Нанесення на вуглецеві сталі дифузійних карбідних покриттів на основі титану, ванадію, хрому з підвищеною зносостійкістю
Вивчення особливостей будови дифузійних карбідних покриттів шляхом комплексного дослідження фазового та хімічного складів, структури, міжатомної взаємодії. Встановлення впливу структури та складу покриттів на мікротвердість та показники тріщиностійкості.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 28.07.2014 |
| Размер файла | 43,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ
КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ
УДК 621.785.539
Автореферат дисертації
на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук
Нанесення на вуглецеві сталі дифузійних карбідних покриттів на основі титану, ванадію, хрому з підвищеною зносостійкістю
Спеціальність 05.16.01 Металознавство та термічна обробка металів
КОРОЛЬ ВІТАЛІЙ ІВАНОВИЧ
Київ -2004
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Національному технічному університеті України „Київський політехнічний інститут”, на кафедрі металознавства та термічної обробки
Науковий керівник: доктор технічних наук, професор,
Хижняк Віктор Гаврилович,
Національний технічний університ України
„Київський політехнічний інститут”,
професор кафедри Металознавства та термічної обробки
Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор,
Білоус Михайло Вятчеславович,
Національний технічний університет України
"Київський політехнічний інститут", професор кафедри Фізики металів;
кандидат технічних наук, старший науковий співробітник,
Лучка Мирон Васильович,
Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М.Францевича НАН України,
старший науковий співробітник
Провідна установа: Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
Захист відбудеться „14” травня 2004 року в 14.30 на засіданні спеціалізованої вченої ради К26.002.12 в Національному технічному університеті України „Київський політехнічний інститут” за адресою: 03056, м. Київ, пр. Перемоги, 37, корпус №9, аудиторія № 203
З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Національного технічного університету України „Київський політехнічний інститут” за адресою: 03056, м. Київ, пр. Перемоги, 37.
Автореферат розісланий „10” квітня 2004 р.
Вчений секретар спеціалізованої
вченої ради Л.М. Сиропоршнев
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
карбідний покриття мікротвердість тріщиностійкість
Актуальність роботи. Одним з актуальних сучасних напрямків розвитку технології зміцнення є метод нанесення дифузійних покриттів на основі карбідів перехідних металів, що відрізняється низькою енергоємністю, простотою технологічних операцій, а також екологічно чистотою. Проте незважаючи на те, що карбідні покриття мають унікальний комплекс властивостей, галузь їх застосування обмежена інструментами з твердого сплаву. Використання сталевих виробів з покриттями дуже обмежена, оскільки тверді та крихкі покриття досить легко піддаються розтріскуванню та відшаруванню.
Процеси пошкоджування та руйнування композиції покриття - сталева основа залежать від багатьох параметрів і не піддаються апріорному розрахунку. Незважаючи на значні успіхи в галузі розробки технології отримання карбідних покриттів та дослідження їх експлуатаційних властивостей відомості про вплив термічної обробки на властивості та характеристики покриттів мають неповний характер, способи та методи визначення тріщиностійкості тонких покриттів не розроблені, відсутні прийоми диференціальної оцінки впливу тріщиностійкості, міцності, твердості, типу і матеріалу покриття та його адгезії з основою на несучу здатність композиції покриття - основа при різних видах зношування. Таким чином актуальними питаннями матеріалознавчого аспекту роботи є дослідження впливу термічної обробки на експлуатаційну стійкість карбідних покриттів в умовах контактної взаємодії, визначення взаємозв'язку між типом покриття, його складом та структурою з характеристиками міцності, адгезійною взаємодією з матеріалом основи та показниками зносостійкості. Це дозволить коректно підійти до вибору типу і параметрів покриття для конкретних умов експлуатації виробів.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темеми. Робота виконувалась на кафедрі металознавства та термічної обробки Національного Технічного університету України „КПІ” відповідно до теми № 2524 „Багатокомпонентні покриття за участю хрому”, що розроблялась згідно з завданням Міністерства освіти та науки України в 2002 - 2003 р. Дисертант працюючи в рамках цієї теми брав участь в виконанні експериментальної частини по нанесенню карбідних покриттів на сталі.
Мета роботи: підвищення зносостійкості вуглецевих сталей нанесенням дифузійних карбідних покриттів за участю титану, ванадію та хрому, встановленням залежності їх функціональних властивостей від фазового та хімічного складів, структури, міжатомної взаємодії, механічних характеристик та термічної обробки.
Для досягнення цієї мети в роботі ставились і вирішувались наступні задачі:
Вивчення особливостей будови карбідних покриттів шляхом комплексного дослідження фазового та хімічного складів, структури, міжатомної взаємодії, встановлення впливу структури та складу покриттів на мікротвердість та показники тріщиностійкості.
Дослідження закономірностей впливу термічної обробки (гартування, відпуск, відпал) на структуру, фазовий та хімічний склади, міжатомну взаємодію в покриттях та в перехідній зоні.
Встановлення залежностей триботехнічних характеристик покриттів від матеріалу основи, типів та механічних характеристик покриттів, термічної обробки, умов зношування (тертя ковзання без змащування, абразивний знос).
Розробити рекомендації з вибору оптимального типу покриття, його термічної обробки для використання в умовах тертя та зношування.
Об'єкт дослідження: дифузійні покриття на основі карбідів титану, ванадію та хрому та боридні покриття на сталях 20, 40, У8А, У10А, У12А, ХВГ.
Предмет дослідження: шляхи підвищення експлуатаційних властивостей, склад, структура та закономірності поведінки при термічній обробці, механічні та триботехнічні властивості в умовах тертя ковзання без змащування, в умовах абразивного зношування вільним та закріпленим абразивом дифузійних покриттів на основі карбідів титану, ванадію та хрому, а також покриттів, отриманих при двокомпонентному насиченні на вуглецевих сталях.
Методи досліджень: поставлені мета і задачі обумовили проведення експериментальних досліджень з використанням сучасних методів та устаткування. В роботі застосована рентгенівська дифрактометрія, металографія, дюрометричний аналіз, мікрорентгеноспектральний аналіз, м'яка рентгенівська спектроскопія, вивчення механічних властивостей покриттів з використанням методики „кінетичної мікротвердості”, дослідження тертя і зношування.
Наукова новизна отриманих результатів:
Вперше показано вплив термічної обробки на фазовий та хімічний склади, структуру, механічні властивості та характеристики покриттів на основі карбідів титану, ванадію та хрому на вуглецевих сталях.
Досліджено характеристики тріщиностійкості покриттів. Встановлено, що показники мікроміцності та мікрокрихкості карбідних покриттів, довжина утвореної тріщини є величинами, які характеризують властивості та напружено - деформований стан покриттів. Встановлено відсутність кореляційних залежностей між показниками мікроміцності та мікрокрихкості покриттів з однієї сторони і їх мікротвердістю з іншої.
