НОВЫЕ МЕТОДЫ ДИФФУЗИОННОГО ТЕРМОЦИКЛИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ БОРОМ СОВМЕСТНО С ТИТАНОМ И ХРОМОМ
Источник:
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 123 KB...
12 05 2021 15:53:50
В последние годы для сжигания как традиционных топлив, так и биомасс различного происхождения широко применяются газификационные технологии. Газификация чаще всего производится в кипящем слое при недостатке окислителя. Конструкции установок по газификации различных топлив отличаются, но не принципиально. Также близкими оказываются и параметры генераторного газа. Необходимо развитие установок и технологий по совместной переработке различных топлив. ...
11 05 2021 5:12:33
Статья в формате PDF 142 KB...
10 05 2021 0:11:35
Статья в формате PDF 112 KB...
09 05 2021 4:55:15
Статья в формате PDF 130 KB...
08 05 2021 16:28:10
Статья в формате PDF 136 KB...
07 05 2021 7:51:42
Статья в формате PDF 161 KB...
06 05 2021 0:33:58
Статья в формате PDF 141 KB...
05 05 2021 9:13:12
Статья в формате PDF 100 KB...
04 05 2021 3:22:20
Статья в формате PDF 100 KB...
03 05 2021 20:38:39
Бесплодие является одним из главным заболеванием коров. По причине непригодности к воспроизводству из стад выбывает более половины животных. По этой причине сельскохозяйственные предприятия терпят существенные убытки. В настоящее время в производстве требуются современные методы лечения, которые отличались бы высокой эффективностью, широким спектром действия, низкозатратностью. Авторы считают, что такой инновационной технологией является лечение нарушения воспроизводительной системы коров и телок с использованием метода криотерапии и озонированными гомеопатическими препаратами. ...
01 05 2021 18:29:18
Статья в формате PDF 140 KB...
29 04 2021 12:32:43
Статья в формате PDF 249 KB...
28 04 2021 11:28:25
Статья в формате PDF 156 KB...
27 04 2021 20:13:18
Статья в формате PDF 113 KB...
25 04 2021 10:18:19
Статья в формате PDF 118 KB...
24 04 2021 6:13:36
Статья в формате PDF 206 KB...
23 04 2021 17:53:41
Статья в формате PDF 123 KB...
21 04 2021 21:30:21
Статья в формате PDF 241 KB...
20 04 2021 9:27:18
Статья в формате PDF 117 KB...
19 04 2021 14:55:49
Статья в формате PDF 99 KB...
17 04 2021 12:50:50
Статья в формате PDF 264 KB...
16 04 2021 19:28:21
Статья в формате PDF 120 KB...
15 04 2021 0:43:52
Статья в формате PDF 110 KB...
14 04 2021 18:37:41
Статья в формате PDF 110 KB...
12 04 2021 9:53:47
Статья в формате PDF 114 KB...
11 04 2021 0:35:24
Статья в формате PDF 240 KB...
10 04 2021 7:16:11
Статья в формате PDF 127 KB...
09 04 2021 19:40:50
Исследованы показатели сердечнососудистой системы (систолическое, диастолическое давление, частота сердечных сокращений, пульсовое давление и минутный объем крови) у студентов обоего пола среднего учебного заведения в условиях учебной нагрузки до и после занятий в разные дни недели в начале и конце семестра. Возраст участников исследования составлял 18–20 лет. При анализе результатов выявлены половые и циркосептальные особенности реакции сердечнососудистой системы на учебную нагрузку. Было установлено, что в течение недели после учебной нагрузки происходит снижение артериального давления, особенно у девушек, причем в начале семестра изменения в большей степени выражены в первой половине недели. Результаты свидетельствуют о развитии утомления и снижении адаптационных процессов, что необходимо учитывать при составлении расписания занятий и планировании учебной нагрузки. ...
07 04 2021 11:17:44
Статья в формате PDF 85 KB...
06 04 2021 9:11:44
Статья в формате PDF 101 KB...
05 04 2021 17:50:59
Статья в формате PDF 104 KB...
04 04 2021 16:49:28
Статья в формате PDF 211 KB...
03 04 2021 18:37:30
Статья в формате PDF 107 KB...
02 04 2021 15:40:33
Статья в формате PDF 118 KB...
31 03 2021 22:42:36
Статья в формате PDF 113 KB...
29 03 2021 20:58:16
Статья в формате PDF 106 KB...
28 03 2021 19:35:49
Статья в формате PDF 245 KB...
26 03 2021 6:55:28
Статья в формате PDF 118 KB...
25 03 2021 15:14:19
Статья в формате PDF 1235 KB...
24 03 2021 20:54:53
Статья в формате PDF 106 KB...
