- •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.
Принципы карбидообразования.
1. Для получения карбидной фазы, состоящей из наиболее легированных карбидов, отношение содержания каждого из карбидообразующих элементов к углероду должно достигать определенных характерных значений.
2. В неравновесных условиях при сварке и наплавке карбиды образуются при атомарном отношении Ме/С большем, чем в равновесных условиях (Cr/C ≥ 4,5; W/C ≥ 1,5; Mo/C ≥ 1,5; V/C ≥ 1).
3. Характерное отношение Ме/С, при котором образуется тот или иной карбид в сложнолегированном сплаве, может несколько отличаться от отношения Ме/С, при котором этот же карбид возникает в сплаве с одним легирующим элементом. Это связано со способностью карбидообразующих элементов замещать часть металлических атомов в решетках других карбидов, меняя их стойкость.
4. При наличии нескольких карбидообразующих элементов в наплавленном металле, в случае если атомное содержание карбидообразующих элементов является близким, в первую очередь образуются карбиды элементов, обладающих наибольшим сродством к углероду.
5. Если содержание элемента с меньшим сродством к углероду значительно превосходит содержание элемента с большим сродством к углероду, то образуются карбиды того элемента, которого содержится большее количество (в атомарных процентах).
Бориды.
Боридами называются химические соединения металлов с бором. Большинство боридов представляют собой соединения с кубической, гексагональной, орторомбической кристаллической решеткой.
Бориды характеризуются высокой твердостью и термостойкостью, коррозионной стойкостью в ряде агрессивных сред. Свойства некоторых боридов представлены в таблице 4.3.
Таблица 4.3. Свойства боридов.
-
Борид
VB
TiB
MoB
Температура плавления,
Т , °С
2600
2940
2600
Твердость,
HRA
83
86
90
С нагревом возможен переход из высших соединений в низшие, а также возможна диссоциация.
Для повышения пластичности содержащих бориды покрытий вводят матричный компонент.
Нитриды.
Нитридами называются химические соединения металлов с азотом.
Большинство нитридов представляют собой фазы внедрения с плотной кубической или гексагональной кристаллической решеткой
Нитриды характеризуются высокой твердостью, коррозионной стойкостью и жаростойкостью. Свойства некоторых нитридов представлены в таблице 4.4.
Таблица 4.4. Свойства нитридов.
-
Нитрид
ZrN
NbN
TiN
Температура плавления,
Т , °С
2980
2300
2950
Твердость,
HRA
84
86
88,8
Большинство нитридов обладает высокой температурой плавления, однако возможна диссоциация при нагреве.
(MeN) = Me + ½ N
Для повышения пластичности содержащих нитриды покрытий вводят матричный компонент.