Показано шляхом вивчення закономірностей і особливостей зношування при терті ковзані без змащування та при абразивному зносі закріпленим і вільним абразивом виробів з покриттями на основі карбіду титану, ванадію та хрому неоднозначна залежність триботехнічних показників від мікротвердості, показників тріщиностійкості та адгезії покриття до основи. Розглянуто вплив термічної обробки на параметри тертя та зносостійкість виробів з дифузійними карбідними покриттями. Встановлено залежність триботехнічних характеристик від виду контактної взаємодії.
Проведені вивчення явищ в зонах контакту при зношуванні дозволили розробити рекомендації щодо оптимальної структури, складу покриттів для роботи в різних умовах зношування. Визначено оптимальні типи покриттів та раціональні види термічної обробки виробів з покриттями.
Практичне значення отриманих результатів. Дано рекомендації з відносної експлуатаційної оцінки показників тертя та зносу при виборі конструкційних матеріалів виробу та термічної обробки виробу з покриттям в залежності від виду контактної взаємодії (тертя ковзання без змащування при контакті по попередньо притертій поверхні та без притирання, абразивне зношування вільним та закріпленим абразивом).
Особистий внесок здобувача. Автором досліджені склад, структура, триботехнічні та механічні властивості дифузійних покриттів на основі карбідів титану, ванадію та хрому на вуглецевих сталях, а також вплив на зазначені характеристики термічної обробки. Дослідження фазового складу виконані разом з к.ф.-м.н. Карпцем М.В., спектри мікрорентгеноспектрального аналізу отримані разом з к.ф.-м.н. Добровольським В.Д., триботехнічні випробування при терті ковзанні - разом з інж. Костенко А.Д., дослідження міжатомної взаємодії в покриттях разом з д.ф.-м.н., проф. Заулічним Я.В.
Апробація результатів дисертації. Робота виконана на кафедрі металознавства та термічної обробки Інженерно - фізичного факультету Національного технічного університету України „Київській політехнічний інститут”. Основні наукові положення дисертації доповідались й обговорювались на міжнародних конференціях: “Актуальные проблемы прочности”, ІПМ НАН України, Пуща Водиця, м. Київ, Україна, 2001 р.; симпозіум ОТТОМ-2: “Оборудование технологии термической обработки металлов и сплавов в машиностроении”, м. Харьків, Україна, 2001 р.; міжнародна науково-технічна конференція "Спеціальна металургія: вчора, сьогодні, завтра", НТУУ "КПІ", Київ, Україна, 2002 р.; “Материалы и покрытия в экстремальных условиях”, ІПМ НАН України, Понизовка, Автономна Республіка Крим, Україна, 2002 р.; 4 симпозіум "Трибофатика", Тернопіль, Україна, 2002 р.; перша науково-практична конференція молодих вчених “Металознавство та обробка металів”, ФТІМС НАН України, Київ, Україна, 2003 р.; “Mechanics and materials conference”, Scottsdail, USA, 2003; “Machine building technics and technology” - АМТЕCH 2003, Tethnical University - Varna, Bulgaria, 2003.
Публікації. Результати дисертаційної роботи викладено в 8 статях та 8 тезах доповідей на наукових конференціях.
Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, шести глав, загальних висновків, списку використаних джерел. Загальний об'єм дисертації складає 191 сторінку, в тому числі 67 рисунків, 25 таблиць, 144 найменувань літературних джерел. Основна частина дисертації містить 158 сторінок.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі викладена актуальність теми досліджень, сформульовані мета і задачі дисертаційної роботи, розкриті наукова новизна та практична цінність отриманих результатів.
У першому розділі представлено аналіз літератури по існуючим методам нанесення карбідних покриттів, дана коротка характеристика методів в залежності від фiзикo-xiмiчниx xapактеpиcтик активних нacичyючиx середовищ, а також по властивостям отриманих карбідних покриттів.
Зроблено висновок, що з існуючих методів нанесення зносостійких покриттів жоден не є універсальним, кожен має свої недоліки та переваги, що і визначає області його застосування. З урахуванням особливостей складу матеріалів основи а також вимог до утворених покриттів вирішено, що нанесення покриттів на досліджувані сталі в роботі буде виконуватись за умов зниженого тиску з використанням у якості вихідних реагентів тільки порошків карбідоутворючих металів і чотирихлористого вуглецю.
Розглянуто особливості зношування та руйнування при терті виробів з покриттями з точки зору положень механіки контактного руйнування. До теперішнього часу при зносі високотвердих матеріалів використовуються такі характеристики, як модуль пружності, твердість. Але необхідно відмітити, що ці характеристики не можуть в повній мірі відображати закономірності зносу. В зв'язку з відсутністю кореляції між Н і К1с крихких покриттів, яке пов`язано з переважним впливом складу на мікротвердість, а параметрів структури - на в`язкість руйнування, зроблено висновок про те, що з точки зору критеріальної оцінки міцності крихких та малопластичних покриттів мікротвердість та показники в`язкості руйнування є незалежними та взаємодоповнюючими характеристиками механічних властивостей. Відсутність типу покриттів, що забезпечували б найкращі результати для широкого спектру умов експлуатації одночасно, робить актуальною задачу дослідження закономірностей та особливостей структуроутворення конкретних видів покриттів, механічних властивостей покриттів, а також визначення раціонального типу покриття в залежності від конкретних умов експлуатації. Запропоновано основні положення процесу зношування тонких та твердих покриттів на сталевій основі, що полягає в розгляді процесу зношування, як послідовності відокремлення фрагментів матеріалу покриття, які утворюються при перехрещенні підповерхневих горизонтальних тріщин з поверхнею (за умов викривлення траєкторії руху), або з розвитком від поверхні в глибину матеріалу вертикальних тріщин. Розглянуто методи дослідження показників адгезії покриття до основи.
У другому розділі наведені методики досліджень складу, структурі та властивостей матеріалів покриттів, описано устаткування, а також режими випробувань.
Покриття на сталі 20, 40, У8А, ХВГ наносили за умов зниженого тиску з використанням у якості вихідних реагентів порошків перехідних металів IV-VI груп періодичної системи (титан, ванадій, хром) і чотирихлористого вуглецю при температурі 1323К на протязі 2 - 6 годин.
Для дослідження складу та структури покриттів на основі карбідів титану, ванадію та хрому застосовували рентгеноструктурний, металографічний, мікрорентгеноспектральний, дюрометричний аналізи, скануючу електронну мікроскопію з використанням приладів ДРОН-УМ1 (монохроматизоване CuК випромінюванні), ПМТ-3, “Neophot 21”, Camebax SX-50.
Показники мікрокрихкості захисних покриттів визначали з використанням приладу ПМТ-3, який оснащено пристроєм ?MIKRON -gamma equipment&softwear? при аналізі кривої “зусилля на інденторі - глибина проникнення індентора”, що отримана при реєстрації процесу втиснення алмазного індентора. У випадку утворення радіальної тріщини довжиною С на кривої має місце площадка при навантаженні Рт, що дозволяє визначити показник мікроміцності:
п = Рт/С2
У якості критерію мікрокрихкості покриття запропоновано використовувати безрозмірний показник , що пов'язує навантаження утворення тріщин Рт, довжину утвореної тріщини С, максимальне навантаження на інденторі Р і відповідний розмір діагоналі відбитка індентора приладу ПМТ-3 d:
= РС2/Рт d2
Вивчення показників адгезії матеріалу покриття до сталевої основи проводили методом індентування за умов безперевного втиснення індентора, оскільки тріщина розташована на межі карбідне покриття - сталь характерізує величину напруженнь відшарування покриття і таким чином характеризує рівень адгезії дифузійного покриття до основи.
