Электронно-лучевое борирование конструкционных сталей ультрадисперсными порошками
Изучение задачи повышения износостойкости деталей механизмов, работающих в жестких условиях нагрева, напряжений, агрессивных сред и других неблагоприятных факторов посредством проведения борирования ультрадисперсными порошками при облучении электронами.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.11.2018 |
| Размер файла | 97,0 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/
Электронно-лучевое борирование конструкционных сталей ультрадисперсными порошками
Т.А. Кукетаев,
Л.М. Ким,
А.Д. Тулегулов,
А.С. Балтабеков,
Б.С. Тагаева
Карагандинский государственный университет, Казахстан
Известно, что в металлургическом производстве и машиностроении значительную часть себестоимости продукции составляют затраты на ремонт агрегатов, сменное оборудование и запасные части. В связи с этим задача повышения износостойкости быстроизнашивающихся деталей механизмов и агрегатов, работающих в жестких условиях нагрева, напряжений, агрессивных сред и других неблагоприятных факторов, в настоящее время является наиболее актуальной.
В последние десятилетия активно развивается новая область нетрадиционных технологий модификации структуры и свойств материалов, основанных на обработке поверхности изделий концентрированными потоками энергии (КПЭ). В качестве КПЭ используются лазерное излучение, мощные (сильноточные) ионные пучки, потоки высокотемпературной импульсной плазмы, электронные пучки. При этом могут быть достигнуты экстремальные условия прохождения теплофизических и микрометаллургических процессов, приводящих к структурно-фазовым превращениям и изменениям свойств материалов, недостижимых традиционными способами их получения и обработки.
Целью настоящей работы является проведение борирования конструкционных сталей с использованием ультрадисперсных порошков при облучении электронами. износостойкость сталь борирование
Борирование проводилось электронно-лучевым нагреванием при использовании карбида бора. Карбид бора был синтезирован методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) [1-3].
Аморфный бор засыпался в реакционный стакан. Для получения карбида бора подавалась метаново-аргоновая смесь. Расход газа фиксировался ротаметром. При расходе газа 70 л/час СВС инициировался при температуре 400оС. Горение инициировалось вольфрамовой спиралью. Увеличение расхода газа приводило к потере устойчивости горения. Возникал режим пульсирующего горения.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Стационарная скорость горения определялась по двум температурным профилям. Температурные профили процесса горения смеси измерялись вольфрам-рениевыми термопарами, с толщиной спая около 250 мкм. Оценка скорости фронта СВС при заданном расходе газа составляла около 2 мм•сек-1. Методами аналитической химии было установлено, что практически весь бор образовал соответствующий карбид. С помощью электронного микроскопа было установлено, что размеры гранул полученного при СВС карбида бора составляет около 100 нм.
В экспериментах образцы имели вид пластин. Поверхность детали тщательно очищалась в ультразвуковой ванне, обезжиривалась. На поверхность детали наносился слой обмазки, в состав которой входил легирующий порошок и органической связующей - раствор 1:10 клея БФ-6 в ацетоне. Толщина обмазки составляла до 1.5 мм.
Деталь подвергалась облучению электронами на установки типа ННВ-6. Источником электронов служил отражательный разряд с полым катодом, как эффективный генератор плазмы [4]. В электронных пушках с плазменным катодом используется способность плазмы испускать при определенных условиях электроны за пределы плазменного образования. Электронный пучок расходящийся. Проведенные оценки показали, что плотность потока энергии по оси пучка составляла более 150 Вт/см2.
При традиционной технологии при нанесении легирующей смеси толщиной порядка 20 мм толщина модифицированного слоя может достигать от 90 до 210 мкм в зависимости от сорта стали [5].
Электронно-лучевое борирование может производиться нанесением на поверхность просто аморфного бора. Мы провели эксперименты при нанесении на поверхность образца как карбида бора (кривая 1), так и аморфного бора (кривая 2) (см. рисунок 1).
