Delist.ru

Низкотемпературное азотирование легрованных сталей через нанооксидный барьер (25.11.2009)

Автор: Шестопалова Лариса Павловна

ШЕСТОПАЛОВА Лариса Павловна

НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЕ АЗОТИРОВАНИЕ ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ ЧЕРЕЗ НАНООКСИДНЫЙ БАРЬЕР

Специальность 05.02.01

« Материаловедение (машиностроение)»

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва - 2009

Работа выполнена в Московском автомобильно-дорожном

институте (государственном техническом университете) на кафедре металловедения и термообработки

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Петрова Л.Г.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Зинченко В.М.

кандидат технических наук,

доцент Тарасова Т.В.

Ведущая организация: Научно-производственное

Предприятие «НИТРИД», г. Саратов

Защита состоится « 29 » декабря 2009 г. в 14-00 час. на

заседании диссертационного совета Д.212.126.03 в Московском

автомобильно-дорожном институте (государственном техническом университете) по адресу : 125319, Москва, Ленинградский просп., 64, МАДИ(ГТУ), ауд. 42.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАДИ (ГТУ).

Автореферат разослан «»____» ________200 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д.212.126.03

кандидат технических наук, доцент Д.С. Фатюхин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Изменение и усложнение условий эксплуатации машин, узлов и агрегатов, применяющихся в технике, требует постоянного совершенствования материалов и технологий их изготовления. Актуальной задачей является разработка простых, доступных, экономичных и высокоэффективных технологий упрочнения изделий из металлических материалов с целью придания им заданных эксплуатационных свойств в конкретных условиях эксплуатации.

Процессы разрушения деталей машин, инструмента и технологической оснастки в подавляющем большинстве случаев начинаются с поверхностных зон. Именно поверхность изделия испытывает повышенный износ, коррозионное воздействие, усталостные и другие нагрузки. Поэтому среди технологий упрочняющей обработки особую роль играют физико-химические способы воздействия на поверхность материала, к которым относятся, в частности, методы химико-термической обработки.

В современном машиностроении среди способов химико-термической обработки сталей и сплавов одним из наиболее эффективных и перспективных является азотирование. Азотирование используется в различных отраслях промышленности для повышения надежности и долговечности широкой номенклатуры деталей, оборудования и инструмента уже более 60-ти лет. Широко используются низкотемпературные процессы азотирования (450(-600(С), поскольку при этом снижается деформация изделий, объем последующих (отделочных) работ, а также расход энергии. При всем многообразии технологических процессов азотирования возможности упрочнения легированных сталей этим методом до конца не использованы.

Требования, предъявляемые к азотированным деталям, определяются условиями их эксплуатации. В частности, поверхность прецизионных деталей из легированных сталей, работающих в сложных нагруженных условиях и агрессивных средах, должна удовлетворять более высоким требованиям, чем те, которые обеспечиваются традиционными методами азотирования. При заданной твердости и толщине упрочненного слоя необходимо обеспечить стабильность размеров и формы изделия после азотирования и минимальное изменение микрогеометрии поверхности, что может быть достигнуто путем формирования заданного строения слоя на базе зоны внутреннего азотирования.

В этой связи для упрочнения деталей машин и инструмента из легированных сталей, работающих в сложных условиях эксплуатации, актуальное значение приобретает разработка технологических вариантов регулируемых процессов азотирования, которые позволят обеспечить формирование требуемой структуры и фазового состава азотированного слоя для получения оптимальных физико-механических характеристик изделий.

Целью настоящей работы является разработка регулируемого технологического процесса низкотемпературного азотирования легированных сталей, позволяющего улучшить служебные характеристики деталей машин и инструмента из легированных сталей для различных условий эксплуатации с сохранением микрогеометрии поверхности.

Научная новизна работы.

Теоретически установлены и экспериментально подтверждены закономерности формирования модифицированного слоя при азотировании легированных сталей с предварительным окислением: показано, что в зависимости от длительности насыщения формируется либо двухслойное покрытие из оксидной пленки наноразмерной толщины, под которой располагается зона внутреннего азотирования, либо трехслойное – с дополнительной поверхностной зоной нанопорошка нитридов железа, причем каждый из этих слоев обладает особыми функциональными свойствами.

Разработана технологическая схема азотирования легированных сталей через нанооксидный барьер, заключающаяся в последовательной обработке изделий в разделенных атмосферах аммиака и воздуха.

Установлены кинетические закономерности формирования оксидных и азотированных слоев в легированных сталях, расчетным путем определена и экспериментально подтверждена зависимость толщины оксидной пленки от содержания хрома в сталях.

Разработана и экспериментально проверена методика определения фракционного состава нитридного нанопорошка по скорости осаждения частиц из жидкости, которая может быть использована в других исследованиях подобного рода.

Практическая значимость и реализация результатов работы.

загрузка...