Совершенствование анодной цементации малоуглеродистых сталей с помощью модификации состава электролита

Режимы и составы электролитов, обеспечивающие повышение толщины цементованного слоя и предела прочности малоуглеродистых сталей путем их анодной цементации. Влияние состава и концентрации компонентов электролита на теплофизические параметры нагрева.

Рубрика Производство и технологии
Вид автореферат
Язык русский
Дата добавления 10.08.2018
Размер файла 274,4 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/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Совершенствование анодной цементации малоуглеродистых сталей с помощью модификации состава электролита

05.16.01 - Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов

На правах рукописи

Кусманов Сергей Александрович

Рыбинск - 2010

Работа выполнена в Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Костромской государственный университет имени Н. А. Некрасова»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Белкин Павел Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Эпельфельд Андрей Валерьевич

кандидат технических наук, профессор Жуков Анатолий Алексеевич

Ведущая организация Костромской НИИ льняной промышленности, г. Кострома

Защита состоится 21 апреля 2010 года в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.210.03 в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П. А. Соловьева» по адресу: 152934, г. Рыбинск, Ярославская область, ул. Пушкина, 53, ауд-Г237.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Рыбинской государственной авиационной технологической академии имени П. А. Соловьева

Автореферат разослан «___» ___________ 2010 года

Ученый секретарь диссертационного совета Н.А. Каляева.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Современное развитие промышленности требует новых высокопрочных и стойких материалов. Высокие эксплуатационные характеристики многих деталей машин связаны с их поверхностными свойствами. Нагрев стальных деталей в электролитной плазме при анодном процессе позволяет осуществить высокоскоростную термическую и химико-термическую обработку, что дает возможность сократить время обработки от нескольких часов до нескольких минут. В последние годы получила определенное распространение анодная цементация малоуглеродистых и нитрозакалка среднеуглеродистых конструкционных сталей.

В качестве электролитов для анодной цементации используются водные растворы с различной концентрацией хлорида аммония и углеродсодержащих добавок. Недостатком применяемых электролитов является ограничение толщины упрочненного слоя (до 0,1 мм за 10 мин обработки), отсутствие обоснованных рекомендаций по корректировке их состава, изменяющегося в процессе эксплуатации. Следствием этого является сниженная воспроизводимость результатов упрочнения при обработке партии изделий. Поэтому дальнейшее развитие технологии анодной цементации сдерживается отсутствием обоснованных составов рабочих электролитов, предназначенных для повышения ресурса изделий из малоуглеродистых сталей с помощью анодной цементации.

Цель диссертационной работы: совершенствование анодной цементации малоуглеродистых сталей с помощью модификации состава электролита.

Для реализации данной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Определить влияние состава и концентрации компонентов электролита на теплофизические параметры нагрева и характеристики модифицированного слоя после анодной цементации.

2. Изучить химические и электрохимические процессы, протекающие в растворах электролитов, парогазовой оболочке и на поверхности анода при анодной цементации.

3. Исследовать зависимость механических свойств стальных деталей от режима науглероживания в электролитах различного состава.

4. Определить факторы, влияющие на работоспособность электролитов для цементации. Предложить методы корректировки состава электролитов.

5. Разработать технологические рекомендации по составам электролитов для анодной цементации и их использования для упрочнения изделий из конструкционных сталей.

Направление исследований: оптимизация составов электролитов для анодной цементации с целью улучшения прочностных характеристик изделий из малоуглеродистых сталей.

Методы исследований: экспериментальные данные получены на опытно-промышленных и специально созданных лабораторных установках с помощью стандартных и современных методик металлографического анализа (микроскопы METAM PB-21, Axiostar plus Zeiss, ПМТ-3), химического анализа, а также измерением механических, энергетических, гидродинамических и физико-химических параметров процесса анодной цементации.