Размещено на http://www.allbest.ru/
Из рисунка 1 видно, что достижение толщин, достаточных для решения инженерных задач (50-100 мкм), время облучения составляет около 2.5-3 минут. Время облучения определялось по времени нахождения обрабатываемой области в зоне облучения. При химико-термической обработке для достижения подобных результатов необходимо несколько часов. При нанесении на поверхность карбида бора за одно и то же время достигаются большие толщины борированного слоя. Причины этого пока не ясны.
Одним из недостатков традиционных методов борирования является формирование подповерхностной зоны пониженной твердости - «ферритовый провал». Его появление связано с тем, что при борировании углерод оттесняется. [4]. Поэтому нами был выбран карбид бора.
Мы провели измерения распределения микротвердости по глубине от поверхности для образцов, повергнутых электронно-лучевому борированию с использованием аморфного бора и ультрадисперсного порошка карбида бора. Результат приведен на рисунке 2. Видно, что использование ультрадисперстного порошка не приводит к появлению ферритового провала.
Предварительные результаты рентгенофазового анализа показали, что борированный слой состоит из FeB и Fe2B. Однако распределение различных боридов железа по глубине пока нами не установлено.
Таким образом показано, что электронно-лучевое борирование конструкционной стали ультрадисперстным порошком карбида бора приводит к исчезновению «ферритового провала», что повышает эксплуатационные характеристики модифицированного приповерхностного слоя детали.
Литература
1 Алдушин А.П., Сеплярский Б.С. Распространение волны экзотермической реакции в пористой среде при продуве газа. // Докл. АН СССР. - 1978. -Т.241, №1. - С. 72-75.
2 Мержанов А.Г., Боровинская И.П., Володин Ю.Е. Горение пористых образцов металлов в газообразном азоте и синтез нитридов// Отчёт ИХФ АН СССР. - 1971.
3 Мержанов А.Г. Твердопламенное горение. - Черноголовка: ИСМАН, 2000.- 238с.
4 Завьялов М.А., Крейндель Ю.Е., Новиков А.А., Шантурин Л.П. Плазменные процессы в технологических электронных пушках. - М: Энергоатомиздат, 1989.- 256с.
5 Дриц М.Е., Москалев М.А. Технология конструкционных материалов и материаловедение - М.: Высшая школа, 1990. - 447с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Классификация методов борирования сталей и сплавов. Марки сплавов, их основные свойства и области применения. Технологический процесс прокатки. Схема прокатного стана. Диффузионная сварка в вакууме. Сущность сверления, части и элементы спирального сверла.
контрольная работа [745,5 K], добавлен 15.01.2012Метчик - резьбообразующий инструмент, который применяется для обработки деталей из конструкционных сталей, серого и ковкого чугуна, алюминиевых сплавов, бронзы и других материалов. Алгоритм решения инженерной задачи, связанной с ликвидацией недостатков.
контрольная работа [234,3 K], добавлен 17.04.2011Определение классификации конструкционных сталей. Свойства и сфера использования углеродистых, цементуемых, улучшаемых, высокопрочных, пружинных, шарикоподшипниковых, износостойких, автоматных сталей. Стали для изделий, работающих при низких температурах.
презентация [1,8 M], добавлен 14.10.2013Изменение механических, физических и химических свойств углеродистых конструкционных и инструментальных сталей в результате химико–термической обработки. Марки сталей, их назначение и свойства. Структурные превращения при нагреве и охлаждении стали.
контрольная работа [769,1 K], добавлен 06.04.2015Используемые и перспективные материалы ядерных энергетических установок. Особенности холодной консолидации порошковых материалов. Предварительная подготовка компонентов сплавов; формование заготовок; исследование структуры и коррозионных свойств образцов.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 16.04.2012Исследование структурных составляющих легированных конструкционных сталей, которые классифицируются по назначению, составу, а также количеству легирующих элементов. Характеристика, область применения и отличительные черты хромистых и быстрорежущих сталей.
