30
Статья в формате PDF 101 KB...
30 07 2020 12:28:46
Статья в формате PDF 99 KB...
29 07 2020 7:59:13
Статья в формате PDF 101 KB...
28 07 2020 16:45:43
Статья в формате PDF 112 KB...
27 07 2020 18:34:43
В статье описана и исследована методами математической статистики хронологическая аномалия космонавтики. Обоснован биномиальный закон распределения числа хронологических совпадений. Показано, что вероятность случайного появления рассматриваемых совпадений весьма мала. Метод исследования, применяемый в работе, преимущественно основан на статистическом анализе хронологии при помощи параметризации дат событий и проверки соответствующего критериального свойства. Используются параметры: условные номера дней с начала летоисчисления N, с начала года n и год Г. Основными информативными параметрами являются интервалы времени между событиями. Обоснован биномиальный закон распределения числа хронологических совпадений. Показано, что вероятность случайного появления рассматриваемых совпадений весьма мала. ...
26 07 2020 11:50:56
Статья в формате PDF 118 KB...
25 07 2020 14:13:33
Статья в формате PDF 288 KB...
24 07 2020 18:51:33
Статья в формате PDF 99 KB...
23 07 2020 18:43:34
Статья в формате PDF 141 KB...
22 07 2020 1:27:41
Статья в формате PDF 86 KB...
21 07 2020 5:32:24
Статья в формате PDF 392 KB...
20 07 2020 10:29:33
Статья в формате PDF 106 KB...
19 07 2020 0:14:46
Статья в формате PDF 109 KB...
18 07 2020 6:33:41
Статья в формате PDF 114 KB...
17 07 2020 9:18:29
Статья в формате PDF 123 KB...
16 07 2020 4:54:40
Статья в формате PDF 117 KB...
15 07 2020 13:58:27
Статья в формате PDF 255 KB...
13 07 2020 0:59:20
Статья в формате PDF 347 KB...
12 07 2020 6:40:44
Статья в формате PDF 109 KB...
11 07 2020 1:10:32
Статья в формате PDF 275 KB...
10 07 2020 19:42:27
Статья в формате PDF 114 KB...
09 07 2020 0:57:16
Приведены аномальные структуры геохимических полей ( А С Г П) по вторичным ореолам рассеяния месторождений и проявлений эптермального золото-серебряного оруденения. Оруденение в регионах связано с венд-раннекембийскими и среднедевонскими вулканогенными образованиями. Показаны различные наборы аномальных значений химических элементов в зонах ядерного концентрирования, транзита элементов и фронтальных зонах концентрирования. Оценен условный потенциал ионизации в зональных конструкциях А С Г П, показывающих кислотно – основной потенциал среды минералообразования. Проведен факторный анализ для всех зон А С Г П c показом эллипсоидов изменчивости и факторных нагрузок. ...
08 07 2020 5:44:53
Статья в формате PDF 115 KB...
06 07 2020 7:47:46
Статья в формате PDF 262 KB...
05 07 2020 15:38:25
Статья в формате PDF 119 KB...
04 07 2020 1:50:26
Статья в формате PDF 103 KB...
03 07 2020 9:59:48
Статья в формате PDF 114 KB...
02 07 2020 14:20:37
Статья в формате PDF 110 KB...
01 07 2020 15:52:11
Статья в формате PDF 130 KB...
29 06 2020 19:54:11
Статья в формате PDF 505 KB...
28 06 2020 1:44:56
Статья в формате PDF 117 KB...
27 06 2020 8:32:38
Проведена инвентаризация лихенофлоры Республики Татарстан ( Р Т). Показана роль особо охраняемых природных территорий в сохранении флористического разнообразия. Дан спектр семейств редких видов во флоре обследованной территории и анализ состава географических элементов. Рассмотрено распределение редких видов по основным типам местообитаний. Даются некоторые сведения о редких и исчезающих лишайниках для включения в Красную книгу Р Т. ...
26 06 2020 8:36:15
Статья в формате PDF 167 KB...
25 06 2020 21:10:12
Статья в формате PDF 91 KB...
24 06 2020 2:58:44
В статье рассматривается взаимодействие тел при различных скоростях и делается вывод о несправедливости постулата о постоянстве скорости света относительно любой системы отсчета. Дается также понятное с точки зрения классической механики объяснение зависимости длины и времени от скорости. ...
23 06 2020 6:11:31
Статья в формате PDF 111 KB...
22 06 2020 12:16:15
Статья в формате PDF 104 KB...
20 06 2020 5:49:14
Статья в формате PDF 119 KB...
19 06 2020 4:29:33
Статья в формате PDF 505 KB...
18 06 2020 14:53:53
Статья в формате PDF 90 KB...
17 06 2020 8:15:19
Статья в формате PDF 92 KB...
16 06 2020 6:11:30
Статья в формате PDF 293 KB...