Триботехнічні характеристики покриттів вивчали при терті ковзанні без змащування та при зношуванні вільним та закріпленим абразивом. При терті ковзанні без змащування триботехнічні характеристики досліджували на машині терті МТ-68 за схемою вал - вкладка в контакті з термічно - обробленою сталлю 65Г (НRC 55) у діапазоні швидкостей ковзання 5-15 м/с і навантажень 0,5 - 1,0 МПа. Досліджування стійкості виробів з покриттями в умовах абразивного зношування закріпленим абразивом вивчали по відомій методиці з використанням в якості абразиву карбіду бора (подача абразива 8,55 г/хв) при швидкості ковзання 0,159 м/с. Випробування вільним абразивом проводили на установці, розробленій на ІФФ НТУУ ”КПІ”. При дослідженнях абразивної стійкості знос оцінювали по втраті ваги зразків на протязі випробувань.
Для дослідження особливостей хімічних зв'язків в покриттях, а також на границі поділу покриття-основа були отримані рентгенівські емісійні спектри на ультрадовгохвильовому рентгенівському спектрометрі РСМ - 500 з дифракційнійною граткою типу “ешелет” з радіусом кривизни R = 6026 мм-1 в декількох положеннях фокусної плями на косому шліфі (2-50) карбідного шару на сталі У8А. Рентгенівські емісійні смуги досліджували в 5 - ти точках косого шліфа, перша з яких лежить на поверхні покриття, друга, третя та четверта на різних глибинах покриття, а п'ята точка відповідає перехідній зоні покриття - сталева основа.
Третій розділ присвячений дослідженню структури, фазового та хімічного складів а також властивостей карбідних покриттів на основі перехідних металів на сталях 20, 40, У8А, У10А, У12А, ХВГ. Встановлено особливості структури покриттів на основі карбідів титану, ванадію, хрому на вуглецевих сталях. Отримані в роботі дифузійні покриття по кількості шарів, що відрізняються по фазовому складу в карбідній зоні можна розділити на три групи. При титануванні, титанованадіюванні формуються одношарові покриття на основі карбіду TiС, при ванадіюванні - двошарові на основі карбідів відповідно VC, V2C, при хромуванні трьохшарові - на основі карбідів Cr7C3, Cr23C6 і -фази. Покриття на основі карбідів титану на поверхні сталей складаються з рівновісних зерен, розміри яких не перевищують 0,5 - 1,0 мкм. В структурі покриттів на основі карбіду ванадію, що утворюється на поверхні середньовуглецевих сталей, поряд із світлими рівновісними зернами значних розмірів поліедричної форми, розташованими поблизу межі поділу з основою, виявляються зерна стовбчастої форми, орієнтовані нормально фронту дифузії. В покриттях карбідів хрому безпосередньо під шаром -фази розташовані зони карбідів хрому типу Сr23С6 і Сr7С3. В зоні карбіду хрому типу Сr7С3, яка розташована безпосередньо біля перехідної зони, можна виділити два прошарки, що складаються відповідно з рівновісних і стовбчастих кристалів. Між ділянкою -фази і ділянкою карбідів хрому типу Сr7С3 розташована зона карбідів хрому типу Сr23С6, зерна якого мають виражену стовбчасту або голчасту будову. Зона рівновісних кристалів відсутня. Відповідно до відомих даних, характерна стовбчаста форма кристалів обумовлена зміною співвідношення між числом центрів кристалізації і швидкістю росту карбідних фаз у процесі формування покриттів. Проведений аналіз поверхонь зламу карбідних покриттів показав, що для покриттів на основі карбідів титану характерне транскристаллітне руйнування, для покриттів на основі карбідів ванадію і хрому - міжкристаллітне.
Встановлено, що величина показників тріщиностійкості досліджених покриттів (показники мікроміцності та мікрокрихкості, довжина утвореної тріщини, навантаження утворення тріщини) визначаються фазовим складом і структурою (таблиця 1). Навантаження утворення тріщини Рт, що відбиває спроможність матеріалу покриття до пружно - пластичної деформації в зоні контакту з індентором до моменту початку розвитку тріщини, залежить від багатьох чинників. Неоднозначна залежність Рт від мікротвердості підтверджується тим фактом, що найнижчі значення Рт були зафіксовані для карбідної фази типу VC, а найвищі для борида FeВ. При цьому значення мікротвердості даних покриттів відрізняються несуттєво.
Таблиця 1.
Фазовий склад, товщина і властивості карбідних покриттів на сталі У8А, температура нанесення покриттів 1323К, тривалість 4 години
|
Вид обробки |
Фазовий склад покриттів |
Товщина, мкм |
Мікротвердість, ГПа |
Навантаження утворення тріщини Рт*, Н |
Довжина тріщини С*, мкм |
Показник мікроміцності п,* ГПа |
Показник мікрокрихкості * |
Величина адгезійної взаємодії а, ГПа |
|
|
Титанування |
TiC |
18.5 |
35,7 |
0,50 |
39,0 |
3,2 |
63,0 |
6,1 |
|
|
Титанованадіювання |
(Ti,V)C |
19.5 |
32,0 |
0,60 |
37,0 |
4,4 |
59,0 |
9,8 |
|
|
Ванадіювання |
VC |
19,0 |
25,3 |
0,38 |
32,0 |
3,7 |
39,0 |
11,5 |
|
|
V2C |
3,5 |
21,0 |
- |
- |
- |
- |
|||
|
Хромування |
Cr23C6 |
10,0 |
17,0 |
0,75 |
34,0 |
6,5 |
16,0 |
22,0 |
|
|
Cr7C3 |
7,0 |
15,5 |
0,70 |
33,0 |
6,4 |
14,0 |
|||
|
-фаза |
3,0 |
- |
- |
- |
- |
- |
|||
|
Борування |
FeB |
40,0 |
21,0 |
1,15 |
31,0 |
11,9 |
12,5 |
- |
|
|
Fe2B |
70,0 |
14,5 |
- |
- |
- |
- |
* Величини зазначені для центральних зон відповідних карбідних фаз
Довжина радіальної тріщини С залежить від структури, складу та напруженого стану покриття. Ріст тріщини починається в той момент, коли неруйнівні релаксаційні процеси в зоні контакту індентор - покриття будуть вичерпаними. Найменші розміри тріщини були встановлені для фаз типу VC і FeВ. Покриття з максимальною мікротвердістю, такі як TiС відрізняються максимальними значеннями показника мікрокрихкості і невисокими значеннями показника мікроміцності. Покриттям Cr23C6, Cr7C3 властиві високі значення показника мікроміцності і низькій показник мікрокрихкості, поступаючись проте величиною показника мікрокрихкості бориду FeВ. Підвищення вмісту вуглецю в досліджуваних сталях від сталі 20 до сталі У10А поряд з істотним підвищенням твердості покриттів типу Ті, VC і незначною зміною твердості покриттів типу Cr7C3, Cr23C6, що добре узгоджується з відомими даними, супроводжується зміною показників мікроміцності і мікрокрихкості. При цьому максимальний показник мікроміцності був встановлений для покриттів карбіду хрому Cr7C3, Cr23C6. Показник мікрокрихкості має найбільше значення для покриттів типу ТіС. Порівняно більш низьке значення Рт для покритий типу VC при ванадіювані сталі У8А компенсується невеликим розміром зони руйнування С, що дозволило покриттям типу VC випередити по показнику мікроміцності покриття типу ТіС і наблизиться до мікроміцності покриттів на основі карбідів хрому. Дослідження покриттів на основі карбідів титану, ванадію і хрому методом безперевного втиснення індентора дозволили провести якісну і кількісну оцінку адгезійної взаємодії покриттів з основою. Аналіз отриманих даних показав, що максимальний рівень адгезійної взаємодії зі сталлю У8А властивий для карбідних покриттів за участю хрому та для боридів заліза. Якщо для перших характерно наявність добре розвинутої перехідної зони, збагаченої хромом, а також значний вміст заліза основного сплаву в карбідній зоні дифузійного шару, то для других високий рівень адгезії обумовлений стовбчастою будовою боридних фаз і, як результат цього, розвинутою межею поділу, що забезпечує високий рівень адгезії покриттів із сталями.
У четвертому розділі викладено результати дослідження впливу термічної обробки (відпалу та гартування з відпуском) на склад, структуру і властивості карбідних покриттів. Необхідно відзначити, що незважаючи на те, що захисні покриття на основі карбідів хрому, ванадію і титану достатньо вивчені, відомості про вплив підвищених температур на хімічний склад, структуру і властивості дифузійних карбідних покриттів на сталях носять неповний характер. Показано, що проведений при температурі 1323K відпал призвів до зміни фазового складу покриттів: у покриттях на основі карбідів титану відзначене зниження товщини карбідної зони; упокриттях на основі карбідів ванадію відзначене практично повне зникнення фази V2C при незначному зростанні товщини фази VC; в покриттях на основі карбідів хрому має місце практично повне зникнення - фази, зниження товщини фази Cr23C6 при рості товщини Cr7C3. Результати мікрорентгено-спектрального аналізу покриттів на вуглецевих сталях показали, що проведений відпал суттєво впливає на характер розподілу карбідоутворюючого елемента, заліза та вуглецю по товщині дифузійної зони при збереженні загальної тенденції розподілу елементів. Слід вважати, що встановлені зміни зумовлені перерозподілом хімічних елементів в карбідних фазах, перехідній зоні і сталевій основі за рахунок дифузійних процесів, що протікають при відпалі. А саме, наприклад, в покриттях на основі карбідів хрому дифузією атомів вуглецю та заліза з основи в карбідне покриття, а також хрому в перехідну зону. Вуглець, що дифундує з основи на границю поділу фаз Cr23C6 - Cr7C3 взаємодіє з карбідом Cr23C6 з утворенням Cr7C3. Разом з відтоком вуглецю з перехідної зони в карбідне покриття, має місце підтягування вуглецю зі сталі. При цьому перший процес може протікати більш інтенсивно при утворенні зони фериту, в якому дифузійна рухливість вуглецю більша ніж в аустеніті. Треба відзначити, що зона хромового фериту під карбідами утворюється після відпалу лише на сталі 40, У8А. Присутність такої зони небажана, оскільки її утворення може привести до продавлювання покриття при експлуатації в умовах контактної взаємодії. При цьому в покриттях на основі карбідів хрому на легованій інструментальній сталі ХВГ, утворення зони хромистого фериту під зоною карбідів не встановлено. Аналогічні закономірності встановлено також для карбідних покриттів на основі карбідів титану та ванадію. Слід заважити, що проведення гартування та низькотемпературного відпалу суттєвого впливу на фазовий та хімічний склади не має. Показано зміну мікротвердості карбідних фаз після відпалу, що виявилась в незначному зростанні мікротвердості карбідів титана (на 0,5 - 1,0 ГПа), та зниженні мікротвердості карбідів ванадію і хрому (0,5 - 1,2 ГПа). Після проведення гартування відзначений незначний ріст значення мікротвердості покриттів на основі карбідів титану і ванадію та незначне зниження - на основі карбідів хрому. Такі закономірності спостерігаються на всіх досліджуваних сталях і скоріш за все пов'язані з особливостями дифузійного перерозподілу елементів в зоні карбідів, які мають місце при термічній обробці. Дослідження структури та складу покриттів дозволило зробити висновок про процеси, які мають місце при відпалі карбідних покриттів. Таким чином, інтенсивність процесів перерозподілу елементів в меншій мірі відбувається в покриттях на основі карбіду титану. Це зумовлено в першу чергу відсутністю в покриттях цього типу низчих карбідів, які формуються в покриттях на основі карбідів ванадію та хрому: V2C, Сr23C6.
У п'ятому розділі встановлено закономірності та особливості триботехнічної поведінки покриттів карбідів титану, ванадію та хрому. Отримані в роботі експериментальні результати показали, що карбідні і боридні покриття ефективно підвищують зносостійкість сталі У8А в 18-30 разів у залежності від типу покриття та способу випробувань.
При цьому найбільше високі результати показали при терті ковзання без змащування з попереднім притиранням контактуючих поверхонь - покриття типу (Ti,V)C; при терті ковзанні без змащування без попереднього притирання контактуючих поверхонь - покриття типу VC, V2C. Триботехнічна поведінка покриттів обговорювалась з погляду екрануючих вторинних плівок, до складу яких входили матеріал основи, а також відповідного карбідного покриття.
Металографічними дослідженнями лунок зносу після тертя ковзання без змащування безпопереднього притирання контактуючих поверхонь було показано, що в зоні тертя поверхня боридів заліза покривається сіткою тріщин поверхня тертя зразків із покриттями на основі карбідів має дещо іншу будову. Для зони контакту в цьому випадку характерні тріщини розташовані під деяким кутом до напрямку ковзання, спостерігаються ділянки крихкого руйнування, сліди абразивного зносу відсутні. Таким чином, руйнування покриттів здійснюється шляхом відриву одного або груп зерен. У досліджуваних покриттів найменшими розмірами зерен відрізняються покриття на основі карбіду титана. На краях лунки зносу поверхня руйнування складається з окремих елементів, що відповідають по зовнішньому вигляду структуру крихкого руйнування. При цьому розміри окремих елементів включень на декілька порядків перевершують розміри зерен карбіду титана.
На дні лунки зносу в досліджуваних покриттів, глибина якої в декілька разів перевищує товщину покриття, виявлені частки боридних і карбідних фаз, які очевидно захоплюються контртілом і втискаються в ділянки пластичної поверхні лунки. Необхідно зауважити, що незважаючи на значно більшу товщину боридних покриттів вони не мають однозначної переваги по показниках зносостійкості в порівнянні з карбідними покриттями значно меншої товщини.
Встановлено, що процес зношування композиції покриття-основа з добре вираженою лункою зносу контролюється структурою і властивостями покриття, матеріал якого є присутнім не тільки на поверхні, але й у виді окремих включень в основі, структурою і властивостями матеріалу основи, а також адгезійної взаємодією покриття і основи. Показано можливість використання для адекватної оцінки різних видів зношування захисних покриттів таких характеристик матеріалу як мікротвердість, мікроміцність, показник мікрокрихкості, адгезійна взаємодія покриття до основи. При абразивному зношуванні закріпленим абразивом встановлено, що процес зношування контролюється показником адгезійної взаємодії покриття до основи. Максимальні показники зносостійкості властиві покриттям на основі карбідів хрому, для яких показник адгезії складає 22,0 ГПа. При зношуванні вільним абразивом зносостійкість визначається мікротвердістю карбідних покриттів. Максимальна зносостійкість - покриттям має місце для покриттів на основі карбіду титану з мікротвердість 35,7 ГПа.
Відзначено вплив термічної обробки зразків з покриттями на показники зносостійкості. Підвищення показників зносостійкості на сталі У8А з покриттями на основі карбідів хрому склало: без термічної обробки 20,6 раз; після відпалу - 13,8 раз; після гартування з низьким відпуском - 10,2 разу в порівнянні зі зразками без покриття. Це пов'язано з особливостями впливу термічної обробки на структуру, властивості та характер напруженого стану дифузійної зони. Так, наприклад, встановлено, що після гартування з низьким відпуском тріщини в покритті, орієнтовані нормально до поверхні поділу покриття - сталь, і виникають навколо центрів зосередженого навантаження або плям контакту. При досягненні границі поділу такі тріщини викликають появу вторинних тріщин, орієнтованих уздовж цієї границі. Утворення і розвиток тріщин по границі поділу сприяє зниженню адгезійної взаємодії покриття з основою, і як наслідок до падіння зносостійкості. Показано, що покриття карбіду хрому на сталі У8А ефективно сприяють зниженню температури в зоні тертя на 20-30%. Максимальне значення температури спостерігалося в поверхневих шарах зразків і становить 1023 - 1083К.
У шостому розділі викладено результати дослідження електронної взаємодії в карбідних покриттях, а також вплив термічної обробки на електронну взаємодію в покриттях. Як вже було відмічено, в роботі досліджувались мікротвердість та інші механічні характеристики покриттів, котрі визначаються типом покриття та складом матеріалу основи. Слід зазначити, що наведені в літературі відомості про властивості покриттів на основі карбідів перехідних металів відрізняються. Це, ймовірно, може бути обумовлено тим, що наведена інформація стосувалась різних зон покриття, які дійсно відрізняються за властивостями. При цьому мікротвердість, показник мікроміцності карбідів визначається електронною будовою та енергетичним розподілом електронів Ti, Fe, Cr, C в валентній зоні. Слід зауважити, що адгезійна взаємодія покриття з основою буде визначатись характером електронної будови як покриття, так і основи на межі поділу. Таким чином, представляє безсумнівний інтерес визначення взаємозв'язків між електронною будовою покриття, складом, структурою з одного боку та його механічними властивостями та адгезією з матеріалом основи з іншого боку. Так наприклад при дослідженні рентгенівських емісійних смуг хрому, заліза, вуглецю різних зон покриттів на основі карбідів хрому смуги були пронормовані на однакові пікові інтенсивності CrLl і FeLl рентгенівських ліній. Отримані результати свідчать про те, що параметри CrL і CК смуг істотно змінилися по наближенню до границі поділу карбідний шар - сталева основа, що пояснюється формуванням у покриттях двох фаз: шару карбіду Cr23C6 на поверхні покриття та шару Cr7C3 поблизу границі поділу. При переході до центральних зон покриття (точка 2) у CrL росте інтенсивність низькоенергетичного напливу “а”, що призводить до збільшення ширини цієї смуги. У цій зоні з'являються FeL і FeLl смуги, інтенсивності яких дуже слабкі. Порівняння СК-смуг, що отримана від сталевої поверхні і центральної зони свідчить, що вони ідентичні в низькоенергетичній області, проте форма СК смуги основи дещо відрізняється. При цьому високоенергетична підсмуга СК, що відображує участь Ср - електронів у делокалізованих spd - гібридних зв'язках металічного типу, дещо збільшуючи свою інтенсивність, стає більш вираженої. Це свідчить про збільшення вкладу електронів у цю смугу, що призводить до постійного розширення СК, яке досягає 0,4 еВ на сталевій основі поблизу границі поділу покриття - основа, а за границею поділу (точка 4) CК смуга ширша, ніж на поверхні на 1,0 еВ. При наближенні до границі поділу спостерігається також розширення CrL смуги на 0,3 еВ. Ширина цієї смуги не змінюється при переході через границю поділу покриття - основа. При цьому інтенсивність CrL смуги на сталевій основі поблизу границі поділу стає тільки в два рази нижче, ніж у карбіді поблизу границі поділу. Це обумовлено значним взаємним легуванням карбіду залізом, а сталевої основи - хромом. Розширення CrL і СК смуг зростає разом із ростом інтенсивності FeL (тобто з ростом вкладу заліза), що свідчить про збільшення щільності електронів в атомах хрому і вуглецю за рахунок переносу їх від заліза. Розширення СК смуги за рахунок збільшення низькоенергетичного напливу “а” свідчить про те, що перенесені від заліза електрони займають низькоенергетичні стани у валентній смузі хрому і високоенергетичних металоподібних орбітах вуглецю. Заселення низькоенергетичних станів призводить до збільшення енергії зв'язку в гратці покриття внаслідок заміщення атомів хрому залізом і тому таке заміщення буде енергетично вигідним. Варто вважати, що присутність сильних металоковалентних Fe - Cr - C зв'язків забезпечує високий рівень зчеплення покриття з основою, на що вказує значна інтенсивність CrL-смуги як у покритті так і основі. Півширина СК смуги перехідної зони біля границі поділу на 0,5 еВ більша, ніж півширина цієї смуги карбіду. Значна відмінність півширини СК смуг може бути пояснено підвищенням ширини за рахунок утворення Fe-Cr-C зв'язків, а також накладенням СК - смуг від карбідів заліза. Встановлена при дослідженні зміна тонкої структури пов'язана зі зміною фазового складу покриттів. Аналіз форми CK смуги поблизу границі поділу відпалених і вихідних зразків показав, що інтенсивність високоенергетичного напливу, який відповідає за Ме - С взаємодію, зросла на 15% після відпалу. В той же час ширина та інтенсивність CrL смуги залишилась практично без змін. Різке зростання інтенсивності високоенергетичної підсмуги CK пов'язано із Fe - C взаємодією. Можливе, утворення біля границі поділу фази Fe3C. Поряд з цим в низькоенергетичній частині різко зростає низькоенергетичний наплив, що свідчить про взаємодію Fe - C. Крім того аналіз форми і ширини CK основи показав, що її ширина різко зросла за рахунок інтенсивності і розширення до дна валентної зони низькоенергетичного напливу CrL. В той же час спостерігається ще більш розширення і зростання інтенсивності високоенергетичної підсмуги CK поряд із різким зниженням інтенсивності довгохвильових напливів FeL. Це свідчить про те, що вуглець в основі взаємодіє більше з хромом ніж з залізом. Дійсно, металографічними дослідженнями була показана наявність під карбідною зоною в покритті тонкого шару легованого хромом фериту.
ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ
1. Встановлено особливості структури покриттів на основі карбідів титану, ванадію, хрому на сталях 20, 45, У8А, У10А, У12А, ХВГ. Отримані в роботі дифузійні покриття по кількості шарів, що відрізняються по фазовому складі у карбідній зоні можна розділити на три групи. При титануванні формуються одношарові покриття на основі карбіду TiС, при ванадіюванні - двошарові на основі карбідів відповідно VC, V2C, при хромуванні трьохшарові - на основі карбідів Cr7C3, Cr23C6 і -фази. Аналізом поверхонь зламу карбідних покриттів показано, що для покриттів на основі карбідів титану характерно транскристалітне руйнування, для покриттів на основі карбідів ванадію і хрому - міжкристалітне. Показано відповідність аксіальної і морфологічної кристалографічної текстури покриттів.
2. Величина показників тріщиностійкості досліджених покриттів (показники мікроміцності та мікрокрихкості, довжина утвореної тріщини, навантаження утворення тріщини) визначаються фазовим складом і структурою. У порядку зменшення показника мікроміцності досліджені покриття можна розташувати в такий ряд: FeВ, Fe2B Cr23C6, Cr7C3 (Ti,V)C VC TiС; у порядку зменшення показника мікрокрихкості: TiС VC (Ti,V)C Cr23C6, Cr7C3 FeВ, Fe2B; у порядку зменшення навантаження утворення тріщини: FeВ, Fe2B Cr23C6, Cr7C3 (Ti,V) C TiС VC. Необхідно відзначити, що значення показників тріщиностійкості змінюються по товщині покриттів. Встановлено відсутність кореляційних залежностей між мікроміцністю, показником мікрокрихкості покриттів з одного боку і їх мікротвердістю з іншого.
3. Дослідження покриттів на основі карбідів титану, ванадію і хрому методом безперевного вдавлювання індентора дозволили провести якісну і кількісну оцінку адгезійної взаємодії покриттів з основою. У порядку зменшення показника адгезії досліджувані покриття можна розташувати в наступний ряд: Cr23C6, Cr7C3 VC, V2C, (Ti,V)C, TiС.
4. В результаті відпалу, відзначена зміна фазового та хімічного складу та товщини карбідних фаз та їх механічних властивостей. У покриттях на основі карбідів титана відзначене зниження товщини карбідної зони; у покриттях на основі карбідів ванадію відзначене практично повне зникнення фази V2C при незначному зростанні товщини фази VC; в покриттях на основі карбідів хрому - практично повне зникнення -фази, зниження товщини фази Cr23C6 при рості товщини Cr7C3. Зафіксовано зниження параметрів кристалічної гратки карбідних фаз після відпалу. Після проведення відпалу відбувається перерозподіл хімічних елементів у дифузійних покриттях на основі карбідів титана, ванадію і хрому. Спостерігається зниження концентрації відповідно титану, ванадію та хрому та підвищення вмісту заліза в карбідних зонах досліджуваних покриттів. В покриттях на основі карбідів ванадію спостерігаються зменшення зони стовбчастих кристалів карбіду ванадію VC, зменшується різнозернистись, як в зоні рівновісних, так і стовбчастих кристалів. Середній розмір зерен карбіду ванадію VC біля границі поділу покриття - сталь зменшується з 1,5 до 1,0 мкм. В карбідохромових покриттях в зоні карбіду хрому Cr7C3 має місце збільшення товщини зони стовбчастих кристалів за рахунок зростання загальної товщини карбідного шару, форма та розмір зерен фази Cr23C6 залишились практично без змін. Середній розмір зерен карбіду Cr23C6 після відпалу зменшився з 1,5 до 1,0 мкм; карбіду Cr7C3 відповідно з 4,0 до 3,0 мкм. В покриттях на основі карбідів титану та ванадію на сталі 40 і У8А під карбідною зоною відзначено зростання товщини феритної зони; в структурі покриттів на основі карбідів хрому відзначено зростання товщини перлітної зони з утворенням безпосередньо під шаром карбідів тонкої (1,5 - 2 мкм) зони хромистого фериту. Необхідно відзначити, що на сталях 20 та ХВГ в карбідохромових покриттях утворення такої зони не спостерігалося. Встановлено незначне зростання на 0,5 - 1,0 ГПа мікротвердості покриттів карбідів титану, та зниженні на 0,5 - 1,2 ГПа мікротвердості карбідів ванадію і хрому. Мікротвердість карбідних фаз TiС; VC; Cr23C6; Cr7C3 на сталі У8А після відпалу складають відповідно 36,0; 23,7; 15,2; 17,5 ГПа. Показано зменшення навантаження утворення тріщини, що мало місце для покриттів на основі титану, ванадію та хрому на всіх досліджених сталях.
5. Показано, що карбідні і боридні покриття ефективно підвищують зносостійкість сталі У8А в 2,5 - 30 разів у залежності від способу випробувань. При цьому найбільше високі результати показали: при терті ковзанні без змащування без попереднього притирання контактуючих поверхонь - покриття типу VC, V2C; при терті ковзання без змащування з попереднім притиранням контактуючих поверхонь - покриття типу (Ti,V)C; при абразивному зношуванні закріпленим абразивом - покриття типу Cr7C3, Cr23C6; при абразивному зношуванні вільним абразивом - покриття типу TiС.
В порядку зменшення стійкості при терті ковзанні без змащування, без попереднього притирання контактуючих поверхонь покриття можна розташувати в такий ряд: (Ti,V)C TiС VC, V2C FeВ, Fe2B Cr23C6, Cr7C3; при терті ковзання без змащування з попереднім притиранням поверхонь: VC, V2C (Ti,V)C TiС Cr23C6, Cr7C3 FeВ, Fe2B; при абразивному зношуванні закріпленим абразивом: Cr23C6, Cr7C3 TiС VC, V2C; при абразивному зношуванні вільним абразивом: TiС (Ti,V)C VC, V2C FeВ, Fe2B Cr23C6, Cr7C3. Відзначено вплив термічної обробки зразків з покриттями на показники зносостійкості. Підвищення показників зносостійкості при терті ковзанні без змащування (Р = 0,5 МПа, V = 2-10 м/с) для покриттів на основі карбідів хрому на сталі У8А склало: без термічної обробки 20,6 разів; після відпалу - 13,8 разів; після гартування з низьким відпуском 10,2 разу в порівнянні зі зразками без покриття. Показано можливість використання для адекватної оцінки різноманітних видів зношування захисних покриттів таких характеристик матеріалу як мікротвердість, мікроміцність, показник мікрокрихкості, адгезійна взаємодія покриття до основи. Так при абразивному зносі закріпленим абразивом зносостійкість визначається величиною адгезії покриття до основи, при абразивному зносі вільним абразивом - мікротвердістю. Металографічними дослідженнями була показана наявність часток боридних і карбідних фаз у зоні тертя на дні лунки зносу досліджуваних покриттів, глибина якої в декілька разів перевищує товщину покриття. Таким чином, процес зношування композиції покриття-основа з добре вираженою лункою зносу контролюється структурою і властивостями матеріалу основи (сталь У8А), структурою і властивостями матеріалу покриття, включення якого присутні не тільки на поверхні, але й на дні лунки зносу, а також адгезійної взаємодією покриття з основою. Встановлено, що покриття карбіду хрому на сталі У8А ефективно сприяють зниженню температури в зоні тертя на 20-30%. Максимальне значення температури зразків з покриттями карбіду хрому спостерігалося в поверхневих шарах зразків (750 - 8000С) близьких до поверхні тертя і знижувалося до 340 - 3600С при переміщенні в глибину зразка.
6. Аналіз форм і відносних інтенсивностей МеL та CК - смуг емісії елементів сполук на основі карбідів титану, ванадію та хрому, досліджених на різних глибинах покриттів виявив прифермієвські (Me+C)pd- гібридні зв'язуючи стани, що виникають внаслідок утворення Me-Fe-C - зв'язків в твердих розчинах заміщення. Показано вплив відпалу на міжатомну взаємодію в досліджуваних покриттях та перехідних зонах, що виявилось в змінах ширини та інтенсивності МеL та CК - смуг емісії.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ
Хижняк В.Г., Король В.І. Структура та механічні характеристики дифузійних карбідних покриттів на сталях //Металознавство та обробка металів.-2002.-№ 3.-С. 3-8
Автором досліджено показників тріщиностійкості дифузійнох покриттів на основі карбідів титану, ванадію та хрому на вуглецевих сталях. Вивчено закономірності та особливості зміни показників тріщиностійкості в залежності від вмісту вуглецю в матеріалі основі.
Хижняк В.Г., Долгих В.Ю., Король В.І. Склад, структура та властивості карбідних покриттів на сталях та твердих сплавах //Наукові вісті СумДУ.- 2002.-№ 3.- С.161-169
Пошукачем визначено оптимальні співвідношення вихідних реагентів на основі термодинамічного аналізу реакційного середовища при нанесенні покриттів на основі карбідів титану, ванадію та хрому на сталі; досліджено фазовий склад отриманих покриттів, товщини, мікротвердість та показники мікрокрихкості покриттів.
Хижняк В.Г., Король В.И. Состав и некоторые свойства карбидных покрытий на стали ХВГ // Известия ВУЗов. Черная металлургия.- 2002.- № 9.- С. 67-68
Автором досліджено особливості та закономірності структури показників тріщиностійкості дифузійних покриттів на основі карбідів титану, ванадію та хрому на сталі ХВГ.
Хижняк В.Г., Костенко А.Д., Король В.И. Износостойкость карбидных и боридных покрытий на стали У8А //Порошковая металлургия. - 2003.- № 11-12.- С. 110 - 115
Автором досліджено показники зносостійкості сталі У8А з захисними покриттями на основі карбідів титану, ванадію, хрому та боридів заліза при різних видах зношування. Визначено вплив показників мікроміцності, мікрокрихкості, адгезіі покриття до основи та напруженного стану, структури, дефектності матеріалу покриття на його стійкість до зносу.
Хижняк В.Г., Лоскутова Т.В., Москаленко Ю.Н., Король В.І. Структура та зносостійкість карбідних покриттів з ніобієм та хромом на сталі У8А //Наукові вісті НТУУ „КПІ”.-2002.-№ 6.- С. 94-97
Дисертантом досліджено показники зносостійкості покриттів на основі карбідів хрому на сталі У8А при терті ковзанні без змащування.
Хижняк В.Г., Король В.І. Особливості будови та характеристики міцності карбідних покриттів на сталях //Наукові вісті НТУУ „КПІ”.-2003.-№1.- С.62-68
Автором досліджено взаємозв'язки структури, складу та показників тріщиностійкості дифузійнох покриттів на основі карбідів титану, ванадію та хрому на вуглецевих сталях. Вивчено закономірності та особливості зміни показників тріщиностійкості по товщині карбідних покриттів.
Хижняк В.Г., Король В.І. Стабільність карбідохромових покриттів на сталях при підвищених температурах // Металознавство та обробка металів. -2003.- № 3.- С. 24 - 29
Дисертантом досліджено вплив підвищених температур на стабільність покриттів, а також на фазовий і хімічних склади, структуру, механічні властивості покриттів на основі карбідів хрому на сталях 20, 40, У8А, ХВГ.
Хижняк В.Г., Король В.І. Механічні властивості карбідних покриттів за участю титану та хрому на сталі У8А // Фізика і хімія твердого тіла.-2002.-№ 1, Т 4.- С. 161 - 165
Автором досліджено зносостійкість при терті ковзанні без змащування сталі У8А з захисними покриттями на основі карбідів титану та хрому при терті ковзанні без змащування. Визначено показники тріщиностійкості виробів з покриттями, а також їх вплив на показники зносостійкості
Хижняк В.Г., Долгих В.Ю., Король В.І. Cтруктура та властивості карбідних покриттів на сталях та твердих сплавах // Материалы международного XXXVII семинара “Актуальные проблемы прочности”, ИПМ НАН Украины, Пуща Водиця, г. Киев, Украина, 2001 г., С.136
Автором проведено класифікацію насичуючих матеріалів по характеру впливу на склад, структуру, товщину та мікротвердість при нанесенні карбідних покриттів на вуглецеві сталі. Досліджено показники мікрокрихкості та зносостійкості отриманих покриттів.
Higniak V.G., Korol V.I., Kostenko A.D., Loskutova T.V. Endurance carbides and borides coverages on У8А steel // Materials of second international conference “Materials and Coatings for Extreme Performances: Investigations, Applications,Ecologically Safe Technologies for Their Production and Utilization” Katsiveli-town, Crimea, Ukraine, 2002, Р. 534-535
Автором досліджено показники зносостійкості покриттів на основі карбідів титану, ванадію та хрому на вуглецевих сталях при терті ковзанні без змащування а також при абразивному зношуванні.
C. Iantsevitch, V. Korol, V. Khyzhniak Structure and mechanical characteristics diffusion carbide coatings on carbon steels // Materials conference “Mechanics and materials conference”, Scottsdail, USA, 2003, Р.193
Дисертантом досліджено склад, структуру, показники тріщиностійкості, адгезію покриттів з основою покриттів карбідів титану, ванадію та хрому на вуглецевих сталях.
V. Khyzhniak, V. Korol Structure and mechanical characteristics diffusion carbides coatings on steels // Materials conference “АМТЕCH 2003”, Tethnical University - Varna, Bulgaria, 2003., Р.44-48
Автором досліджено вплив відпалу на фазовий та хімічний склади, структуру, механічні властивості покриттів на основі карбідів хрому на сталях 20, 40, У8А, ХВГ.
АНОТАЦІЯ
Король В.І. Нанесення на вуглецеві сталі дифузійних карбідних покриттів на основі титану, ванадію, хрому з підвищеною зносостійкістю - Рукопис
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.16.01- Металознавство та термічна обробка. - Національний технічний університет України „Київський політехнічний інститут”, Київ, 2004
Мета роботи - підвищення зносостійкості вуглецевих сталей нанесенням дифузійних карбідних покриттів за участю титану, ванадію та хрому, встановленням залежності їх функціональних властивостей від фазового та хімічного складів, структури, міжатомної взаємодії, механічних характеристик та термічної обробки. В роботі вперше систематизовано вплив термічної обробки на фазовий та хімічний склади, міжатомну взаємодію, структуру, механічні властивості та характеристики покриттів на основі карбідів титану, ванадію та хрому на вуглецевих сталях, що зумовлено дифузійним перерозподілом хімічних елементів у карбідній та перехідній зонах покриттів на основі карбідів титану, ванадію і хрому.
...Подобные документы
Аналіз сучасних досліджень із підвищення зносостійкості твердих тіл. Вплив структури поверхневих шарів на їхню зносостійкість. Газотермічні методи нанесення порошкових покриттів. Регуляція параметрів зношування композиційних покриттів системи Fe-Mn.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 04.02.2011Підвищення довговічності стрільчастих лап культиваторів шляхом управління зносостійкістю леза лап по їх довжині за рахунок нанесення композиційних кераміко-металічних покриттів змінного складу. Модернізація технологічного процесу виготовлення лап.
автореферат [1,2 M], добавлен 11.04.2009Механізм росту покриття на стадії мікроплазменних розрядів. Основні моделі росту покриття. Осадження частинок з приелектродного шару. Синтез оксидокерамічних покриттів, фазовий склад. Головна перевага методу електродугового оксидування покриттів.
лекция [139,5 K], добавлен 29.03.2011Впровадження технології підвищення довговічності деталей машин (колінчастих валів дизельних двигунів та хрестовин карданних валів) нанесенням покриттів плазмово-порошковим методом, за рахунок розробки ефективного матеріалу та параметрів обробки.
автореферат [759,5 K], добавлен 11.04.2009Вплив мінеральних наповнювачів та олігомерно-полімерних модифікаторів на структурування композиційних матеріалів на основі поліметилфенілсилоксанового лаку. Фізико-механічні, протикорозійні, діелектричні закономірності формування термостійких матеріалів.
автореферат [29,3 K], добавлен 11.04.2009Абразивне зношування та його основні закономірності. Особливості гідроабразивного зношування конструкційних матеріалів. Аналіз методів відновлення зношених деталей машин. Композиційні матеріали, що використовуються для нанесення відновних покриттів.
дипломная работа [8,9 M], добавлен 22.01.2017Загальні відомості про отримання покриттів газотермічним напиленням. Термічні параметри плазмових струменів. Способи стабілізації дуги в плазмотронах. Плазмове нанесення і обробка. Контроль якості. Правила техніки безпеки при проведенні напилення.
реферат [416,4 K], добавлен 03.02.2009Аналіз впливу легувальних елементів та домішок на технологічну зварність сталі 16ГНМА. Методика та розрахунок фазового складу металу зварного шва. Кількість структурних складових металу навколошовної ділянки. Схильність до утворення тріщин при зварюванні.
курсовая работа [847,8 K], добавлен 06.04.2012Фізико-хімічні властивості титану. Області застосування титану і його сплавів. Технологічна схема отримання губчатого титану магнієтермічним способом. Теоретичні основи процесу хлорування. Отримання тетрахлориду титана. Розрахунок складу шихти для плавки.
курсовая работа [287,7 K], добавлен 09.06.2014Кристало-хімічні особливості та фазові перетворення напівпровідникового кремнію. Механізми мартенситного перетворення. Особливості розчинності домішок. Взаємозв'язок між енергією зв'язку і зарядовою щільністю для міжатомної відстані кристалічній решітці.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 25.03.2014Створення нових лакофарбових матеріалів, усунення з їх складу токсичних компонентів, розробка нових технологій для нанесення матеріалів, модернізація обладнання. Дослідження технологічних особливостей виробництва фарб. Виготовлення емалей і лаків.
статья [21,9 K], добавлен 27.08.2017Організаційна структура, документація та вимірювальне обладнання випробувальної лабораторії з контролю мостових споруд. Приймання та розміщення зразків дорожніх покриттів та залізобетонних виробів. Актуалізація та контроль документації з питань якості.
курсовая работа [55,0 K], добавлен 28.03.2011Роль захисту деталей і металоконструкцій від корозії та зносу, підвищення довговічності машин та механізмів. Аналіз конструкції та умов роботи виробу, вибір методу, способу і обладнання для напилення, оптимізація технологічних параметрів покриття.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 02.02.2010Вибір методу та об’єкту дослідження. Дослідження впливу перепадів температур на в’язкість руйнування структури та температури при транскристалітному руйнуванні сплаву ЦМ-10. Вплив релаксаційної обробки на в’язкість руйнування сплавів молібдену.
реферат [99,0 K], добавлен 10.07.2010Дослідження основних способів виробництва сталі з переробного чавуну та металобрухту. Відмінні риси конвертерного та мартенівського способу отримання сталі. Сутність електросталеплавильного процесу, як найбільш прогресивного методу виробництва сталі.
реферат [1,1 M], добавлен 21.10.2013Визначення осадки гвинтової циліндричної пружини, відносної ударної в’язкості сталі. Конструктивна схема випробування, розрахунки та висновки. Перевірка закону Гука при крученні та визначення модуля зсуву для сталевого зразка шляхом експерименту.
лабораторная работа [258,2 K], добавлен 13.02.2010Основні принципи підвищення зносостійкості порошкових матеріалів на основі заліза. Вплив параметрів гарячого штампування на структуру і властивості отримуваних пористих заготовок. Технологія отримання композитів на основі системи карбід титану-сталь.
дипломная работа [4,8 M], добавлен 27.10.2013Підготовка та опис основних методик експерименту. Вплив водню на електронну структуру та пружні властивості заліза. Дослідження впливу легуючих елементів на міграцію атомів водню і впливу е-фази на механічні властивості наводнених аустенітних сталей.
реферат [44,2 K], добавлен 10.07.2010Поняття високоміцної сталі. Вміст легуючих елементів, що надають сталі спеціальних властивостей. Визначення складу комплексно-легованих сталей, їх характеристика, призначення та ознаки класифікації. Види легуючих елементів для поліпшення властивостей.
контрольная работа [18,7 K], добавлен 12.10.2012Характеристика сталі Вст3пс, елементи, які входять до її хімічного складу. Порівняння зварювання з іншими видами з'єднань. Технічні умови на виготовлення зварної конструкції. Вибір способу та режиму зварювання. Зварювальний напівавтомат А-547У.
курсовая работа [42,2 K], добавлен 10.11.2010
