- •Конспект лекций по дисциплине «Поверхностные физико-химические процессы»
- •Мариуполь - 2012 .
- •Введение
- •1. Выбор и технологическое обеспечение параметров поверхностного слоя деталей машин для заданных эксплуатационных свойств
- •Износ и испытания на износостойкость
- •3. Основные виды износа.
- •4. Упрочняющие фазы.
- •Интерметаллиды.
- •Упрочняющие фазы металлоидного типа.
- •Карбиды.
- •Принципы карбидообразования.
- •Бориды.
- •Нитриды.
- •Оксиды.
- •5. Факторы, определяющие качество поверхностного слоя.
- •5.1. Физическое состояние поверхности материала.
- •Геометрия неровностей поверхностного слоя.
- •5.3. Напряжённость поверхностного слоя.
- •6. Общая характеристика технологических методов обеспечения заданных параметров поверхностного слоя
- •Классификация технологических методов обработки поверхностного слоя деталей машин.
- •7. Упрочнение поверхностным пластическим деформированием
- •8. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез.
- •9. Теоретические основы химико-термической обработки.
- •10. Цементация
- •11. Азотирование.
- •12. Цианирование и нитроцементация.
- •13. Диффузионная металлизация
- •Алитирование
- •Силицирование
- •Хромирование
- •Борирование
- •Титанирование
- •Факторы, определяющие качество поверхностного слоя.
- •Теоретические основы химико-термической обработки.
Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины
Приазовский государственный технический университет
Кафедра металлургии и технологии сварочного производства
Составитель: Алистратов В.Н.
Конспект лекций по дисциплине «Поверхностные физико-химические процессы»
галузь знань: 0505 – Машинобудування та матеріалообробка,
напрям підготовки: 6.050504– зварювання,
ОКР «бакалавр»
Мариуполь - 2012 .
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
Введение. 3
Выбор параметров поверхностного слоя деталей с учётом 4 заданных условий эксплуатации и технологического обеспечения.
Износ и испытания на износостойкость. 6
Основные виды износа. 8
Упрочняющие фазы. 9
5. Факторы, определяющие качество поверхностного слоя. 13
Общая характеристика технологических методов обеспечения заданных параметров поверхностного слоя. 17
Упрочнение поверхностным деформированием . 18
Самораспространяющийся высокотемпературный синтез. 19
Теоретические основы химико-термической обработки. 20
Цементация. 21
Азотирование. 23
Цианирование и нитроцементация. 24
Диффузионная металлизация. 25
Рекомендуемая литература 28
Введение
Курс «Поверхностные физико-химические процессы» является общетехнической дисциплиной, которая знайомит с теоретическими основами процессов протекающих при эксплуатации деталей машин и механизмов , а также теоретическими основами и технологией получения заданих свойств поверхностей, дает возможность обосновано их вибирать, определять безопасные условия проведения работ.
Наружный слой детали с измененными структурой, фазовым и химическим составом по сравнению с основным металлом, из которого изготовлена деталь, называется поверхностным слоем. Внешняя поверхность слоя граничит с окружающей средой или с сопряженной деталью.
Одной из важнейших задач при обеспечении качества выпускаемых и ремонтируемых машин является повышение эксплуатационных показателей их качества. Эти показатели в значительной мере определяются параметрами качества поверхностного слоя. Это подтверждается и тем, что до 70% и более причин выхода из строя машин и механизмов связано с изнашиванием их деталей. Известно, что износ зависит от многих параметров качества поверхностного слоя. Поэтому специалист должен знать возможности управления комплексом этих параметров, включая геометрические, механические, физические, химические и структурные свойства.
В мировом современном машиностроении сложилось приоритетное направление - поверхностное упрочнение и нанесение упрочняющих защитных покрытий, получившее общее наименование «инженерия поверхности» (surface engineering). Применение поверхностных упрочняющих технологий позволяет повысить долговечность деталей машин в 2... 100 раз, снижая при этом расход топлива, обеспечивая возможность интенсификации многих производственных процессов.
Проблема исследования поверхности является одной из центральных научных проблем материаловедения. Уровень знаний о структуре, составе и свойствах свободных поверхностей и поверхностей раздела, о процессах и явлениях, протекающих на этих поверхностях и составляющих содержание фундаментальных проблем физико-химии поверхности, обусловливает возможность успешного развития прикладных исследований по разработке новых материалов, созданию новых машин и приборов и технологических процессов.
В последние десятилетия установлено резко специфическое влияние и особая роль поверхностных слоев в процессах хрупкого и усталостного разрушения, ползучести, трения и износа, схватывания материалов и др. В работах А.Ф. Иоффе, А.В. Степанова, П.А. Ребиндера, Н.Н. Давиденкова, И.А. Одинга, И. Крамера, М.Х. Шоршорова, В.П. Алехина, А. Вествуда, Е. Махлина, Т. Судзуки, Е. Махерауха, К. Сумино и др. отмечается существенное влияние поверхности на величину и форму проявления предела текучести, а также на общий характер кривой напряжение - деформация и различные стадии деформационного упрочнения. Начальные акты пластического течения, как правило, связаны с поверхностными слоями кристалла
Наглядным примером служат прокатные валки. Валки горячей прокатки в работе подвержены разнообразным по характеру и величине воздействиям: нагреваются от прокатываемого металла и охлаждаются водой и воздухом, испытывают большие удельные давления и напряжения от изгиба и кручения и др. Работа валков в таких условиях приводит к их износу, который проявляется в искажении формы рабочей поверхности бочки валка или калибра, в уменьшении диаметра и образовании сетки трещин с последовательным выкрашиванием частиц поверхностного слоя. Определение основных причин, вызывающих разрушение рабочей поверхности, позволит прогнозировать долговечность и надежность прокатных валков при работе в условиях термоциклического воздействия, а также наметить пути эффективного повышения их стойкости. Внедрение упрочняющих технологий позволит решать сложные вопросы повышения устойчивости процесса прокатки за счет обеспечения условий равноизнашивания валков по длине бочки.