практическая работа [28,7 K], добавлен 06.05.2010Физическая природа, механизмы релаксации напряжений в металлах и сплавах. Методы изучения релаксации напряжений. Влияние различных факторов на процесс релаксации напряжений и ее критерии. Влияние термомеханической обработки на стойкость сталей и сплавов.
дипломная работа [1,6 M], добавлен 03.05.2009Классификация металлов: технические, редкие. Физико-химические свойства: магнитные, редкоземельные, благородные и др. Свойства конструкционных материалов. Строение и свойства сталей, сплавов. Классификация конструкционных сталей. Углеродистые стали.
реферат [24,1 K], добавлен 19.11.2007Классификация и маркировка сталей. Сопоставление марок стали типа Cт и Fe по международным стандартам. Легирующие элементы в сплавах железа. Правила маркировки легированных сталей. Характеристики и применение конструкционных и инструментальных сталей.
презентация [149,9 K], добавлен 29.09.2013Сущность плазменного напыления. Особенность работы электродуговых плазменных установок. Технология нанесения покрытий. Напыление подслоя порошками нихрома, молибдена, никель-алюминиевых сплавов. Источники питания, оборудование, требования к покрытию.
презентация [469,2 K], добавлен 29.08.2015Закономерности формирования структуры поверхностных слоев сталей при высокоэнергетическом воздействии. Технологические варианты плазменного упрочнения деталей. Получение плазмы. Проведение электронно-лучевой и лазерной обработки металлических материалов.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 06.10.2014Изучение химико-термической обработки металлов и сплавов. Характеристика возможностей методов отделочно-упрочняющей обработки для повышения износостойкости поверхностей. Описание фосфорирования, наплавки легированного металла и алмазного выглаживания.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 01.12.2013Нормативы периодичности, продолжительности и трудоёмкости ремонтов, технологического оборудования. Методы ремонта, восстановления и повышения износостойкости деталей машин. Методика расчета численности ремонтного персонала и станочного оборудования.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 08.02.2013Назначение и особенности эксплуатации инструментальных сталей и сплавов, меры по обеспечению их износостойкости. Требования к сталям для измерительного инструмента. Свойства углеродистых и штамповых сталей для деформирования в различных состояниях.
контрольная работа [432,5 K], добавлен 20.08.2009Особенности применения пластмасс как конструкционных материалов. Влияние конструктивных и технологических факторов на специфику размерной взаимозаменяемости деталей. Классификация пластмассовых изделий по точности в зависимости от метода изготовления.
реферат [33,7 K], добавлен 26.01.2011Изучение методов моделирования в металлургии, понятие эксперимента и условия его проведения. Основные уравнения современной вычислительной гидрогазодинамики. Проведение моделирования нагрева одной, двух, четырех заготовок в печи высокоточного нагрева.
дипломная работа [11,6 M], добавлен 22.07.2012Сравнительный анализ переплавных агрегатов для получения специальных сталей. Основные технологические возможности переплавных процессов. Сущность электронно-лучевого нагрева. Применение вакуумно-дугового, электрошлакового и плазменно-дугового переплавов.
контрольная работа [357,4 K], добавлен 12.10.2016Обзор состава простых конструкционных сталей. Получение чугуна и легированных сталей. Характерные особенности медно-никелевых сплавов. Применение алюминиевых бронз, нейзильбера, мельхиора в народном хозяйстве. Механические свойства сплавов меди с цинком.
презентация [3,3 M], добавлен 06.04.2014Классификация инструментальных сталей. Влияние легирующих элементов на структуру и свойства штамповых сталей. Химический состав стали 4Х5МФ1С. Влияние температуры закалки на структуру и твердость материала. Оценка аустенитного зерна и износостойкости.
дипломная работа [492,5 K], добавлен 19.02.2011Закаливаемость и прокаливаемость стали. Характеристика конструкционных сталей. Влияние легирующих элементов на их технологические свойства. Термическая обработка сплавов ХВГ, У8, У13 и их структуры после нее. Выбор вида и режима термообработки детали.
курсовая работа [4,9 M], добавлен 12.01.2014