Достоверность полученных результатов и обоснованность выводов обеспечивается независимыми методами анализа составов электролитов, современных методов анализа фазового состава и структуры модифицированных сталей, статистической обработкой экспериментальных данных, корректным применением положений теорий анодного нагрева и диффузионного насыщения и подтверждается соответствием полученных результатов ранее опубликованным данным, а также положительным результатом практической реализации результатов исследования.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Закономерности влияния состава электролита на температуру нагрева обрабатываемой детали, плотность тока и углеродный потенциал насыщающей атмосферы, позволяющие управлять характеристиками цементованных слоев.

2. Результаты исследований, доказывающие тормозящее действие поверхностного оксидного слоя и возможность уменьшения его толщины за счет усиления анодного растворения надлежащей модификацией состава рабочего электролита.

3. Комплексный механизм химических процессов в системе раствор - парогазовая оболочка - деталь-анод, позволяющий определить убыль исходных компонентов электролита, его насыщение продуктами растворения детали и разработать рекомендации по корректировке состава для обеспечения его работоспособности.

4. Режимы и составы электролитов, обеспечивающие повышение толщины цементованного слоя и предела прочности малоуглеродистых сталей путем их анодной цементации.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Показано, что влияние состава электролита на температуру нагрева и плотность тока связано с изменением его эмиссионной способности, которая определяет удельную электропроводность анодной парогазовой оболочки и величину выделяемой в ней мощности. Определены возможные температуры нагрева в электролитах изученных составов и необходимые для их достижения напряжения.

2. Обнаружено тормозящее диффузию углерода влияние поверхностного оксидного слоя, толщина которого может быть снижена усилением анодного растворения за счет увеличения содержания хлорида аммония и подбора оптимальной концентрации углеродсодержащего компонента.

3. На основании результатов эксперимента предложен механизм химических процессов при анодной цементации сталей, позволяющий определить динамику изменения состава рабочего электролита и разработать рекомендации по корректировке его состава для сохранения работоспособности. Показано, что убыль хлорида аммония в первую очередь связана с его разложением и испарением продуктов разложения из электролита и, во вторую очередь, с адсорбцией на высокодисперсных нерастворимых соединениях железа. Установлено, что присутствие органических веществ в электролите способствует увеличению нерастворимых форм железа (III), предположительно, за счет образования комплексов железа.

4. Изучены свойства различных электролитов для анодной цементации: насыщающая способность, скорость выработки, энергоемкость и стоимость компонентов. Установлено, что лимитирующим фактором выработки является испарение его летучих компонентов, в том числе воды, приводящее к убыли рабочего раствора. Определены оптимальные концентрации электролитов для анодной цементации на основе 10 %-ого раствора хлорида аммония с добавлением одного из углеродсодержащих компонентов: ацетона - 9,5 %, глицерина - 7,1 %, сахарозы - 6,1 %, этиленгликоля - 7,7 %.

Практическая полезность работы состоит в следующем:

1. Предложены эффективные составы электролитов для анодной цементации малоуглеродистых сталей, позволяющие увеличить продолжительность их эксплуатации и толщины получаемых диффузионных слоев.

2. Выявлены причины снижения работоспособности электролитов и предложены методы корректировки.

3. Разработаны технологические рекомендации по эксплуатации электролитов для упрочнения малогабаритной оснастки машин легкой промышленности.

Реализация результатов. Предложенные технологические рекомендации приняты к внедрению на предприятии ООО «ТМЗ» (г.Кострома) по результатам испытаний в промышленных условиях.

Апробация работы. Основные материалы диссертации обсуждались и докладывались на 5-й, 6-й, 7-й и 8-й Всероссийских с международным участием научно-технических конференциях «Быстрозакаленные материалы и покрытия» (Москва, 2006, 2007, 2008, 2009), II Международной научно-технической конференции «Электрохимические и электролитно-плазменные методы модификации металлических поверхностей» (Кострома, 2007), I Международной научной конференции «Современные методы в теоретической и экспериментальной электрохимии» (Плес, 2008), Международной научно-технической конференции «Ресурсо- и энергосберегающие технологии и оборудование, экологически безопасные технологии» (Минск, 2008), Международной научно-технической конференции «Новейшие достижения в области импортозамещения в химической промышленности и производстве строительных материалов и перспективы их развития» (Минск, 2009).