15 06 2020 4:21:43
Статья в формате PDF 102 KB...
14 06 2020 11:53:53
Статья в формате PDF 132 KB...
13 06 2020 7:46:47
Статья в формате PDF 107 KB...
12 06 2020 8:31:25
Статья в формате PDF 134 KB...
11 06 2020 7:12:47
Статья в формате PDF 114 KB...
10 06 2020 18:30:50
Статья в формате PDF 132 KB...
08 06 2020 18:42:51
Статья в формате PDF 141 KB...
07 06 2020 14:39:51
Статья в формате PDF 255 KB...
06 06 2020 17:33:25
Статья в формате PDF 132 KB...
05 06 2020 17:22:52
С помощью комплекса ядерно-физических методов, Я М Р-спектроскопии, выявлена неоднозначная степень насыщения связанной фазы воды молекулами воды и ряда химических элементов, где основу их специфической связи представляет многослойная поляризованная структура сыворотки крови и лимфы здоровых людей, пациентов с актуальными заболеваниями. Разработана иерархическая двухуровневая модель, согласно собственной концепции сопряженного действия и эффекта энергии, системного Э М П, энергии биохимических цикловых процессов, объединенных потоком протонов, регулируемых буферной системой и гормонами стресса. ...
04 06 2020 18:54:41
Статья в формате PDF 136 KB...
03 06 2020 12:31:46
Статья в формате PDF 120 KB...
02 06 2020 12:20:33
Статья в формате PDF 118 KB...
01 06 2020 11:24:27
Статья в формате PDF 107 KB...
31 05 2020 7:33:45
Статья в формате PDF 139 KB...
30 05 2020 1:54:55
Статья в формате PDF 1235 KB...
29 05 2020 5:53:25
Статья в формате PDF 130 KB...
28 05 2020 4:20:38
Статья в формате PDF 118 KB...
27 05 2020 2:21:12
Статья в формате PDF 109 KB...
26 05 2020 11:58:10
Статья в формате PDF 102 KB...
24 05 2020 6:18:48
Статья в формате PDF 113 KB...
22 05 2020 23:49:55
Статья в формате PDF 119 KB...
21 05 2020 7:54:21
Статья в формате PDF 102 KB...
20 05 2020 2:20:44
Статья в формате PDF 249 KB...
19 05 2020 6:40:13
Костная ткань обладает целым рядом уникальных физических свойств. Наиболее ценными с производственной точки зрения, представляются только некоторые из них: жесткость, твердость, упругость, эластичность. Наш научный интерес проявился на два основных свойства: жесткость и эластичность. ...
18 05 2020 3:32:47
Статья в формате PDF 112 KB...
17 05 2020 23:23:49
Статья в формате PDF 241 KB...
16 05 2020 3:34:46
Статья в формате PDF 110 KB...
15 05 2020 3:29:28
Статья в формате PDF 102 KB...
14 05 2020 18:36:30
Для налаживания лесной аренды и рационализации лесопользования, прежде всего, в части заготовки кругляка выборочными рубками деревьев по долгосрочным проектам освоения лесов, требуется сортиментацию проводить непосредственно в конкретном лесном древостое, причем задолго до проведения самой заготовки древесины. На основе применения биотехнических закономерностей и простой шкалы качества сортиментов показана методика сортиментации лесных деревьев. ...
13 05 2020 9:59:24
Патогенез грамотрицательного септического шока рассматривается с позиций нового класса пептидов - цитокинов, инициирующих и опосредующих токсичность молекулы липополисахарида. В механизмах церебральных расстройств при септицемии цитокины считаются ключевыми медиаторами, т.к. головной мозг, наряду с другими органами, является местом активного их синтеза. Считается, что основа будущих неврологических расстройств при эндотоксемии в эксперименте и клинике формируется вначале на молекулярном уровне и затем проявляется в виде морфологического субстрата на ультраструктурном уровне. При неблагоприятном стечении обстоятельств прогрессирование процесса может привести к развитию клинической картины острой церебральной недостаточности или шокового мозга. ...
12 05 2020 20:14:18
Статья в формате PDF 124 KB...
11 05 2020 12:44:44
Статья в формате PDF 118 KB...
10 05 2020 8:56:41
Статья в формате PDF 113 KB...
09 05 2020 1:41:15
Статья в формате PDF 114 KB...
08 05 2020 21:38:31
Статья в формате PDF 101 KB...
07 05 2020 15:43:30
Статья в формате PDF 130 KB...
06 05 2020 3:14:19
Статья в формате PDF 96 KB...
05 05 2020 17:49:43
Статья в формате PDF 263 KB...
04 05 2020 5:24:40
Статья в формате PDF 114 KB...
03 05 2020 14:40:33
Статья в формате PDF 203 KB...
02 05 2020 6:58:47
Статья в формате PDF 120 KB...