23 03 2021 18:47:42
Статья в формате PDF 118 KB...
22 03 2021 11:39:42
Статья в формате PDF 197 KB...
21 03 2021 13:37:22
Статья в формате PDF 101 KB...
19 03 2021 10:10:50
Статья в формате PDF 120 KB...
18 03 2021 21:44:26
Статья в формате PDF 129 KB...
17 03 2021 21:49:37
Статья в формате PDF 97 KB...
15 03 2021 17:51:46
Статья в формате PDF 253 KB...
12 03 2021 17:28:29
Статья в формате PDF 253 KB...
11 03 2021 2:47:44
Статья в формате PDF 253 KB...
10 03 2021 7:40:18
Исследованы вопросы влияния давления, относительной влажности и температуры атмосферы на давление воздуха в шине 175/70R13 легкового автомобиля В А З на основании данных Г У « В Н И И Г М И- М Ц Д» по постам (станциям) о температуре воздуха, относительной влажности и атмосферном давлении на уровне станции по природно – климатическим поясам России. Вопросы влияния климатических характеристик на давление в автомобильных шинах рассмотрены для летнего периода, который является наиболее нагруженным в году периодом в плане эксплуатации автомобиля. Исследования выполнены методом случайной выборки с использованием данных срочных наблюдений по постам Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. Изменения давления в шине в течение рабочей смены значительно влияют на управляемость, надежность и экономическую эффективность эксплуатации автотранспорта. ...
09 03 2021 11:25:27
Статья в формате PDF 306 KB...
08 03 2021 19:13:32
Статья в формате PDF 132 KB...
07 03 2021 18:43:31
В статье рассмотрены реакции 1,3-дегидроадамантана, относящегося к напряженным мостиковым [3.3.1]пропелланам, с диметилтрисульфидом. Установлено, что при взаимодействии образуются 1,3-бис(метилтио)адамантан, 1-(метилдитио)-3-(метилтио)адамантан и 1,3-бис(метилдитио)адамантан в соотношении 1:4,5:1. Структуры полученных соединений подтверждены методами хромато-масс-спектометрии и Я М Р1 Н-спектроскопии. Выход целевого 1-(метилдитио)-3-(метилтио)адамантана составляет 50 %. Было предположено, что реакция протекает по радикальному механизму. Приведено описание эксперимента. ...
06 03 2021 1:53:25
Статья в формате PDF 282 KB...
04 03 2021 16:42:45
Статья в формате PDF 122 KB...
03 03 2021 11:47:51
Статья в формате PDF 120 KB...
02 03 2021 19:56:43
Статья в формате PDF 104 KB...
28 02 2021 9:30:54
Статья в формате PDF 142 KB...
27 02 2021 18:46:17
Статья в формате PDF 127 KB...
26 02 2021 3:49:26
Предложен арсенал эмбриональных белков – потенциальных маркеров опухолей яичников. Испытано более десятка новых эмбриональных белков, но строго специфичного белка для диагностики опухолей яичников не обнаружено; наиболее перспективным маркером остается С О В А-1. Достойное внимание уделено особенностям эволюции и механизму раннего распространения опухолевого процесса. Обсуждается роль беременности – как средства профилактики опухолевого заболевания яичников. В работе предпринята попытка осмыслить истоки и логику заболевания. ...
25 02 2021 17:29:10
В статье освещаются морфофункциональные особенности структуры стенки тонкой кишки в зависимости от характера вскармливания в экспериментальных условиях. Представлены собственные результаты исследования по вопросу о электронно-микроскопическом строении слоев стенки тонкой кишки при смешанном и искусственном вскармливании в эксперименте. ...
24 02 2021 14:26:43
Статья в формате PDF 79 KB...
22 02 2021 12:22:24
Статья в формате PDF 109 KB...
21 02 2021 11:54:36
Статья в формате PDF 110 KB...
19 02 2021 16:34:27
Статья в формате PDF 125 KB...
18 02 2021 14:32:42
Статья в формате PDF 112 KB...
16 02 2021 15:29:15
Статья в формате PDF 307 KB...
15 02 2021 3:53:26
Статья в формате PDF 250 KB...
14 02 2021 19:11:46
Статья в формате PDF 118 KB...
13 02 2021 13:37:42
Статья в формате PDF 132 KB...
12 02 2021 2:23:55
Статья в формате PDF 107 KB...
11 02 2021 16:36:24
Статья в формате PDF 282 KB...
10 02 2021 6:39:44
Статья в формате PDF 143 KB...
09 02 2021 3:24:50
Статья в формате PDF 212 KB...
08 02 2021 3:45:33
Статья в формате PDF 96 KB...
07 02 2021 7:14:52
Статья в формате PDF 168 KB...
06 02 2021 11:52:13
Статья в формате PDF 130 KB...
04 02 2021 20:25:13
Статья в формате PDF 98 KB...
03 02 2021 0:55:28
Статья в формате PDF 87 KB...
02 02 2021 19:32:42
Статья в формате PDF 348 KB...
31 01 2021 6:52:48
Статья в формате PDF 251 KB...
30 01 2021 13:57:32
Статья в формате PDF 119 KB...
29 01 2021 18:20:57
Статья в формате PDF 111 KB...
28 01 2021 8:33:28
Целью исследования является оценка возможности ранней дифференциальной диагностики доброкачественных и злокачественных опухолей опорно-двигательной системы с помощью инфракрасной спектроскопии плазмы крови. При этом бралась венозная кровь из локтевой вены у контрольной группы пациентов с заранее установленным диагнозом существующими методами, после чего выделялась плазма. Исследуемая плазма крови помещалась в жидкостную кювету. Спустя 1,5-2 часа исследуемая кювета помещалась в И К– Фурье- спектрометр. Снимался спектр пропускания плазма крови. Вычислялся коэффициент пропускания по данным снятых спектров. Затем рассчитывались коэффициенты объемного поглощения. В процессе экспериментов нами был вычислен статистически значимый уровень β = 700 см–1, ниже которого находились значения, соответствующие доброкачественным опухолям, выше- злокачественным опухолям. ...
27 01 2021 3:29:23
Статья в формате PDF 312 KB...
25 01 2021 9:17:10
Статья в формате PDF 127 KB...
24 01 2021 12:51:28
Статья в формате PDF 136 KB...
22 01 2021 20:17:17
Статья в формате PDF 590 KB...
21 01 2021 0:19:56
Статья в формате PDF 111 KB...
20 01 2021 18:34:48
Статья в формате PDF 109 KB...
19 01 2021 7:38:48
Статья в формате PDF 330 KB...
18 01 2021 0:12:36
Статья в формате PDF 463 KB...
17 01 2021 4:16:34
Статья в формате PDF 135 KB...
16 01 2021 6:38:30
Статья в формате PDF 101 KB...
14 01 2021 13:21:57
Статья в формате PDF 170 KB...
12 01 2021 11:44:45
Статья в формате PDF 125 KB...
11 01 2021 11:28:34
Статья в формате PDF 131 KB...
10 01 2021 15:10:33
Статья в формате PDF 316 KB...
09 01 2021 0:23:22
Статья в формате PDF 109 KB...
08 01 2021 3:18:16
Статья в формате PDF 287 KB...
07 01 2021 14:16:22
Статья в формате PDF 104 KB...
05 01 2021 12:35:36
Приведены данные по петрологии и потенциальной рудоносности умеренно-щелочных гранитоидов Нагорного Сангилена, которые по сумме признаков отнесены к анорогенному типу. Показано ведущее значение в генерации этих фельзических интрузивных образований флюидного режима, в котором доминирующую роль играли концентрации плавиковой кислоты. ...
04 01 2021 16:24:45
Статья в формате PDF 120 KB...
03 01 2021 2:51:55
Статья в формате PDF 196 KB...
02 01 2021 16:26:43
Выделены навыки социальной коммуникации, необходимые для успешного освоения химических дисциплин. Предложен один из путей снятия напряженности в процессе общения преподавателя и студента - виртуальный письменный диалог, реализованный в виде учебного пособия. Используемые в пособии методические приемы позволяют наиболее полно сформировать необходимый инструментарий познания: (логические операции + социальная коммуникация) → понимание → знание. ...
30 12 2020 0:37:39
Статья в формате PDF 109 KB...
29 12 2020 3:24:29
Статья в формате PDF 99 KB...
28 12 2020 13:50:59
Статья в формате PDF 235 KB...
26 12 2020 20:33:12
Статья в формате PDF 987 KB...
25 12 2020 9:26:12
Статья в формате PDF 98 KB...
24 12 2020 8:54:52
Статья в формате PDF 123 KB...
21 12 2020 18:13:22
Применение хитинсодержащих препаратов оказывает положительное влияние на мясную продуктивность бычков, а превосходство по характеристикам химического состава и энергетической ценности мякоти имеют бычки, получавшие сукцинат хитозана. ...
20 12 2020 21:36:53
Статья в формате PDF 111 KB...
19 12 2020 1:14:29
Статья в формате PDF 118 KB...
18 12 2020 21:45:18
Статья в формате PDF 303 KB...
17 12 2020 8:46:36
Статья в формате PDF 113 KB...
16 12 2020 18:49:39
Статья в формате PDF 196 KB...
15 12 2020 20:12:51
Статья в формате PDF 100 KB...
14 12 2020 4:36:50
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: