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:
В настоящее время одной из наиболее обсуждаемых является тема воздействия интеллигенции на общественно-экономическую жизнь. Интеллигенция, являясь наиболее образованной группой общества, является монополистом в области на духовного и интеллектуального производства. По мере ускорения научно-технического прогресса данная тенденция усиливается. ...
28 02 2021 17:15:42
Статья в формате PDF 113 KB...
27 02 2021 23:35:25
Статья в формате PDF 133 KB...
26 02 2021 13:36:29
Статья в формате PDF 131 KB...
25 02 2021 13:11:17
Статья в формате PDF 147 KB...
24 02 2021 23:57:54
Статья в формате PDF 116 KB...
23 02 2021 14:52:46
Статья в формате PDF 119 KB...
22 02 2021 12:30:15
Статья в формате PDF 102 KB...
21 02 2021 13:25:38
Статья в формате PDF 138 KB...
20 02 2021 9:10:12
Статья в формате PDF 172 KB...
18 02 2021 17:57:20
В статье описывается математическая модель, связывающая уровень психической реакции с личностными характеристиками человека и с силой информационного воздействия на него. Исследуются условия устойчивости модели методами теории автоматического управления. ...
17 02 2021 11:31:59
Статья в формате PDF 110 KB...
16 02 2021 1:11:57
В настоящее время, только глухой не услышит рассуждений о влияние магнитных бурь на здоровье человека, но и он найдет массу публикаций на эту тему. И все они, за исключением чисто научных сообщений, негативно оценивают воздействие магнитной бури на организм человека. Так ли это? Земля, как планета и человек, проживающий, на ней являются, участниками вселенской карусели с парадными построениями планет, определяющими процессы на небезразличной для нас звезде под названием Солнце. Миллионы лет до нашей планеты и тысячи лет до нас доходит информация из Вселенной, которую мы не можем понять силой своего разума. Астрологи древних цивилизаций смогли определить строгую последовательность движения планет и зависимых от этого изменений на Земле. Так видимо родилось наше представление о времени, цикличность которого не могла быть не замечена. Цикличность Космических событий можно выделить как первооснову Земной жизни. И в этой жизни циклы активности Солнца занимают особое место. Хорошо известно, что в основе многих восточных религий лежит двенадцатилетний событийный цикл. Не трудно предположить, что такая периодичность могла быть определена одиннадцатилетним циклом Солнечной активности (одиннадцать лет – это усредненное значение за сотни лет измерений, при разбросе от 7 до 17 лет). С такой периодичностью связано множество процессов на Земле: извержение вулканов, наводнения, техногенные катастрофы, изменения социально-политических формаций, уровня смертности и рождаемости, динамики инфекционных заболеваний, урожайности и многие другие. Не трудно предположить, что одиннадцатилетние циклы Солнечной активности наиболее значимы для жизни человека, длительность которой ограничена 6-9 циклами. ...
15 02 2021 23:27:31
Статья в формате PDF 104 KB...
14 02 2021 23:57:57
Статья в формате PDF 129 KB...
12 02 2021 11:26:33
Статья в формате PDF 212 KB...
11 02 2021 1:47:12
Статья в формате PDF 103 KB...
10 02 2021 5:58:55
Статья в формате PDF 112 KB...
08 02 2021 5:45:38
Исследованы изменения физиологических показателей школьников в условиях их работы за компьютером в течение учебного года. Дан сравнительный анализ изменений физиологических показателей школьников, отличающихся эмоциональной устойчивостью. Получены результаты, свидетельствующие о неблагоприятном влиянии условий работы за компьютером на школьников младших классов осенью и весной. ...
07 02 2021 20:23:57
Статья в формате PDF 103 KB...
06 02 2021 12:19:34
Статья в формате PDF 99 KB...
05 02 2021 7:13:54
Статья в формате PDF 103 KB...
04 02 2021 5:42:57
Статья в формате PDF 111 KB...
03 02 2021 17:31:59
Статья в формате PDF 98 KB...
02 02 2021 10:28:50
Статья в формате PDF 117 KB...
01 02 2021 10:39:59
Статья в формате PDF 113 KB...
31 01 2021 1:19:21
Статья в формате PDF 144 KB...
30 01 2021 10:45:54
Статья в формате PDF 130 KB...
28 01 2021 10:39:41
Статья в формате PDF 349 KB...
27 01 2021 16:39:24
Статья в формате PDF 99 KB...
26 01 2021 14:59:43
Статья в формате PDF 115 KB...
25 01 2021 13:15:50
Статья в формате PDF 110 KB...
23 01 2021 6:29:35
Статья посвящена решению проблемы сварки металлов, имеющих на поверхности тугоплавкие окисные пленки. Были проведены исследования дугового разряда обратной полярности, горящий между соплом плазменной горелки и изделием, возбуждаемый и стабилизируемый с помощью факела плазмы, в ходе экспериментов были получены сваренные образцы из цветных металлов и алюминия. ...
22 01 2021 17:43:59
Статья в формате PDF 125 KB...
21 01 2021 7:22:31
Статья в формате PDF 118 KB...
20 01 2021 3:46:22
Статья в формате PDF 99 KB...
19 01 2021 15:20:50
В статье рассматривается вопрос долговременного архивного хранения угасающих документов. Проанализированы сложности, возникающие при их микрофильмировании. Предложена методика предварительной компьютерной обработки сканированных изображений таких документов, обеспечивающая повышение качества их визуального восприятия до требований государственного стандарта к микрофильмируемым оригиналам. Обработанные изображения в дальнейшем могут быть выведены на фотоплёнку с использованием COM-систем (Computer Output Microfilm), либо распечатаны на бумажный носитель и микрофильмированы обычным способом. ...
18 01 2021 15:37:25
Статья в формате PDF 110 KB...
17 01 2021 8:13:40
Статья в формате PDF 109 KB...
16 01 2021 1:42:49
Статья в формате PDF 107 KB...
15 01 2021 14:16:15
Статья в формате PDF 779 KB...
14 01 2021 3:37:30
Авторами проведено комплексное исследование сосудистых и нервных структур всего органокомплекса брюшной полости, что позволило подтвердить общие морфологические закономерности, свойственные млекопитающим отряда хищных, выявить характерные видовые и внутривидовые особенности васкуляризации и иннервации у пушных зверей клеточного содержания. Полученные новые данные о морфологии сосудистых и нервных образований органов брюшной полости млекопитающих являются оригинальными и дают не только полное представление об изученных структурах, но позволяют морфофункционально интерпретировать адаптогенные процессы, протекающие в интегративно-координационных системах организма пушных зверей, находящихся под интенсивным антропогенным воздействием в процессе доместикации. ...
13 01 2021 15:42:26
В обзоре изложены современные представления об этиологии и патогенезе гестоза. Показано значение как генетически детерминированного, так и обусловленного развитием воспалительного процесса гениталий повышения проницаемости маточно-плацентарного барьера для антигенов плода. Рассмотрена роль иммунокомплексной патологии как пускового механизма в развитии гестоза, значение нарушения продукции плацентой белков беременности и цитокинов с иммуносупрессивным действием при осложненном течении беременности. ...
12 01 2021 4:35:58
Статья в формате PDF 275 KB...
11 01 2021 23:24:25
Статья в формате PDF 110 KB...
10 01 2021 1:34:49
Статья в формате PDF 123 KB...
07 01 2021 7:54:58
Установлен факт защитного влияния нового бионического режима импульсно-гипоксических адаптаций на восстановительные процессы коры мозга после удаления внутричерепных опухолей у нейрохирургических больных. Механизмом протекции мозга от рецидива злокачественных опухолей может быть согласование ритмов энергопродукции и энергопотребления в процессе формирования адаптации. ...
06 01 2021 20:46:29
Статья в формате PDF 121 KB...
05 01 2021 17:13:55
Статья в формате PDF 96 KB...
04 01 2021 7:21:37
Статья в формате PDF 262 KB...
01 01 2021 17:15:22
Статья в формате PDF 276 KB...
31 12 2020 23:59:47
Статья в формате PDF 111 KB...
30 12 2020 13:31:50
Работа подъема тела в однородном поле силы тяжести всегда больше потенциальной энергии . Для минимизации работы силой тяги, равной , необходимо отключать силу тяги на некоторой высоте . Дальнейшее движение вверх до высоты происходит по инерции. Только в случае работа подъема будет стремиться к минимальному значению, равному . ...
29 12 2020 18:23:52
Статья в формате PDF 140 KB...
28 12 2020 4:20:15
Статья в формате PDF 112 KB...
26 12 2020 10:48:39
Статья в формате PDF 294 KB...
25 12 2020 9:53:57
Статья в формате PDF 111 KB...
24 12 2020 15:34:59
Статья в формате PDF 113 KB...
23 12 2020 15:44:16
Статья в формате PDF 267 KB...
22 12 2020 9:42:39
Статья в формате PDF 136 KB...
21 12 2020 10:15:26
Статья в формате PDF 103 KB...
19 12 2020 15:37:18
Статья в формате PDF 211 KB...
18 12 2020 17:43:50
Статья в формате PDF 163 KB...
17 12 2020 8:55:31
Статья в формате PDF 282 KB...
16 12 2020 18:46:32
Статья в формате PDF 94 KB...
15 12 2020 2:55:21
Статья в формате PDF 252 KB...
13 12 2020 19:48:32
Статья в формате PDF 113 KB...
12 12 2020 16:31:26
Статья в формате PDF 124 KB...
11 12 2020 19:55:58
Статья в формате PDF 155 KB...
10 12 2020 5:36:35
Статья в формате PDF 119 KB...
09 12 2020 11:39:35
Статья в формате PDF 142 KB...
08 12 2020 21:26:31
Статья в формате PDF 112 KB...
07 12 2020 3:31:19
Статья в формате PDF 308 KB...
06 12 2020 23:28:33
Статья посвящена авторской методологии прогнозирования экономического потенциала региона на примере Краснодарского края. В ходе научных исследований был разработан оригинальный математический аппарат, позволяющий оценить основные экономические показатели региона, который применяется для социально-экономического прогноза региона на текущий и перспективный периоды. Описательная часть содержит основные подходы и этапы эффективного экономического прогнозирования региона. ...
03 12 2020 4:25:19
Статья в формате PDF 102 KB...
02 12 2020 17:54:24
Статья в формате PDF 103 KB...
01 12 2020 9:24:20
В рамках данной статьи была построена математическая модель старения в форме онтогенетического компромисса процессов канцерогенеза и оксидативного стресса. Старение присуще всем объектам живой и неживой природы. Накопление повреждений в результате оксидативногостресса приводит к зависимому от возраста повреждению тканей, канцерогенезу и, наконец, к старению. С одной стороны, действие активных форм кислорода приводит к повреждению клеток, и, как следствие, к раку. С другой стороны, активные формы кислорода являются средством борьбы с опухолевыми клетками. Компромисс состоит в поддержании уровня свободных радикалов, эффективно подавляющего опухолевые клетки, и в то же время не сильно наносящего вред организму. На основе математической разработана имитационная компьютерная модель старения с возможностью изменений параметров интенсивностей появления опухолевых клеток, размножения, негативного воздействия свободных радикалов, ответа иммунитета. Проведен эксперимент по выявлению максимальной средней продолжительности жизни в зависимости от параметра гомеостатической характеристики. ...
29 11 2020 11:29:16
Статья в формате PDF 129 KB...
27 11 2020 7:22:49
Статья в формате PDF 110 KB...
25 11 2020 12:35:50
Статья в формате PDF 133 KB...
24 11 2020 8:30:55
Статья в формате PDF 131 KB...
23 11 2020 10:45:14
Статья в формате PDF 119 KB...
21 11 2020 9:37:25
Статья в формате PDF 112 KB...
20 11 2020 7:33:36
Статья в формате PDF 352 KB...
19 11 2020 21:48:32
Статья в формате PDF 121 KB...
18 11 2020 19:36:15
Статья в формате PDF 107 KB...
17 11 2020 21:35:25
Статья в формате PDF 124 KB...
15 11 2020 21:27:27
Статья в формате PDF 130 KB...
14 11 2020 3:30:41
В статье представлены материалы о значении съездов земских врачей Рязанской губернии (1874 – 1900) и их роль в развитии профилактического направления медицины края. ...
12 11 2020 1:50:41
Статья в формате PDF 134 KB...
11 11 2020 2:22:54
Статья в формате PDF 100 KB...
09 11 2020 23:28:10
Статья в формате PDF 95 KB...
08 11 2020 7:11:25
Статья в формате PDF 145 KB...
07 11 2020 13:42:21
Статья в формате PDF 132 KB...
06 11 2020 0:59:25
Статья в формате PDF 266 KB...
05 11 2020 9:24:49
Статья в формате PDF 113 KB...
03 11 2020 13:36:42
Статья в формате PDF 161 KB...
01 11 2020 13:45:21
Статья в формате PDF 112 KB...
31 10 2020 23:47:17
Статья в формате PDF 123 KB...
30 10 2020 21:38:45
Статья в формате PDF 262 KB...
29 10 2020 21:24:43
Статья в формате PDF 127 KB...
28 10 2020 6:49:42
Статья в формате PDF 157 KB...
27 10 2020 18:34:41
Статья в формате PDF 269 KB...
26 10 2020 3:52:50
Статья в формате PDF 251 KB...
25 10 2020 20:18:23
Статья в формате PDF 138 KB...
24 10 2020 20:11:16
Статья в формате PDF 255 KB...
23 10 2020 19:40:41
Статья в формате PDF 172 KB...
22 10 2020 12:20:13
В статье приведены спорные данные предшественников по составу и особенностям становления гранитоидов Абайского массива среднего девона. Новые данные, полученные авторами по петрологии и геохимии, позволяют отнести гранитоиды массива к анорогенному типу ( А-тип) с щелочными минералами (рибекитом, астрофиллитом). Формирование массива протекало в три фазы: 1 – гранодиориты; 2 – граниты, умеренно-щелочные рибекитовые граниты; 3 – лейкограниты и лейкогранит-порфиры. Генерация их происходила в постколлизионной обстановке, инициированной плюмтектоникой. В северо-западной части массива в районе пологого погружения кровли, осложнённой куполовидным поднятием, зафиксировано аномальное обогащение флюидной магматогенной фазы летучими компонентами, и особенно фтором, что указывает на возможность обнаружения здесь редкометалльно-редкоземельного оруденения. ...
21 10 2020 20:21:40
Статья в формате PDF 101 KB...
20 10 2020 1:28:45
Статья в формате PDF 263 KB...
19 10 2020 14:42:22
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. ...
16 10 2020 5:21:51
Статья в формате PDF 259 KB...
15 10 2020 5:41:41
Статья в формате PDF 102 KB...
14 10 2020 8:32:18
Статья в формате PDF 121 KB...
12 10 2020 20:30:59
Статья в формате PDF 125 KB...
11 10 2020 23:53:56
Статья в формате PDF 80 KB...
10 10 2020 16:52:37
Статья в формате PDF 102 KB...
09 10 2020 4:26:50
Статья в формате PDF 87 KB...
08 10 2020 7:41:43
Статья в формате PDF 120 KB...
05 10 2020 20:25:21
Статья в формате PDF 312 KB...
04 10 2020 0:32:52
Статья в формате PDF 99 KB...
03 10 2020 4:54:48
Статья в формате PDF 85 KB...
02 10 2020 23:37:10
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: