Введение к работе
Актуальность. На современном этапа развития техники вследствие -іспользования в технологических процессах высоких температур, сонтактных нагрузок, агрессивных срвд и т.п. все более Еажное шачение приобретает долговечность и надеяность деталей гаиіин, ' механизмов и инструмента. В большинстве случаев причина их низ-сой долговечности состоит.в поверхностном разрушении, вызываемом . іроцессами износа и коррозии. Одним из эффективных сіїооосов по-, эышения стойкости рабочих'поверхностей изделий из литке и дефор-/шрованных. материалов является нанесение защитных дд$)узиояншс юкрытий. Б сеязи с. этим работы в области химико-термлческоГі обработки (ХТО) с цєліхЮ защита поверхности изделии из стали и чу- . Vine ди&оузконныга покрытиями из карбидов металлов ІУ-УТ групп : ' ікгуальнн и представляют существенный практический интерес. Нав-5олее широко применяются способы упрочнения инструмента и дега-іей машин диффузионными, карбидными покрытиями, наносимыми е по- , Юшковых сг/есях. СущесгЕуюияє способи достаточно технологична 2 эффективны, однако обладают и рядом недостатков. К ним- относятся лалне скорости образования полркгий, низкая эй.ономичноегь.испол'ь-юнания материалов насыщающих сред, ограничения.в марках железоуглеродистых сплавов (Е7С), пригодных для образования 'карбидных злоев. В'сеязи о эпта изучение и устранение йтмеченннх.недостатков, а также разработка ноенх способов формирования покрытий .-, тредстэнляют актуальную научную л пршиадкун задачу.
Работа Енполнялась в соответствии о республиканской научно-, ' технической программой Совета йїинистрс-Е Украины иРесурсосберел".е- "'. тс" и.щюграштай"работ ШТК "ЕЭС лм.Е.О.Ппіона" по теме 5.01.12 , "Упрочнение двгелеіі и инструмента .капбид'ініст покрытиями". Іель работы/ : Цель настоящей работы состоят/в разработке ногнх . зпособов и составов, засылающих сред для получения даффуззонных карбидах покрктпй, отли'іаьлцихся повышенными, по' сравнению с . , градлциошиип, .скоростями их формирования, а та,::же экономичнеегью и более широким перзчкргл упиочняеілнх ЗКУС.
, . Поставленная.цель'достигается путем чтения оледукипих ос- -іїоешх зад.ч«:' '_. '.'':.''"'-''; ''''. -'''"//' ....;''.'' .."-..'/':''-':.'
'.'-.- теркодонамкческой оценкой развития (рзечетя). -иізмешшх' /:.\ pe^ufij,-.rfpb?PK3Xii!iiHX,''B'v0'3OBfcix EVKHSKHX;,,ifapaaaMai^-'oruAa?ty.;'5^.^,;-'".' 'Тредварятайьноя' my^wjm&mim и'пооледуівдеч ка'рбидообрйзогэптги;..
";- ясслэдсЁакй'п -.-"Яркуд'ййл гязоных іго'токг -ъ а процессе -наут-'.:: , -
':""' '' ' '"''''-' --'' '"' --- '^'-".^ДУг--'/-
дораживания при различных схемах .расположения окислителя в объеме восстановителя;
.' - разработка ноеых способов и оптимальных составов, предва-. рителького науглерааивания и последующего насыщения карбидооб-разующими элементами через газовую и гг.идкую фазы;
' , - изучение кинетики процессов карбидообразования в порошковых смесях с Еодород'чодеркаищми добавками и в расплавах;
» - оценка влияния концентрация углерода в' сталях и условий на
сыщения на микроструктуру, фаг. вый сосіав и кинетику роста кар-
.бидных покрытий на ХУС; .
,- исследование износосго-йкости, коррозионной стойкости, жаро
стойкости кербидных покрытий и их взаимодействие с расплавами
металлов;- ,.
- разработка практических технологий, их опнтно-промшдлен-' ная проверка и внедрение. '
Научная ювдзна. Установлено ускоряющее воздействие гидрида гитана на процессы наутлераживания за счет совместного протекания реакций с образованием оксидов углерода и углеводородов, препятствующих опазвдению на поверхности стали плотной пленки пкроугле-рода, тормозящей, развитие процессов карбидообразования. Какс'имал.ь-ная скорость карбидообразования достигается при концентрации TiHg в насыщающей смеси -3 мас.$. Показано, что наиболее универ-' сальным активатором высокотемпературных процессов получения карбидных покрытий является А(Й?д. Установлены его оптимальная кон- \ центрация з смеси, 'равная J3 ыач.%, и -зависимость дисперсности- : зерен карбидных фаз от концентрации углзрода в поверхности насыщаемых ТУС. Предложена гипотеза механизма, формирования карбидных слоев, образующихся из элементов с различной областью гомогенности, включаючая процессы.абсорбции и 5 этапов процесса дк&фу- зии.. Показано, что по повни 7С'3 — VC (из порошков) — VC (из расплавов) -* ТіС; Сг?С3 -*.."" V С-(из расплавов) -— VC (из порошиш) — ТІС; VC (из порошков и расплавов) — Ti'C -~ Cr^Cg-f соответственно. Практическая ценность и реализация работа. Разработаны новые способ цементации низко- и средне-углеродистых сталей, состав для цеменгацяи високохроэтетых сталей, составы для титанирсЕакхл, хремиройазшя, способ и состав для ваяапироиашія ЕУС в расплавах ' солей. Показана возможность получения карбидных покрытий не только ra-.wTt'x и козаяых материалах, но и на материалах покрытий,
напыленных газотермическими способами. Определено, что износостойкость карбидных покрытий превышает отойкосгь незащищенных сталей е 2-52 раза, а скорость коррозии, выраженная в токовых единицах, в морской и пресной воде и а растворах кислот в IO-40C раз ниже, чем у стали Сг 3. Основываясь на результатах исследований и испытаний, определены температурные области возможной эксплуатации- изделий с покрытиями и рекомендовано использовать карбидное покрытия до температур: VC - 300-400, Ті С - 700-750 и Сґг^Сд - 800-85С С. Созданы практические технологии упрочнения различных видов изделий карбидными покрытия». на десяти'промышленных предприятиях страны. Разработано специальное электротермическое оборудование и автоматизированная линия для ванадирб-вэния в расплавах солей УПОЗУШ. Стойкость изделий, упрочнён---ных- по разработанном технологиям, увеличивается от 1,5 до 25 раз. Основные положения, выносимые на защиту.
-
Положение об ускоряющем воздействии гидрида титана на ' процессы науглераясикания сталей в твердом карбюризаторе за счет обеспечения совместного протекания реакций с образованием окси»-дов утлерода и углеводородов, препятствующих образованию на поверхности шУС плогннх пленок конденсированного пнроутлерода; постав и режимы наутяераживания (а.с. СССР 657699):
-
'Положение,об ускоряющем 'воздействии гвдрида титана на процессы карбидообразования без наЕОдораяивания карбидных покрытий и стали,.а' такие способ контакта компонентов насыщающих сме--' ней и циркуляции тазовых потоков в реакционной вроде (а.с. СССР 520791, 549005, 78G3E2, 933S78);
-
Способ и,состав реакционной среды, обеспечивающие получение карбидованадиеЕых слоев из,расплавов солей, отличающиеся более высокой скоростью процессов ка'рбидсобразования. по сравнение с насыщением из газовой'среда (а.с. СССР 1505080); ;
4.. Результата исследований закономерностей и кинетику формирования карбидных слоев на ЕУС из порошковых насыщающих сред з акт'йЕэгорами из фтористого алюминия и гидрида "титана, а также из расплавов'на основе бура; ' ' ;
.5. Результаты термодинамической оценки Еєдущкх реакций в эбъеме насыщающих сред и гипотеза-механизма формирования диффузионных каобидных покрытий на 77G;
S. НбЕыв практические решения по применению карбидных покрытий, обеспечивающих повышенную стойкость изделий в различит условиях эксплуатации.
-з.
Апробация таботн. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на Всесоюзных и медцународзых научно-технических: XI, ХХП, ХХЩ семинарах "Защитные покрытия на металлах" (1977, І9Е8,. 1990 г г.); конференциях "Исследования в области новых материалов". (ШК, Киев, 1977), "Электронно-лучевые и газоїермическке покрытия", "Новые процессы и оборудование для і'азогеріїшческих и'
ЕакууШШХ ПОКРЫТИЙ", "Ев«сІгс« «o>m «"-леї *&іГі*аі sprang ffacristi,
\of ff»c
1988,.1989, 1990, 1991 гг.), *Проблеиы современной триботехники"
(Николаев, ISE8), "Исследование процессов поді'отоеки, применения
и контроля кячестЕа аЕлагорхгеесмззочныт: материалов и спецжидкос-
тей" (Киев, 1389), "Новые процессы іл оборудование для нанесения
покрытий" (Севастополь, 1990). По ьатерішяіл диссертации опубли
ковано 40 печатных работ, в том числе получено 10 а.с. СССР на
изобретения.;
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 222 страницах машинописного текста, состоит из віеденля,- 8-глэе, выводов и содержит 88 -рисунков, 13 таблиц и 3 приложения. Список литературы включает'168 наименований.