Публикации. По результатам научно-исследовательской работы опубликовано 11 печатных работ (1 статья и 10 тезисов научно-технических конференций).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованных источников (70 наименований), приложения, содержит 171 страницу, 45 рисунков и 14 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

электролит сталь анодный цементация

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, представлена цель и задачи исследования, изложены основные положения и результаты, выносимые на защиту и определяющие научную новизну и практическую значимость работы.

В первой главе на основе литературного обзора рассмотрен механизм явления анодного электролитного нагрева (АЭН) в водных растворах электролитов. Установлено, что парогазовая оболочка является основным тепловыделяющим элементом системы, а разогрев обрабатываемой детали-анода обусловливается прохождением тока через раствор электролита.

Произведен анализ процессов, связанных с переносом вещества и заряда из электролита через парогазовую оболочку на анод, приводящих к протеканию соответствующих электрохимических реакций. Эти реакции оказывают влияние на состав парогазовой оболочки, а также вызывают растворение материала анода.

Рассмотрены кинетика насыщения углеродом и особенности фазового состава материалов на основе железа после их анодной цементации. Проанализированы методы оценки углеродного потенциала насыщающей атмосферы и способы определения коэффициентов диффузии углерода. Показаны некоторые зависимости скорости насыщения, фазового состава, а также свойств цементованных слоев от различных параметров нагрева, которые носят локальный характер и не определяют целостную картину анодного диффузионного насыщения.

Анализ состояния вопроса показал, что имеющиеся в настоящее время составы электролитов имеют ограниченные возможности, изучены недостаточно, без анализа их эффективности, скорости выработки и оптимизации содержания их компонентов.

Во второй главе представлены описание используемой в эксперименте установки и критерии выбора составов электролита (в качестве компонентов водного раствора электролита для анодной цементации были использованы хлорид аммония в качестве электропроводящего компонента, а также ацетон, глицерин, сахароза и этиленгликоль в качестве донора углерода); описаны методики химического анализа электролитов, а также методы изучения структуры, фазового состава и механических свойств материалов после анодной цементации.

В третьей главе рассмотрено влияние состава и свойств электролита на характеристики анодной цементации.

Показано, что добавление в электролит углеродсодержащих компонентов всегда приводит к снижению температуры нагрева и плотности тока. Интенсивность снижения определяется природой органической добавки, влияющей на эмиссионную способность раствора, выделяемую в оболочке энергию и ее распределение между деталью и электролитом, и характеризует рабочий температурный диапазон электрохимико-термической обработки (ЭХТО) для каждого состава. В глицериновом и сахарозном электролитах достигаются более высокие значения температуры нагрева по сравнению с ацетоновым и этиленгликолевым при одинаковых напряжениях нагрева, что позволяет повысить температуру цементации и ускорить диффузию углерода.

Получена параболическая зависимость толщины диффузионного слоя после цементации с охлаждением в электролите от продолжительности нагрева для всех составов электролитов, что позволяет считать поверхностную концентрацию углерода величиной постоянной. Наибольшее значение толщины слоя (139±5 мкм при t = 7 мин и Т = 900 ?С) было получено после цементации в ацетоновом электролите, далее в порядке уменьшения идут глицериновый, сахарозный и этиленгликолевый электролиты. Во всех случаях использовались 10 %-е растворы электролитов по содержанию хлорида аммония и углеродсодержащего компонента.

Повышение температуры нагрева приводит к росту толщины цементованного слоя. Так, при использовании глицеринового электролита, значение толщины слоя при 1000 °С (132±5 мкм при t = 7 мин) близко к значению слоя, полученного при цементации в ацетоновом электролите при 900 °С.

Аналогичные закономерности получены после цементации с последующим охлаждением образцов на воздухе. Наибольшая толщина перлитного слоя имеет место при цементации в ацетоновом электролите, ему же соответствует наибольший углеродный потенциал, достигающий 0,9 % (рис. 1). Здесь микроструктурно выявляется цементитная сетка в поверхностной зоне слоя (рис. 2).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Глицерин образует насыщающую атмосферу с углеродным потенциалом 0,8 %, на поверхности изделия после цементации образуется сплошная перлитная зона несколько меньшей толщины по сравнению с ацетоновым электролитом. Еще меньшие значения поверхностной концентрации углерода получены в сахарозном (0,7 %) и этиленгликолевом (0,6 %) растворах, соответственно, и меньшие толщины слоев без следов сетки цементита. В поверхностном слое стали после обработки в сахарозном и этиленгликолевом электролитах обнаружены участки феррита. Поверхностная микротвердость мартенситного слоя во всех электролитах составляет 6,5-7,0 ГПа.

Выявлено, что с уменьшением концентрации хлорида аммония с 14 до 4% повышается напряжение с 160 до 280 В для 10 %-го глицеринового электролита, необходимое для достижения температуры анода 900?С. При этом наблюдается линейное уменьшение удельной электропроводности электролита от 170 до 70 мСм/см и, как следствие, понижение тока в системе. Толщина цементованного слоя также уменьшается с 35 до 55 мкм. Следовательно, истощение хлорида аммония в электролите по мере его эксплуатации будет снижать качество ЭХТО. Минимальное значение удельной мощности, выделяемой в парогазовой оболочке, наблюдается при концентрации хлорида аммония 10 % масс. Таким образом, это значение концентрации будет наиболее оптимальным с точки зрения энергопотребления.

При уменьшении концентрации углеродсодержащих компонентов в растворе с 10 до 2 % толщина слоя увеличивается для электролитов с глицерином, сахарозой и этиленгликолем, а для ацетонового электролита эта величина остается практически постоянной (рис. 3). При концентрациях менее 2 % наблюдается резкое уменьшение толщины слоя, определяющееся, вероятно, снижением насыщающей способности электролитов.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Такой характер изменения толщины диффузионного слоя можно объяснить тормозящим действием оксидного слоя. В системе анод - парогазовая оболочка протекают три основных процесса: окисление материала анода парами воды, которое приводит к формированию оксидного слоя, тормозящего диффузию углерода, анодное растворение оксидного слоя, пропорциональное плотности ток, и диффузия углерода.

С разбавлением растворов наблюдается увеличение значения тока (за счет уменьшения концентрации диэлектриков), что способствует усилению процесса растворения поверхностного оксидного слоя, увеличению доступных для диффузии дислокаций и пор кристаллической решетки и, как следствие, повышению скорости диффузии углерода. Толщина оксидного слоя определяется продолжительностью и температурой нагрева. Этим объясняется различие числовых значений коэффициента диффузии углерода в сталь при анодной цементации для растворов, содержащих различные углеродсодержащие компоненты.

Показано, что анодная цементация образцов из стали 10 позволяет улучшить условный предел прочности от 420±20 до 930±50 МПа, не изменяя предел текучести, при уменьшении относительного удлинения от 0,158±0,002 до 0,028±0,002, и не ухудшая вязкость материала в сравнении с традиционным способом термической обработки.

Четвертая глава посвящена разработке составов электролитов для анодной цементации и технологических рекомендаций по их использованию. В главе приводятся результаты изучения изменения состава рабочих электролитов при анодной цементации, работоспособности электролитов, оптимизации составов и способов их корректировки в процессе ЭХТО.

Исследование химических и электрохимических процессов при анодной цементации, определяющих реализацию АЭН и выработку электролита позволило установить ряд закономерностей. Незначительная убыль хлорид ионов - основного переносчика заряда, связана с их удалением из парогазовой оболочки, в то время как ионы аммония интенсивно испаряются с поверхности электролита. Наличие органических веществ в составе электролита способствует уменьшению гидроксида железа (III), предположительно, за счет образования комплексных соединений. Накопление растворимой и нерастворимой форм железа (III) в растворе при растворении анода, удаление из него ионов аммония - компонента, обеспечивающего электропроводность, а также изменение рН среды раствора являются взаимозависимыми процессами. Это определяет комплексное влияние химических процессов на анодный процесс.

Рассмотрено влияние выработки электролита на некоторые характеристики анодной цементации с целью выявления эксплутационных параметров составов электролитов.

Показано, что в процессе эксплуатации электролита происходит уменьшение его объема вследствие испарения летучих компонентов со средней скоростью 0,06 л/ч для установки с исходным объемом раствора 3 л до его минимального значения - 2,4 л, необходимого для циркуляции электролита в установке.

Температура нагрева, которая является одним из определяющих факторов реализации анодной цементации, изменяется различно для каждого состава в процессе эксплуатации электролита. Для глицеринового электролита наблюдается незначительное увеличение средней температуры (с 910±10 до 945±10 ?С при прохождении заряда 22 А•ч/л), в то время как для остальных составов она уменьшается, но не достигает своего минимального значения для эффективной анодной цементации (800 ?С) при прохождении электричества 18 А•ч/л для сахарозного, 23 А•ч/л для этиленгликолевого и 28 А•ч/л для ацетонового электролитов.

Изменение плотности тока в системе коррелирует с изменениями удельной электропроводности растворов по мере их эксплуатации, которая определяется интенсивностью испарения летучих компонентов электролита. Ацетон испаряется быстрее воды из-за низкой температуры кипения, что приводит к уменьшению концентрации диэлектриков в растворе и увеличению электропроводности. Наоборот, в растворе с сахарозой ее концентрация увеличивается.

В главе 3 было показано, что 2 %-ые составы позволяют получить наибольшую толщину цементованного слоя, ниже этого значения толщина слоя значительно уменьшается. Таким образом, значение концентрации углеродсодержащего компонента - 2 % близко к предельному. В процессе эксплуатации исследуемых электролитов уменьшение концентрации углеродсодержащих компонентов не превысило предела насыщающей способности. Толщина цементованного слоя за указанное время эксплуатации электролита уменьшается для глицеринового на 10 %, ацетонового на 7 %, для сахарозного не изменяется, а для этиленгликолевого увеличивается на 20 %. Таким образом, установлено, что лимитирующим фактором выработки электролита является испарение его летучих компонентов.

На основании проведенных исследований были определены некоторые рекомендации по использованию каждого состава электролита:

- Электролиты с ацетоном и глицерином имеют высокую насыщающую способность, их целесообразно использовать для получения цементованных слоев наибольшей толщины. Из-за интенсивного испарения ацетона требуется его большее количество в электролите, применение этого состава целесообразно при экстренном ремонте небольших партий деталей. Электролиты с данными компонентами наиболее предпочтительны с точки зрения энергопотребления (табл. 1).

- Сахарозный электролит обладает меньшей насыщающей способностью, но медленная убыль сахарозы и ее низкая стоимость позволяют использовать данный состав в массовом производстве.

- При эксплуатации этиленгликолевого электролита увеличивается толщина цементованного слоя, что также позволяет его использовать в непрерывном массовом производстве.

- Несмотря на высокие показатели толщины слоев при 2 %-ой концентрации в производстве допустимо использовать электролиты большей концентрации для увеличения их ресурса. 2 %-е растворы можно использовать для разовой обработки.

С учетом линейной скорости испарения общего объема электролита и насыщающего компонента были определены оптимальные составы для анодной цементации (табл. 1). При таких концентрациях углеродсодержащих компонентов одновременно наступает достижение порога насыщающей способности электролита и его минимального объема в установке.

Таблица 1. Режимы и результат цементации в различных составах электролитов с учетом потребляемой мощности

Состав электролита, % масс.

Напряжение, В

Продолжительность обработки, мин

Толщина мартенситного слоя, мкм

Потребляемая мощность, кВт/см2

Ацетон - 9,5

Хлорид аммония - 10

Вода - остальное

170

190

210

250

3

7

10

10

50

100

150

180

0,285

Глицерин - 7,1

Хлорид аммония - 10

Вода - остальное

175

210

210

240

3

7

10

10

50

100

150

180

0,320

Сахароза - 6,1

Хлорид аммония - 10

Вода - остальное

195

225

250

3

7

10

50

100

150

0,357

Этиленгликоль - 7,7

Хлорид аммония - 10

Вода - остальное

180

250

240

7

7

10

25

50

75

0,354

В качестве корректирующего действия с учетом испарения общего объема электролита рекомендуется после одной рабочей смены, не превышающей 10 часов непрерывной работы электролита, добавить углеродсодержащий компонент до исходной концентрации в электролите и воды до исходного объема в установке. По мере насыщения раствора нерастворимым гидроксидом железа (III) раствор следует фильтровать.

Разработан, испытан и внедрен на предприятии ООО «ТМЗ» (г. Кострома) технологический процесс цементации колонок наклонных с последующей закалкой, позволяющий значительно повысить твердость и износостойкость деталей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе выполнения диссертационной работы получены новые сведения о механизме анодной цементации в водных электролитах и разработаны рекомендации по использованию известных и предложенных составов рабочих электролитов. Полученные результаты можно представить следующими выводами.

1. Показана возможность увеличения толщины упрочненного слоя на стали 10 от 80 до 160 мкм за 10 мин обработки и условного предела прочности от 420±20 до 930±50 МПа в процессе анодной цементации изменением состава электролита и режимов насыщения без снижения ударной вязкости и без увеличения затрат энергии и химреактивов.

2. Обнаружено, что наибольшие цементованные слои на малоуглеродистых сталях образуются в электролитах, содержащих ацетон (углеродный потенциал 0,9 %) и глицерин (0,8 %). Показана возможность получения упрочненных слоев до 40-80 мкм за 7 мин насыщения в электролитах, содержащих сахарозу (углеродный потенциал 0,7 %) и этиленгликоль (0,6 %).

3. Обнаружены особенности нагрева деталей в электролитах с различными органическими соединениями, требующие корректировки режимов упрочнения. Установлено, что снижение температуры нагрева и плотности тока связано с уменьшением эмиссионной способности поверхности электролита, электропроводности парогазовой оболочки и, вследствие этого, уменьшением выделяемой в оболочке мощности. Второй возможной причиной может быть увеличение толщины теплового пограничного слоя в электролитах с повышенной вязкостью, что способствует росту доли тепла, поступающего из оболочки в образец-анод.

4. Выявлена специфика анодной цементации в водных электролитах, заключающаяся в одновременном протекании процессов окисления и анодного растворения образца-анода. Установлено, что с повышением концентрации хлорида аммония усиливается интенсивность диффузии углерода в сталь и увеличивается толщина образующегося цементованного слоя благодаря анодному растворению, уменьшающего толщину тормозящего диффузию оксидного слоя. Показано, что наибольшее значение толщины мартенситного слоя после цементации стали 20 с последующей закалкой наблюдается при концентрации углеродсодержащих компонентов 2 % масс. Меньшие концентрации не обеспечивают требуемую насыщающую способность электролитов, при больших концентрациях снижается ток, ослабляется анодное растворение, увеличивается толщина оксидного слоя и уменьшается толщина цементованного слоя.

5. Установлено, что в процессе анодной цементации происходит уменьшение количества исходных компонентов раствора электролита и накопление в нем продуктов растворения анода, преимущественно ионов, а также окси- и гидроксиформ железа (III). Показано, что убыль хлорида аммония связана преимущественно с его термическим разложением вблизи парогазовой оболочки и испарением продуктов разложения из раствора, а также с адсорбцией хлорида аммония на высокодисперсных нерастворимых соединениях железа. Наличие органических веществ в составе электролита способствует увеличению доли растворимых форм железа (III), предположительно, за счет образования комплексов железа.

6. Выявлены особенности различных электролитов для анодной цементации, отличающиеся насыщающей способностью, скоростью выработки, энергоемкостью, и стоимостью компонентов. Разработаны технологические рекомендации по использованию электролитов различных составов для анодной цементации. Установлено, что лимитирующим фактором выработки электролита является испарение его летучих компонентов, в том числе воды, приводящее к убыли рабочего раствора. Определены оптимальные концентрации электролитов для анодной цементации на основе 10 %-го раствора хлорида аммония с добавлением одного из углеродсодержащих компонентов: ацетона - 9,5 %, глицерина - 7,1 %, сахарозы - 6,1 %, этиленгликоля - 7,7 %. Предложены корректирующие действия, основанные на добавлении углеродсодержащего компонента и воды до исходного объема и концентрации.

7. Разработана, испытана и внедрена на ООО «ТМЗ» (г. Кострома) технология анодной цементации колонок наклонных для пресс-форм, предназначенных для изготовления напольного покрытия, устанавливаемых на термопласт-автомат марки 3KS-22000. Цементация колонок в электролите с глицерином (10 %) и хлоридом аммония (10 %) в течение 5 минут при температуре 850°С с последующей закалкой в том же электролите обеспечивает твердость поверхности не ниже 65-70 HRC и увеличивает ресурс работы в 4 раза по сравнению с контрольными, упрочненных до 52-55 HRC объемной закалкой с последующим низким отпуском.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Дьяков, И. Г. Динамика выработки электролита при анодном электролитном нагреве в условиях естественной конвекции [Текст] / И. Г. Дьяков, С. А. Кусманов, А. Р. Наумов, П. Н. Белкин // Электрохимические и электролитно-плазменные методы модификации металлических поверхностей: мат. II Международной научно-технической конференции: тез. докл. - Кострома: КГУ им. Н. А. Некрасова; М.: МАТИ, 2007. - С. 196-203.

2 Кусманов, С. А. Особенности анодной цементации сталей в водных электролитах [Текст] / С. А. Кусманов, И. Г. Дьяков // Современные методы в теоретической и экспериментальной электрохимии: тез. докл. науч. конф. - Плес: ИГХТУ, 2008. - С.31.

3 Кусманов, С. А. Влияние изменения состава электролита на толщину цементованного слоя [Текст] / С. А. Кусманов, И. Г. Дьяков, П. Н. Белкин // Ресурсо- и энергосберегающие технологии и оборудование, экологически безопасные технологии: материалы Международной научно-технической конференции: тез. докл. - Минск: БГТУ, 2008. - Ч. 1. - С. 273-275.

4 Белкин, П. Н. Влияние концентрации компонентов электролита на параметры цементованного слоя [Текст] / П. Н. Белкин, И. Г. Дьяков, С. А. Кусманов // Быстрозакаленные материалы и покрытия: труды 7-й Всероссийской с международным участием научно-технической конференции: тез. докл. - М.: МАТИ, 2008. - С. 50-54.

5 Кусманов, С. А. Разработка эффективных составов электролитов для анодной цементации и рекомендации по их эксплуатации [Текст] / С. А. Кусманов, И. Г. Дьяков, П. Н. Белкин // Новейшие достижения в области импортозамещения в химической промышленности и производстве строительных материалов и перспективы их развития: материалы Международной научно-технической конференции: тез. докл. - Минск: БГТУ, 2009. - Ч. 1. - С. 155-158.

6 Кусманов, С. А. Повышение эффективности электрохимико-термической цементации путем модификации состава электролита [Текст] / С. А. Кусманов, И. Г. Дьяков, П. Н. Белкин // Быстрозакаленные материалы и покрытия: труды 8-й Всероссийской с международным участием научно-технической конференции: тез. докл. - М.: МАТИ, 2009. - С. 119-122.

7 Кусманов, С. А. Влияние углеродсодержащих компонентов электролита на характеристики электрохимико-термической цементации [Текст] / С. А. Кусманов, И. Г. Дьяков, П. Н. Белкин // Вопросы материаловедения. - 2009. - №4(60). - С. 7-14.

Размещено на Allbest.ur


Подобные документы

  • Применение поверхностной закалки с индукционным нагревом. Стадии химико-термической обработки стали. Технология цементации твердым карбюризатором, газовой цементации и азотирования. Термическая обработка после цементации и свойства цементованных деталей.

    презентация [309,5 K], добавлен 29.09.2013

  • Классификация, свойства, применение, маркировка углеродистых и легированных сталей. Влияние углерода и примесей на их свойства. Термическая обработка сплава 30ХГСА. Измерение твёрдости методом Роквелла. Влияние легирующих элементов на рост зерна стали.

    дипломная работа [761,3 K], добавлен 09.07.2015

  • Технология цементации изделий и режим их термической обработки, микроструктура цементованного слоя, его глубина. Назначение цементации и последующей термической обработки. Диссоциация. Абсорбция. Диффузия. Закалка. Предел выносливости изделий.

    лабораторная работа [105,0 K], добавлен 05.01.2009

  • Повышение механических свойств стали путем введения в нее легирующих элементов. Классификация стали в зависимости от химического состава. Особенности сварки углеродистых и легированных сталей. Причины возникновения трещин. Типы применяемых электродов.

    курсовая работа [33,2 K], добавлен 06.04.2012

  • Акустическая эмиссия: ее основные параметры, понятия и определения. Методы выделения сигналов АЭ на фоне помех. Методика электролитического наводороживания металлических образцов. Назначение прибора АФ-15. Источники акустической эмиссии в металлах.

    курсовая работа [201,5 K], добавлен 23.07.2008

  • Классификация углеродистых сталей по назначению и качеству. Направления исследования превращения в сплавах системы железо–цементит и сталей различного состава в равновесном состоянии. Определение содержания углерода в исследуемых сталях и их марки.

    лабораторная работа [1,3 M], добавлен 17.11.2013

  • Схема строения стального слитка. Влияние углерода и легирующих элементов на положение мартенситных точек. Достоинства углеродистых качественных сталей. Назначение синтетических защитных покрытий подвижного состава. Процесс закалки быстрорежущих сталей.

    контрольная работа [1,6 M], добавлен 29.03.2010

  • Термическая обработка чугуна: понятие и виды. Микроструктура и свойства сталей после химико-термической обработки: цементация и азотирование. Зависимость твердости от содержания углерода по глубине цементованного слоя. Распределение азота по толщине слоя.

    реферат [541,9 K], добавлен 26.06.2012

  • Обработка поверхностей инструментальной оснастки лазерным излучением. Структурные составляющие модифицированного слоя легированных сталей. Изменение скорости лазерной обработки поверхностного слоя. Распределение микротвердости в поверхностном слое.

    статья [602,6 K], добавлен 29.06.2015

  • Рассмотрение сущности и параметров процесса цементации. Общая характеристика, применение легированных сталей. Литье по выплавляемым моделям и в оболочковые формы. Производственный процесс машиностроительства. Тепловые явления при резании металлов.

    контрольная работа [1020,7 K], добавлен 16.10.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.