Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Влияние термоэлектрической обработки на структуру и свойства поверхностного слоя низколегированных сталей

Диссертация: Влияние термоэлектрической обработки на структуру и свойства поверхностного слоя низколегированных сталей
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Актуальность. В настоящее время существуют различные способы формирования свойств поверхностного слоя материалов. При этом наряду с такими классическими методами как химико-термическая обработка применяются и специфические технологии с использованием электрического тока. ТЭО легированных сталей приводит к упрочнению в 1,20 — 4,01 раза, уменьшению износа образцов в 1,6 — 1,8 раза и увеличению… Читать ещё >

Содержание

  • 1. формирование структуры и свойств поверхностных слоев сплавов в присутствии электрического тока
    • 1. 1. Электрохимико-термическая обработка сталей
    • 1. 2. Воздействие потока электронов на металлы и сплавы
    • 1. 3. Фазовые превращения в магнитном поле
    • 1. 4. Электрохимическое упрочнение стали в расплаве соли
    • 1. 5. Постановка задач исследования.. .. ."
  • 2. способ термоэлектрической обработки и методика исследований
    • 2. 1. Сущность способа
    • 2. 2. Методика термоэлектрической обработки и экспериментальная установка
    • 2. 3. Определение режимов ТЭО
    • 2. 4. Материалы и методы исследования
  • 3. экспериментальные результаты и их обсуждение
    • 3. 1. Термодинамические представления о диффузии легирующих элементов в металле электрода
    • 3. 2. Термоэлектрообработка с последующей нормализацией
    • 3. 3. Термоэлектрообработка с последующей закалкой
    • 3. 4. Структурные исследования образцов
    • 3. 5. Термодинамическая оценка фазообразования и анализ результатов ТЭО
  • 4. апробация результатов работы
    • 4. 1. Термоэлектрообработка токарных резцов
    • 4. 2. Термоэлектрическая обработка деталей нефтегазо-промыслового оборудования
  • выводы
  • литература

Влияние термоэлектрической обработки на структуру и свойства поверхностного слоя низколегированных сталей (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность. В настоящее время существуют различные способы формирования свойств поверхностного слоя материалов. При этом наряду с такими классическими методами как химико-термическая обработка применяются и специфические технологии с использованием электрического тока.

Обзор литературных данных свидетельствует, что электромагнитное воздействие на материалы в процессе их термической обработки, существенно влияет на физико-химические свойства. Так, термомеханическая обработка в магнитном поле приводит к значительному повышению прочностных характеристик. Использование электронагрева в процессе химико-термической обработки не только ускоряет течение реакций, но и улучшает свойства поверхности.

В тоже время многие аспекты электромагнитного влияния изучены недостаточно полно. Практически нет информации о воздействии электрического тока на материал анода при химико-термической обработке, хотя катодные процессы широко исследованы. Очевидно, однако, что термообработка в сочетании с прохождением электрического тока через материал позволяет рационально использовать потенциальные резервы материалов, обусловливает эффективность и надежность эксплуатации изделий, позволяет заменить высоколегированные стали менее дорогими.

Целью настоящей работы являлось изучение закономерностей формирования структуры и свойств поверхности низколегированных сталей при термообработке с непосредственным воздействием постоянного электрического тока малой плотности. 5.

Работа выполнена в рамках региональной научно-технической программы «Тюмень» и грантов Министерства образования Российской Федерации 1997 — 2000 гг.

выводы.

1. Разработан новый способ получения поверхностных слоев на низколегированных сталях — термоэлектрическая обработка (ТЭО). В предлагаемом способе легирующие элементы поступают не из внешней насыщающей среды, а из внутренних участков материала. Сконструирована и изготовлена установка для проведения ТЭО.

2. Получена зависимость соотношения активностей сплавообразующих элементов при отсутствии и наличии электрического тока в системе, позволяющая качественно оценить влияние потенциала между электродами на изменение активности.

3. Проведен анализ диффузионных потоков вакансий и сплавообразующих элементов в материале анода при наличии электрического тока. Показано, что поверхностный слой материала анода обогащается легирующими элементами за счет их диффузии из внутренних участков. Концентрация легирующих элементов в поверхностном слое, по сравнению с внутренними участками, увеличивается в среднем в 2,0 — 4,0 раза.

4. ТЭО легированных сталей приводит к упрочнению в 1,20 — 4,01 раза, уменьшению износа образцов в 1,6 — 1,8 раза и увеличению коррозионной стойкости в 1,3 — 1,7 раза. Коэффициент упрочнения регулируется продолжительностью процесса, величиной потенциала, а также скоростью охлаждения.

5. Структурные исследования и термодинамические расчеты показали, что причиной упрочнения является торможение движения дислокаций дисперсными фазами типа оксидов, нитридов и инетрметалли-дов.

Показать весь текст

Список литературы

  1. A.C. // Станки и инструмент. 1936. № 6. С. 16−19 (цитировано по: Закалка стали в магнитном поле/ М. А. Кривоглаз, В. Д. Садовский, J1.B. Смирнов, Е. А. Фокина. -М.: Наука, 1977. 120с.).
  2. Н.Т., Сумин И. А. //Металлургия. 1937. № 4. С. 55−59 (цитировано по: Закалка стали в магнитном поле/ М. А. Кривоглаз,
  3. B.Д. Садовский, Л. В. Смирнов, Е. А. Фокина. -М.: Наука, 1977. 120с.).
  4. Промышленное применение токов высокой частоты, — М, — Л.: Машиностроение, 1964. 139 с.
  5. И.Н., Андрюшечкин В. И. Диффузия хрома из гальванического слоя в железо и сталь при быстром электронагреве // МиТОМ. 1964. № 3,-С. 53−56.
  6. Концентрационные градиенты после насыщения хромом при быстром нагреве / И. Н. Кидин, В. И. Андрюшечкин, С. Б. Масленков, Т. В. Егоршина // Известия вузов. Черная металлургия. 1964. № 11.1. C. 174−179.
  7. В.И., Кидин И. Н. О влиянии скорости нагрева на соотношение объемной и граничной диффузии хрома в железе // ФММ. 1967. Т. 23. Вып. 1, — С. 164−167.
  8. И.Н., Андрюшечкин В. И. и др. Диффузионное насыщение аустенита при скоростном электронагреве // Структурные и фазовые превращения при нагреве стали и сплавов: Материалы конф,-Пермь, 1970. С. 19−29.
  9. В.И., Сушков Г. В. Измерение температуры при диффузионном насыщении стали из обмазок // Заводская лаборатория. 1967. № 4. С. 470−471.
  10. С.С., Бородуля В. А., Тофпенец P.JI. Формирование диффузионных слоев на железоуглеродистых сплавах // Инженерно физический журнал, 1971. Т.21. — № 1. — С.72−75
  11. И.Н., Андрюшечкин В. И. Структурные и фазовые превращения при нагреве стали и сплавов. Пермь: Книжное издательство, 1970. -С.19−35.
  12. И. Лахтин Ю. М., Коган Я. Д. Высокочастотная термическая обработка // МиТОМ, 1965. № 3. — С.12
  13. Г. Н. Диффузионное хромирование сплавов,— М.: Машиностроение, 1964, — 452с.
  14. Электрохимико-термическая обработка металлов и сплавов / И. Н. Кидин, В. И. Андрюшечкин, В. А. Волков, A.C. Холин М.: Металлургия, 1978, — 320с.
  15. О механизме и эффективности цементации металлических изделий в электротермическом псевдоожиженном слое / С. С. Забродский, В. А. Бородуля, Р. Л. Тофпенец, Г. Г. Тюхай // Инженерно- физический журнал. 1971. Т. 21. № 1, — С. 120−126.
  16. В.А. Высокотемпературные процессы в электротермическом кипящем слое, — Минск: Наука и техника, 1973, — 176 с.
  17. В.И., Курбатов В. П. Применение электрического тока в процессах ХТО // МиТОМ, 1971, № 9. — С.24−28
  18. В.А., Тофпенец Р. Л. Тепло и массоперенос. Киев: Нау-кова думка, 1972. — 141с.
  19. Бабад-Захряпин A.A., Кузнецов Т. Д. Химико-термическая обработка в тлеющем разряде. М.: Атомиздат, 197. — 175с.
  20. Е.В. Структура и свойства жаропрочных сплавов. М.: МАИ, 1971.-С92 -96.
  21. Исследование процесса диффузионного насыщения стали в электротермическом кипящем слое / В. А. Бородуля, Г. П. Сугак, A.A. Третьяков и др. // Тепло- и массоперенос в дисперсных системах: Докл. совещ, — Т. 5, — Киев: Наукова думка, 1972. С. 153−158.
  22. B.C., Пермяков В. Г. Ускорение высокотемпературной цементации стали // Известия АН СССР. Металлургия и топливо. 1962. № 5. С. 92−95.
  23. Ю.М., Арзамасов Б. Н. Химико-термическая обработка металлов. -М.: Металлургия, 1985. 252 с.
  24. Л.С., Беляев В. И. Азотирование стали с нагревом токами высокой частоты, — Минск: Министерство высшего и среднего специального образования БССР, 1961, — 45 с.
  25. А.Г. О существовании эффекта Гевелинга // ЖТФ. 1951. Т. 21. Вып. 10. С. 1153−1156.Гудцов Н. Т., Сумин И. А. //Металлургия. 1937. № 4. С. 55−59 (цитировано по 33.).
  26. A.M. // Металлург. 1938. № 3. С. 62−66 (цитировано по 33.).
  27. Защитные покрытия на металлах, — Киев: Наукова думка, 1965. 144с.
  28. A.M. // Металлург. 1938. № 3. С. 62−66 (цитировано по 33.).
  29. Н., Schmidtmann Е. // Arch. Eisenhuttenw. 1954. В. 25. S. 579−584 (цитировано по 33.).
  30. Г. Ф., Замятин М. М. Высокочастотная термическая обработка, — М.-Л.: Машгиз, 1959. 186 с.
  31. А.Г. Нитроцементация с применением электрического тока // ЖТВ, 1951. -Т.21. Вып. 10. — С. 1113−1153.
  32. И.H., Андреев Ю. Г. Нитроцементация стали с нагревом токами высокой частоты // Известия вузов. Черная металлургия. 1961. № 5. С. 153−161.
  33. Barnes R.S.// Philos. Magazine. 1958. V. 25. N 3. P. 97−102 (цитировано по 35.).
  34. Электрохимико-термическая обработка металлов и сплавов / И. Н. Кидин, В. И. Андрюшечкин, В. А. Волков, A.C. Холин М.: Металлургия, 1978, — 320с.
  35. JI.H., Иванов Л. И., Банных O.A. Влияние электронного облучения на механические свойства термомеханически обработанной стали // Физика металлов и металловедение. 1965. Т. 19. Вып. 4. С.791−792.
  36. И.М. Действие ядерных излучений на материалы,— М.: АН СССР, 1962,-С. 81. 1.44.
  37. Структура и свойства металлов и сплавов: Справ. Шалаев A.M. Свойства облученных металлов и сплавов. -Киев: Наукова думка, 1985. 308 с.
  38. Е. G. //J. Iron and Steel Inst. 1929. V. 120. N 2. с. 239. (цитировано по 37.).
  39. Erdmann-Jesnitzer F. //Metallurgie und Giessereitechnik, 1951. H. 2. S. 28 (цитировано по 37.).
  40. В. С., Гордиенко Л. К. Новые пути повышения прочности металлов. -М.: Наука, 1964.
  41. М. Л. Термо-механико-магнитная обработка металлов и сплавов // МиТОМ. 1960. № 10. С. 31−36.
  42. Упрочнение легированной машиностроительной стали термомеханической обработкой / Е. В. Астафьева, М. Л. Бернштейн, И. Н. Кидин и др. //МиТОМ. 1961. № 8. С. 54−56.
  43. Патент США № 3 188 248, МКИ В22 F 3/14 /В. Бассет. Опубл. 1960.
  44. Colver G. Bubble control in gaz fluidized beds with applied electric field// Powder Technology. 1977. V. 17. № 1. P. 9−18.
  45. Закалка стали в магнитном поле / В. Д. Садовский, Л. В. Смирнов, Е. А. Фокина и др. // ФММ. 1967. Т. 24. Вып. 5. С. 918−939.
  46. Закалка стали в магнитном поле/ М. А. Кривоглаз, В. Д. Садовский, Л. В. Смирнов, Е. А. Фокина. -М.: Наука, 1977. 120с.
  47. ЕЛ. Магнитные поля и скорость реакций // Вестник АН СССР. 1978. № 2. С. 80−92.
  48. Ю.Н. Низкотемпературная плазма и высокочастотные электромагнитные поля в процессах получения материалов для ядерной энергетики,— М.: Энергоатомиздат, 1989. 280 с.
  49. А. с. № 439 529 СССР, С21 D 1/04. Способ упрочнения изделий из аустенитных сталей/ Л. Д. Ворончихин, Л. Н. Ромашев, В. Д. Садовский, И.Г. Факидов// БИ. 1974. № 30 от 15.08.74.
  50. В.Н. Электрохимическое упрочнение стали в расплаве соли // Тез.докл. семинара «Эффективные технологические процессы и оборудование для восстановления и упрочнения деталей машин». Пенза.-1991, — С.74−75.
  51. В.Н. Повышение эффективности использования легирующих элементов в сталях электро-химико-термической обработкой // Тез.докл. «Комплексные методы повышения надежности и долговечности деталей технологического оборудования», — Пенза,-199, — С.8−9.
  52. Повышение эксплуатационных характеристик сталей для нефтега-зопромыслового оборудования и трубопроводов термоэлектрической обработкой // Тез. докл. XVII научн. техн. конф. студентов и молодых ученых. — Тюмень: ТюмГНГУ, 1998. — С. 147−148.
  53. О возможности снижения потерь железа при высокотемпературной коррозии сталей за счет оптимизации их раскисления. В. Н. Кусков, С. П. Бурмасов, С. Г. Братчиков, П. И. Булер // Известия вузов. Черная металлургия, 1983, — № 8, — С.63−66.
  54. A.c. № 1 761 812 СССР, МКИ С23 С 8/10. Способ термической обработки стали, легированной хромом и/или алюминием, и окислительная среда для его осуществления/ В. Н. Кусков (СССР) // БИ. 1992. № 34 от 15.09.92
  55. К. Электрохимическая кинетика. М.: Химия, 1967. 856 с.
  56. Кодомской JI. H, Рудой В. М., Левин А. И. О методике изготовления микроэлектродов для электрохимических исследований // Электрохимия. 1967. Т. 3. № 6. С. 499−500.
  57. О причинах торможения анодного окисления железа в боратном расплаве / П. И. Булер, В. Б. Лепинских, Г. А. Топорищев, О. Н. Есин //Электрохимия. 1974. Т. 10. № 7. С. 1153−1155.
  58. Патент № 2 004 616 РФ, МКИ С23 С 8/42. Способ электролизного борирования легированных сталей/ В. Н. Кусков (РФ) // БИ. 1993. № 45−46 от 15.12.93.
  59. A.c. № 1 788 083 СССР, МКИ С23 С 8/42. Способ химико-термической обработки стальных изделий/ В. Н. Кусков, С. П. Бурмасов (СССР) // БИ. 1993. № 2 от 15.01.93.
  60. Патент № 2 005 810 РФ, МКИ С23 С 8/42, С25 D 11/34. Способ термической обработки быстрорежущих сталей/ В. Н. Кусков (РФ) // БИ. 1994. № 1 от 15.01.94.
  61. B.C. Металлографические реактивы: Справ, изд.- М.: Металлургия, 1981. 120 с.
  62. С.С., Расторгуев Л. Н., Скаков Ю. А. Рентгенографический и электронно-оптический анализ. М.: Металлургия. — 1970. — 376с.
  63. Н. Д. Исследование коррозии сплавов и разработка научных принципов коррозионного легирования //Итоги науки. Коррозия и защита от коррозии. Т. 1. -М.: Наука, 1971. С. 9—64.
  64. .М., Томилин И. А., Шварцман Л. А. Термодинамика сплавов железа. М.: Металлургия, 1984. 208 с.
  65. Д.Ф., Глейзер М., Рамакришна В. Термохимия сталеплавильных процессов. -М.: Металлургия, 1969. 252с.
  66. Kaufman L., Nasor Н.// Metallurgical Transactions. 1974. V. 5. № 7. Рр 1617−1629- 1975. V. 6а. № 11. Рр 2115−2131.
  67. А.с. № 1 761 812 СССР, МКИ С23 С 8/10. Способ термической обработки стали, легированной хромом и/или алюминием, и окислительная среда для его осуществления/ В. Н. Кусков (СССР) // БИ. 1992. № 34 от 15.09.92.
  68. М. И., Грачев С. В., Векслер Ю. Г. Специальные стали. -Москва: Металлургия, 1985.
  69. Ю. А. Инструментальные стали. -Москва, Ленинград: Металлургия, 1975. 584 с.
  70. Патент № 2 061 089 РФ, МКИ С23 С 8/42. Способ термической обработки стальных деталей/ В. Н. Кусков (РФ) // БИ. 1996. № 15 от 27.05.96.
  71. Исполнители: Кусков В. Н. к.т.н. доиент: Теплоухов О.Ю.аспирант
  72. Опытно-промышленные испытания показали: повышениеизносостойкости в 1.6 раза
  73. Экономический эффект в расчете на год: 34 200 руб.1. От вуза:1. От предприятия: акт внедрения результатов научно-исследовательских работ
  74. Исполнители: Кусков В. Н. к.т.н. доиент: Теплоухов О.Ю.аспирант
  75. Опытно-промышленные испытания показали: снижение износа позадней поверхности режущего инструмента в 1.3 раза
  76. Экономический эффект в расчете на год: 56 000 руб. конструкционных материаловп
  77. Тюменского государственного1. Р181. От вуза: Проректор
  78. От предприятия: ^Ш^йцгенеральногоизводству ¡-дюшин Г. В.
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?