Варгасов Пестов_Обработка поверхности

101

6.7. Нанокомпозитные покрытия

В составе нанокомпозитных покрытий наносятся различные материалы (например, титан, алюминий и кремний). Они не могут быть смешаны. Две различные фазы присутствуют в плазме и, в результате, нанокристаллический TiAlN оказывается внедренным в аморфную матрицу Si3N4 (рис. 6.12). Такая структура обеспечивает крайне высокую твердость(40–50 ГПа), которая сохраняется и при высоких температурах (до 1000°С) даже при небольшом содержании алюминия (50%).

Рис. 6.12. Структура нанокомпозитного покрытия.

Такие характеристики крайне важны при высокопроизводительной обработке без СОЖ. Дальнейшее улучшение свойств такого покрытия возможно, если нанокомпозитное покрытие наносится еще и по нанослойному методу. Периодичность слоев в этом случае составляет около 35 ангстрем.

6.8. Хром-алмазные покрытия

Технология хромирования с применением кластерных наноалмазов детонационного синтеза разработана на основе широко распространенного метода электролитического хромирования, с введением в состав электролита коллоидного раствора кластерного (ультрадисперсного) наноалмаза, который изменил механизм осаждения металла. Структура такого покрытия значительно улучшает адгезию хрома и копирует микрорельеф поверхности, что увеличивает предельные напряжения сдвигового отрыва от основы. Наноалмазы, размером 4-6 нм, имеют

102

свойство осаждаться вместе с металлом из растворов солей при электрохимическом и химическом восстановлении. В результате образовывается двухфазное композиционное электрохимическое покрытие: слой хрома, в который внедрены дисперсные частицы наноалмазов. Эти алмазы по форме близки к сфере или овалу, и состоят из твердого инертного ядра, покрытого химически активной оболочкой. В зависимости от того, какие вещества выбираются в качестве оболочек, состава электролита и нюансов технологического процесса, возможно получение покрытий с различными заданными свойствами. Такое покрытие по износостойкости в 2-6 раз надежнее по сравнению с обычным твёрдым хромированием, его микротвёрдость - 1400 HV, при толщине покрытия от 0,5 до 500 мкм. Основой могут служить любые инструментальные, углеродистые, штамповые стали, чугун, медь, латунь.

Список дополнительной литературы

1.Материаловедение и технология металлов: учебник для студентов машиностроительных спец. вузов/ Г.П. Фетисов, М.Г. Карпман, В.М.Матюшин и др. – М: Высшая школа, 2001, 638 с.

2.Н.Р. Варгасов Основы материаловедения для кораблестроения и океанотехники: учебное пособие. Северодвинск: Севмашвтуз, 2009, 251 с.

3.Материаловедение для машиностроения: Шмид-Томас К.Г. Справочник (пер. с нем. Под ред. В.А. Скуднова). – М.: Металлургия, 1995, 512 с.

4.Любимов В.В. Защитные покрытия изделий. Справочник конструктора. – М.: Машиностроение, 1985, 216 с.

5.Мацевитый В.М., Борушко М.С., Береснев В.М., Романова Л.М., Удовенко Е.С. Структура и механические свойства вакуумноплазменных покрытий TiCN // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия.– № 3.–1984.

6.Волин Э.М. Ионно-плазменные методы получения износостойких покрытий (Обзор зарубежной литературы за 1979-1983 гг.) // Технология легких сплавов.№ 10.1984.

7.Заявка 20935 Англия. Механические свойства пленок нитрида титана. Плазменное осаждение пленок нитрида титана / Мюзил Дж., Вискожид Дж., Баснер Р., Уэллер Ф. Опубл. 1985.

8.Третьяков И.П., Верещака А.С. Режущие инструменты с износостойкими покрытиями. – Москва: Машиностроение, 1986.

103

9.Белый А.В., Карпенко Г.Д., Мышкин Н.К. Структура и методы формирования износостойких поверхностных слоев. – Москва: Машиностроение, 1991.

10.Табаков В.П. Применение покрытий на основе карбонитрида титана для повышения стойкости режущего инструмента // Станки и инструменты. № 11. 1991.

11.Карпов Ю.И., Чижмаков М.Б. Особенности формирования покрытий Ti (N,C) на твердосплавных пластинах // Вестник машино-

строения. – № 3.– 1992.

12.Фукс-Рабинович Г.С. Особенности структуры и свойств комбинированных покрытий для режущего инструмента // Трение и износ. 1994. 15. № 6. С.994.

13.Булатов В.П., Гинзбург Б.М., Козырев Ю.П., Красный В.А., Седаков Е.Б., Кузнецов В.Г. Влияние режимов вакуумно-дугового напыления на износостойкость карбидо-титановых покрытий. Там же.

С.1009.

14.Гнесин Г.Г., Фоменко С.Н. Износостойкие покрытия на инструментальных материалах (обзор) // Порошковая металлургия. – 1996. –

№ 9-10. С.17 26.

104

Приложение 1

Задания для контрольной работы

1.Упрочнение поверхности деталей методами пластического деформирования.

2.Влияние режимов обработки резанием на структуру и свойства поверхности.

3.Атомно-кристаллическое строение поверхности деталей.

4.Дефекты структуры поверхности деталей.

5.Влияние режимов обработки на шероховатость поверхности.

6.Изнашивание поверхности деталей.

7.Влияние обработки на формирование остаточных напряжений в поверхностном слое детали.

8.Хрупкое и пластическое разрушение деталей.

9.Химико-термическая обработка поверхности.

10.Упрочнение поверхности методами термической обработки.

11.Наплавка и напыление упрочняющих покрытий на поверхности деталей.

12.Создание защитных покрытий поверхностей деталей.

13.Физические методы нанесения защитных покрытий.

14.Химические методы нанесения защитных покрытий.

15.Свойства карбидных и нитридных покрытий режущего инструмента.

16.Наноструктурные покрытия деталей и инструмента.

17.Ультразвуковая ударная обработка поверхности детали.

18.Нанесение металлических и оксидных покрытий.

19.Свойства и технология нанесения лакокрасочных покрытий.

105

Оглавление

Введение………………………………………………………..…..3

Часть I. Строение и свойства поверхности

1.Строение поверхности материалов……………………..……4

1.1.Межатомное взаимодействие……………………………..…..4

1.2.Кристаллическая структура материалов………………..….....8

1.3.Дефекты кристаллического строения………………….…….11

1.4.Структура поверхности………………………………….……16

2.Формирование поверхностного слоя при обработке….…..19

2.1.Упрочнение поверхностного слоя при обработке резанием.19

2.2.Остаточные напряжения в поверхностном слое………….…21

2.3.Шероховатость поверхности……………………………..…...23

3.Основы теории прочности твердых тел……………….…... 28

3.1.Хрупкое разрушение……………………………………….….28

3.2.Пластическое разрушение………………………………….…31

3.3 Усталостное разрушение………………………………….…...34

3.4.Изнашивание деталей машин………………………………....37

Часть II. Технологии обработки поверхности

4.Упрочнение поверхности деталей машин……………….…..41

4.1.Упрочнение методами пластического деформирования…....42

4.2.Химико-термическая обработка………………………….…...48

4.3.Поверхностная закалка…………………………………….…..58

4.4.Наплавка и напыление……………………………………..…..60

5. Защитные покрытия деталей……………………………...…..67

5.1.Технология металлических и оксидных покрытий…….….…71

5.2.Лакокрасочные покрытия……………………………….……..75 Список дополнительной литературы………………………..…….78

6. Износостойкие покрытия инструмента……………….….….79

6.1.Основные положения…………………………………….…….79

6.2.Соединения, используемые в качестве покрытий………….…80

6.3.Технологии нанесения покрытий………………………….…85

6.4.Установки для нанесения покрытий методом CVD………....90

6.5.Установки для нанесения покрытий методом PVD……..…...92

6.6.Наноструктурные покрытия высокопроизводительного инст-

румента………………………………………………..………..99

6.7.Нанокомпозитные покрытия…………………………...……101

6.8.Хром-алмазные покрытия………………………….…..…….102

Список дополнительной литературы…………………….………103

106

Приложение 1. Задания для контрольной работы…………..104

Оглавление………………………………………………………..105

Варгасов Николай Рафаилович Пестов Николай Алексадрович Технология обработки поверхности деталей

Учебное пособие

Компьютерный набор и верстка - Подготовка к печати –

107

Редакционно-издательский отдел Севмашвтуза 164500, Северодвинск, ул. Воронина, 6