01 05 2020 17:40:37
Статья в формате PDF 104 KB...
30 04 2020 13:28:12
Статья в формате PDF 110 KB...
29 04 2020 9:18:39
Статья в формате PDF 100 KB...
28 04 2020 19:33:45
Статья в формате PDF 133 KB...
27 04 2020 12:19:11
Статья в формате PDF 113 KB...
25 04 2020 10:54:20
При хроническом отравлении солями молибдена и хрома определены функциональные нарушения у экспериментальных животных. Изменения в плазме крови выявили нарушения желудочно-кишечного тракта, печени, почек, сердечной мышцы крыс. ...
24 04 2020 20:32:49
Статья в формате PDF 252 KB...
22 04 2020 13:53:43
Статья в формате PDF 2874 KB...
20 04 2020 23:18:10
Статья в формате PDF 142 KB...
19 04 2020 3:14:45
Изучено влияние высококремнистых природных добавок на качество птицеводческой продукции. Установлено, что включение природных добавок в рацион кур-несушек улучшает прочность скорлупы, что непосредственно ведет к снижению процента боя яиц, повышению инкубационных показателей яиц и увеличению процента вывода цыплят. ...
17 04 2020 16:36:58
Статья в формате PDF 136 KB...
16 04 2020 0:28:34
Статья в формате PDF 127 KB...
15 04 2020 13:41:11
Статья в формате PDF 135 KB...
14 04 2020 4:48:55
Статья в формате PDF 94 KB...
13 04 2020 2:48:25
Статья в формате PDF 141 KB...
12 04 2020 10:22:28
Статья в формате PDF 96 KB...
11 04 2020 8:57:15
Статья в формате PDF 131 KB...
10 04 2020 3:40:24
Статья в формате PDF 121 KB...
09 04 2020 5:31:27
Проводился анализ изменений биоэлектрической активности головного мозга и сверхмедленной активности в нервной, дыхательной и сердечно-сосудистой системах в процессе адаптивного биоуправления с биологической обратной связью по параметрам церебральной гемодинамики и медитации. Осуществлялась регистрация сверхмедленной активности нервной и сердечно-сосудистой систем и локализация биоэлектрической активности нервной системы. Выявлено вовлечение различных мозговых структур в реализацию поведенческих стратегий в группах обучившихся различным видам самоуправления, что говорит о различии механизмов достижения конечного результата. Полученные результаты свидетельствуют о вовлечении кардиореспираторной синхронизации в изменение биоэлектрической активности только при релаксации с помощью адаптивного биоуправления. Осуществлена проверка резонансной гипотезы релаксации, согласно которой при совпадении частот изменения дыхания, биоэлектрической активности мозга, сердечного ритма и сосудистого тонуса происходит усиление активности в вовлекаемых в резонансный ответ структурах. ...
08 04 2020 16:59:25
Статья в формате PDF 100 KB...
07 04 2020 22:36:28
Статья в формате PDF 287 KB...
06 04 2020 7:23:48
Статья в формате PDF 267 KB...
05 04 2020 5:19:53
Статья в формате PDF 134 KB...
04 04 2020 22:32:18
Статья в формате PDF 119 KB...
03 04 2020 20:19:30
Статья в формате PDF 99 KB...
02 04 2020 2:39:10
Статья в формате PDF 128 KB...
01 04 2020 14:52:51
Статья в формате PDF 113 KB...
31 03 2020 14:55:41
Статья в формате PDF 135 KB...
30 03 2020 0:33:45
Статья в формате PDF 138 KB...
29 03 2020 21:33:19
Статья в формате PDF 100 KB...
28 03 2020 6:14:27
Статья в формате PDF 113 KB...
26 03 2020 22:46:49
Статья в формате PDF 342 KB...
24 03 2020 2:27:41
Статья в формате PDF 213 KB...
23 03 2020 6:46:30
Статья в формате PDF 254 KB...
21 03 2020 16:14:35
Статья в формате PDF 110 KB...
19 03 2020 14:52:38
Статья в формате PDF 99 KB...
18 03 2020 0:36:39
Закладка двенадцатиперстной кишки имеет форму короткой дуги, она преобразуется в полукольцо при поперечном положении на рубеже 6-й – 7-й недель эмбриогенеза человека. У плодов эти состояния встречаются редко. ...
17 03 2020 13:25:57
Статья в формате PDF 151 KB...
16 03 2020 23:31:44
Статья в формате PDF 100 KB...
14 03 2020 19:35:42
Еще:
Обзоры -1 :: Обзоры -2 :: Обзоры -3 :: Обзоры -4 :: Обзоры -5 :: Обзоры -6 :: Обзоры -7 :: Обзоры -8 :: Обзоры -9 :: Обзоры -10 :: Обзоры -11 ::
Последовательность подготовки научной работы может быть такой: