Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Исследование структуры и фазовых превращений при электрокристаллизации и термической обработке сплавов на основе железа

Диссертация: Исследование структуры и фазовых превращений при электрокристаллизации и термической обработке сплавов на основе железа
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Однако для придания деталям повышенной твердости, износостойкости и других требуемых механических и эксплуатационных характеристик необходимо иметь четкие и по возможности более полные представления о структуре электролитических сплавов, которая является связующим звеном между задаваемыми условиями осаждения и свойствами покрытий, но заметно отличается от структуры сплавов, полученных… Читать ещё >

Исследование структуры и фазовых превращений при электрокристаллизации и термической обработке сплавов на основе железа (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
    • 1. 1. Особенности структуры электролитических сплавов
      • 1. 1. 1. Структурная и концентрационная неоднородность
      • 1. 1. 2. Дефекты кристаллического строения
      • 1. 1. 3. Дисперсность покрытий
      • 1. 1. 4. Неравновесность фазового состава
    • 1. 2. Термическая обработка электролитических сплавов
    • 1. 3. Цель и задачи исследования
  • ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
    • 2. 1. Получение электролитических сплавов
    • 2. 2. Механические свойства
      • 2. 2. 1. Определение твердости
      • 2. 2. 2. Испытание на растяжение
      • 2. 2. 3. Определение вязкости разрушения (трещиностойкости)
      • 2. 2. 4. Оценка конструктивной прочности
    • 2. 3. Измерение электрического сопротивления
    • 2. 4. Просвечивающая электронная микроскопия
    • 2. 5. Рентгеноструктурный анализ
    • 2. 6. Ядерный гамма-резонанс
  • ГЛАВА 3. НЕРАВНОВЕСНОСТЬ ФАЗОВОГО СОСТАВА ЭЛЕК ТРООСАЖДЕННЫХ СПЛАВОВ
    • 3. 1. Влияние содержания легирующего элемента на фазовый состав сплавов
    • 3. 2. Влияние режимов электроосаждения на фазовый состав сплавов
  • ГЛАВА 4. ОТЖИГ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ СПЛАВОВ
    • 4. 1. Гомогенизационный отжиг
    • 4. 2. Гетерогенизационный отжиг
    • 4. 3. Реализация результатов работы
  • ВЫВОДЫ

Вопросы экономии металлов, борьбы с коррозией и износом деталей машин приобретают все большую актуальность. Традиционные конструкционные материалы в условиях увеличения рабочих скоростей и нагрузок, воздействия агрессивных сред и температур не обеспечивают надежности и долговечности оборудования. Решение этих вопросов связано с изменением свойств поверхностных слоев изделий, и прежде всего за счет нанесения функциональных металлических покрытий на детали машин.

Среди разнообразных способов нанесения покрытий наибольшее распространение в машиностроении, нефтегазодобывающей промышленности, на транспорте, в приборостроении, в радиоэлектронике и других отраслях получил метод электролитического осаждения металлов и сплавов, что обусловлено сравнительной простотой процесса электроосаждения, низкой себестоимостью, доступностью контроля и автоматизации и практически неограниченными возможностями варьирования свойствами осаждаемых покрытий.

Для того, чтобы получать покрытия, обладающие оптимальными для каждого конкретного случая характеристиками, наиболее целесообразно использовать электролитические сплавы, диапазон свойств которых значительно шире, чем у электроосажденных металлов. Перспективными для применения в различных отраслях промышленности могут быть электролитические сплавы на основе железа, обладающие более разнообразными свойствами, чем чистое железо, применяемое для восстановления изношенных поверхностей деталей.

Восстановление деталей является эффективным методом, позволяющим успешно решать проблему запасных частей. Детали, отработавшие один цикл эксплуатации, в большинстве своем пригодны для восстановления и дальнейшей работы. На восстановление деталей расходуется меньше металла, электроэнергии и труда, чем для изготовления новых. Себестоимость большинства восстановленных деталей не превышает 10−30% себестоимости новых. 5.

Однако для придания деталям повышенной твердости, износостойкости и других требуемых механических и эксплуатационных характеристик необходимо иметь четкие и по возможности более полные представления о структуре электролитических сплавов, которая является связующим звеном между задаваемыми условиями осаждения и свойствами покрытий, но заметно отличается от структуры сплавов, полученных металлургическим путем. До настоящего времени остаются практически не реализованными резервы, связанные с улучшением термообработкой функциональных характеристик покрытий деталей электролитическими сплавами.

Следовательно, изучение влияния режимов электроосаждения и последующей термической обработки на структуру и фазовый состав электроосаж-денных сплавов представляет теоретический и практический интерес.

Именно этому вопросу посвящена данная работа, выполненная в рамках Федеральной целевой программы «Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки на 1997;2000 г. г.» и при поддержке грантов Министерства образования Российской Федерации. 6.

ВЫВОДЫ.

1. Показано, что по мере отклонений условий электрокристаллизации от термодинамически равновесных степень неравновесности формируемой структуры осадка возрастает в последовательности: структурная — концентрационная — фазовая. Структурная неравновесность определяется высокой дисперсностью и дефектностью структурыконцентрационная — наличием кластеровфазоваянесоответствием фазового состава равновесному.

2. Установлена зависимость структуры и фазового состава от концентрации легирующего элемента и показано, что:

— в сплавах Fe-Ni, Fe-Co, Fe-Cr, Fe-V, которые однофазны во всем исследованном интервале концентраций, при содержании легирующего элемента до 4−5% фазовый состав соответствует равновесному, но их структура характеризуется повышенной дисперсностью и дефектностьюпри увеличении содержания легирующего элемента до 25−30% в твердом растворе формируются кластерыпри содержании легирующего элемента свыше 25−30% происходит образование неравновесных интерметаллических фаз;

— в двухфазных сплавах Fe-W и Fe-Mo при содержании легирующих элементов 5−7% фазовый состав соответствует равновесномуповышение концентрации до 8−10% приводит к растворению фаз Лавеса и формированию в твердом растворе кластеров, при 15−18% - к образованию разупорядоченного пересыщенного твердого раствора, а при концентрации 20−24% - к аморфному состоянию.

3. Установлено, что гомогенизационный отжиг вызывает растворение неравновесных интерметаллических соединений, однако не устраняет концентрационную неоднородность. Наличие устойчивых концентрационных неоднород-ностей в структуре сплава не зависит от того, предшествовало ли образованию кластеров растворение избыточных фаз или их окончательное формирование происходило в однофазном твердом растворе, где уже существовали скопления атомов легирующего элемента после электрокристаллизации.

4. Установлено, что гетерогенизационный отжиг приводит к образованию интерметаллических фаз по механизму распада пересыщенного твердого раствора через зонную стадию. Образование кластеров атомов легирующего элемента в матрице a-Fe обусловлено тенденцией неидеальных твердых растворов к ближнему упорядочению вследствие отрицательных отклонений от закона Рауля.

5. Исследовано влияние режимов электрокристаллизации и термической обработки на свойства покрытий. Показано, что отжиг сплавов Fe-Mo и Fe-W при температурах (0,4−0,5)ТШ1 в течение 0,5−1 часа, имеющих после электрокристаллизации структуру пересыщенного твердого раствора, приводит к повышению твердости в 1,5−1,7 раза. Установлено, что повышение твердости обусловлено выделением мелкодисперсных интерметаллидов на начальных стадиях отжига.

6. Построены диаграммы конструктивной прочности, позволяющие назначать режимы термической обработки для получения оптимальных механических и эксплуатационных свойств.

Показать весь текст

Список литературы

  1. В.В., Ковенский И. М. Структура электролитических покрытий. — М.: Металлургия, 1989. — 136 с.
  2. В.В. Поветкин, И. М. Ковенский, Ю. И. Установщиков. Структура и свойства электролитических покрытий. М: Наука, 1992. — 256 с.
  3. С.Я., Тихонов К. И. Электролитические и химические покрытия. Л.: Химия, 1990. — 288 с.
  4. В.И. Защитные покрытия металлов. М.: Металлургия, 1974.559 с.
  5. A.M. Повышение антикоррозионных свойств металлических покрытий. М.: Металлургия, 1984. — 168 с.
  6. Ю.М. Дефектность кристаллической решетки металлов, определяемая условиями электролиза // Электродные процессы и методы их изучения. Киев: Наук, думка, 1979. — С. 701−706.
  7. Ю.М. Образование дефектов кристаллической решетки в электроосажденных металлах // Итоги науки и техники. Электрохимия. М.: ВИНИТИ, 1968.-С. 72−113.
  8. В.В., Ковенский И. М. Структура электроосажденных сплавов металлов подгруппы железа // Изв. АН СССР. Металлы. 1983. — № 3. — С. 108−111.
  9. И.М., Подборнов Н. В. Влияние вакансий на внутренние напряжения в электроосажденных металлах // Изв. АН СССР. Металлы. 1993. -№ 5.-С. 189−192.
  10. Т.Г., Поветкин В. В., Захаров М. С. Естественное старение электролитических осадков сурьмы // Электрохимия. 1987. — Т. 23. — № 5. — С. 652−654.102
  11. В.В., Ковенский И. М. Формирование структуры электролитических осадков кобальта // Электрохимия. 1986. — Т. 22. — № 9. — С. 11 711 175.
  12. .С. Диффузия в металлах. М.: Металлургия, 1978. -248 с.
  13. В.В., Ермакова H.A., Ковенский И. М. Естественное старение электролитических осадков висмута // Электрохимия. 1984. — Т. 20. — № 2. -С. 239−241.
  14. И.М., Поветкин В. В. Изменение некоторых свойств электролитических осадков цинка и свинца в процессе отжига // Защита металлов. -1987. Т. 23. — № 4. — С. 682−683.
  15. Ю.М., Попков Ю. А., Гринина В. В., Шешенина З. Е. Потеря устойчивости плоского фронта роста осадков меди при осаждении их на пульсирующем токе с анодной составляющей // Электрохимия. 1982. — Т. 18. — № 9. -С. 1218−1224.
  16. J.P., Мс Neil A.J.S//Faraday Samp.Chem.Soc.-1977. № 12.Р.145−162.
  17. Е.А., Козлов В. М., Курбатова JT.A. Образование тонкой структуры при электрокристаллизации металлов // Поверхность. Физика, химия, механика. 1982. — № 10. — С. 128−133.
  18. В.В., Установщиков Ю. И., Захаров М. С. Тонкая структура электроосажденных сплавов железо-никель // Проблемы электрохимии и коррозии металлов. Свердловск: УПИ, 1977. — С. 8−12.
  19. В.В., Захаров М. С. Структура электроосажденных сплавов железо-кобальт // Изв. АН СССР. Металлы. 1978. — № 6. — С. 154.
  20. В.В., Ковенский И. М. Образование дислокаций в электролитических осадках // Электрохимия. 1981. — Т. 17. — № 11. — С. 1680−1686.
  21. Е.А., Козлов В. М., Курбатова JI.A. О механизме образования дефектов структуры электролитической меди, полученной при нестационарных условиях электролиза // Электрохимия. 1976. -Т. 12. -№ 4.- С. 508−512.
  22. J. // Scripta Metal. 1976. У. 10, № 12. Р. 1071−1073.103
  23. В.М. О роли выделяющегося водорода в образовании структурных несовершенств при электрокристаллизации никеля // Электрохимия. -1982. Т. 18. — № 10. — С. 1353−1358.
  24. В.В., Установщиков Ю. И., Захаров М. С. Электронно-микроскопическое исследование структуры электроосажденных железо- никелевых сплавов // Физика и химия обработки металлов. 1976. -№ 6. -С. 116−119.
  25. А.Т., Петрова Ю. С. Физико-механические свойства электролитических осадков. М.: Изд. АН СССР. 1960. — 206 с.
  26. И.Д., Трусов Л. И., Чижик С. П. Ультрадисперсные металлические среды. М.: Атомиздат, 1977. — 264 с.
  27. И.М., Поветкин В. В. Формирование структуры железо-никелевых покрытий в зависимости от условий электрокристаллизации // Изв. АН СССР. Металлы. 1990. — № 1. — С. 117−119.
  28. В.В. Структура и некоторые свойства электролитических никель-кобальтовых покрытий // Изв. АН СССР. Металлы. 1980. — № 4. — С. 213−217.
  29. В.В., Установщиков Ю. И. Электронно-микроскопическое исследование структуры электролитических никель-фосфорных покрытий // Изв. АН.СССР. Металлы. 1985. — № 3. — С. 187−189.
  30. Диаграммы состояния двойных и многокомпонентных систем на основе железа: Справ, изд./ O.A. Банных, П. Б. Будберг, С. П. Алисова и др.- под ред. O.A. Банных. М.: Металлургия, 1986. — 440 с.
  31. О. Диаграммы состояния двойных систем на основе железа: Справ, изд.: пер. с англ. М.: Металлургия, 1985. — 184 с.
  32. И.Г., Жихарев А. И. // Электрохимия. 1985. — Т. 21. — № 1. -С. 132.
  33. И.М., Поветкин В. В. Особенности структуры электроосажденных сплавов железо-кобальт // Ядерно-спектроскопические исследования сверхтонких взаимодействий. М.: МГУ, 1990. — С. 79−83.104
  34. М.И. // Защита судов от коррозии. М.: Транспорт, 1980. -С. 50−55.
  35. Т.А. // Химия редких и цветных металлов. Ташкент: Фан, 1975.-С. 52−54.
  36. И.М., Поветкин В. В. Мессбауэровские исследования сплавов железо-никель, полученных при разных условиях электрокристаллизации // Электрохимия. 1989. — Т. 25. — С. 1271−1273.
  37. Safranek W. The properties of electrodeposited metals and alloys. -Hand-books.-N.-Y. 1974.-518 p.
  38. B.B., Гринина B.B., Павлов B.H. // Итоги науки и техники. Электрохимия. М.: ВИНИТИ, 1980. — Т. 16. — С. 5−332.
  39. Т.В., Суржко O.A., Люцедарский В. А. // Тр. Новочеркасск, политехи. 1974. — Т. 297. — С. 26−29.
  40. K.M., Полукаров Ю. М. Электроосаждение сплавов // Итоги науки и техники. Электрохимия. М.: ВИНИТИ, 1969. — Т. 11. — С. 59−113.
  41. В.В., Ермакова Н. А. Структура и свойства электролитических сплавов медь-висмут // Электрохимия. 1986. Т. 20. — № 2. -С. 236−239.
  42. В.В., Ковенский И. М., Ермакова Н А. Структура некоторых электроосажденных сплавов висмута и ее изменение при отжиге // Изв. АН СССР. Металлы. 1986. — № 2. — С. 176−178.
  43. В.В., Полукаров Ю. М. Электроосаждение сплавов аморфного строения // Тр. I Укр. Конф. по электрохимии. Киев: Наук, думка, 1973.-С. 204−214.
  44. И. Быстрозакаленные металлы: Пер. с англ. / Под ред. Б. Г. Кантора. М.: Металлургия, 1983. — С. 399−407.
  45. С. К., Набережных В. П., Крысов В. И., Селяков Б. И. Исследование ближнего порядка аморфного электроосажденного сплава Ni-P // Металлофизика. 1985. — Т. 7. — № 2. — С. 22−25.105
  46. В.В., Установщиков Ю. И. Электронно-микроскопическое исследование структуры электролитических никель- фосфорных покрытий // Изв. АН СССР. Металлы. 1985. — № з. — С. 187−189.
  47. Dietz G., Sonhberger R. Elektrical resistance of amorphous Fe-P, Co-P and Ni-P allous H Ztschr. Phus/ 1982. Bd. 46, № 3. S. 213−217.
  48. В.П., Крысова C.K., Крысов В. И., Мошенская И. Н. Структура аморфных сплавов Ni80P2o и С083Р17, электроосажденных в магнитном поле // Изв. АН СССР. Металлы. 1986. — № 3. — С. 184−188.
  49. С.К., Крысов В. И., Саркисьянц Н. С., Кузнецов Э Н. Анизотропия формы концентрационных неоднородностей в аморфном сплаве Со78Р22 // Изв. АН СССР. Металлы. 1986. — № 3. — С. 162−165.
  50. JI.C., Шипкова И. Г., Черемской П. Г. и др. Влияние термической обработки и облучения на структуру и магнитные свойства аморфных пленок Со-Р // Физика металлов и металловедение. 1982. — Т. 54. -№ 4. — С. 715−722.
  51. Omi T., Yamamoto H., Glass H.L. Structure of noncrustalline alloys Co-25% W // J. Electrochem. Soc/ 1972. Vol. 119, № 2. P. 168−173.
  52. B.B., Ковенский И. М. Структура и свойства никель-молибденовых гальванопокрытий // Защита металлов. 1984. — Т. 20. — № 3. — С. 479−481.
  53. В.В., Ковенский И. М., Венедиктов H.jl, Теребова Н. С. и др. Электрохимическое легирование железа и никеля молибденом // Металлы. -1997. -№ 4. С. 41−43.
  54. И.М. Отжиг электроосажденных металлов и сплавов. -Тюмень: ТюмГНГУ, 1995. 92 с.106
  55. И.И. Теория термической обработки металлов. М.: Металлургия, 1986.-480 с.
  56. В.М., Румянцев Д. В. Золото. М.: Металлургия, 1979. 288с.
  57. Г. П., Федотьев Н. П., Вячеславов П. М. Физико-химические свойства и структура электролитического сплава Au-Cu // Журн. прикл. химии. 1964. — Т. 37. — № 7. — С. 1469−1477.
  58. И.М., Поветкин В. В. Современные физические методы анализа и контроля электролитических покрытий. Тюмень: Союз НИО СССР, 1989.-44с.
  59. И.М., Поветкин В.В, Моргун И. Д. Современные методы исследования металлических покрытий. Тюмень: ТюмИИ, 1989. — 68 с.
  60. И.М., Поветкин В. В. Методы исследования электролитических покрытий. М.: Наука, 1994. — 234 с.
  61. И.М., Кузнецов П. В., Поветкин В. В., Махмудов H.A. Исследование точечных дефектов в электролитических осадках методом аннигиляции позитронов // Электрохимия. 1991. — Т. 27. — № 9. — С. 1369−1371.
  62. И.М., Поветкин В. В. О природе внутренних напряжений в электролитических осадках //Журн. прикл. химии. -1989.-Т. 62. -№ 1. -С. 37- 44.
  63. П.М., Волянюк Г. А. Электролитическое формование. J1: Машиностроение, 1979. — 198 с.
  64. Г. А. Гальванопластика. М.: Машиностроение, 1987. — 288 с.
  65. П.М., Шмелева Н. М. Контроль электролитов и покрытий. 2-е изд., перераб. и доп. JI.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1985. — 96 с.
  66. Ю.А., Матвиенко Л. А., Каминская А. И. Оценка микротвердости упрочняющих покрытий// Заводская лаборатория. 1991. — № 3. — С.40−41.
  67. А.И., Лях Г.Е. Методы механических испытаний пленок и фольг. (Обзор) // Заводская лаборатория. 1978. — № 12. — С.1507−1511.
  68. B.C. Механические свойства металлов. М.: Металлургия, 1983. — 352 с.107
  69. С.И., Алехин В. П. Испытание материала непрерывным вдавливанием индентора. М.: Машиностроение, 1990. — 224 с.
  70. A.G., Charles Е.А. //J. Amer. Ceram. Soc. 1976.-59, № 7−8.-P.160.
  71. Металловедение и термическая обработка стали: Справочник: В 3 т/ Под ред. M.JI. Бернштейна и А. Г. Рахштадта. М.: Металлургия, 1983. — Т 1: Методы испытаний и исследования. — 352с.
  72. О.Н. Вязкость разрушения конструкционных сталей. Серия «Достижения отечественного металловедения». М.: Металлургия, 1979.-176 с.
  73. В.Т. Экспериментальная техника в физическом металловедении. Киев: Наукова думка, 1968. — 196 с.
  74. B.C. Металлографические реактивы: Справочник: 3-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1981. — 120 с.
  75. С.С., Расторгуев J1.H., Скаков Ю. А. Рентгенографический и электроннооптический анализ. М.: Металлургия, 2-е изд., 1970. — 366 с.
  76. B.C., Каракишев С. Д., Овчинников В. В. Ядерная гамма-резонансная спектроскопия сплавов. M: Металлургия, 1982. — 144 с.
  77. И.Н. Стандартная программа для решения задач методом наименьших квадратов. Дубна, 1967. — 45 с. (Препринт, Объед. ин-т ядер, исслед. № 11−33−62).
  78. Vincze I., Cambell I.A. J. Phys. F.: Metall Phys. 1973. V. 3.P.645.
  79. Г. Эффект Мессбауэра. М.: Мир, 1968. — 172 с.
  80. Ю.М. Дефектность кристаллической решетки металлов, определяемая условиями электролиза // Электродные процессы и методы их изучения. Киев: Наукова думка, 1979. — с. 116−119.
  81. Ю.И. Вторичное твердение конструкционных легированных сталей. М.: Металлургия, 1982. — 128 с.
  82. Л.И. Рентгеноструктурный контроль машиностроительных материалов: Справочник. М.: Машиностроение, 1979. — 134 с.108
  83. Ю.И. Выделение второй фазы в твердых растворах. -М.: Наука, 1988.- 172 с.
  84. И.М., Бенедиктова И. А. Особенности фазовых превращений в электроосажденных сплавах // Новые материалы и технологии в машиностроении: Тез. докл. региональной научн.-техн. конф. 1997 г. Тюмень: ТюмГНГУ, 1997. — С. 22−23.
  85. Ю.М., Леонтьева В. П. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений: 3-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1990. — 528 с.
  86. Н.М. О критерии К, с // МиТОМ. 1976. — № 8. — С.66−78.
  87. А.А., Георгиев М. Н. Диаграмма предельной трещиностойко-сти // Заводская лаборатория. 1986. — № 9. — С. 64−65.
  88. Г. С., Андреев Д. А., Армягов А. А. Корреляция вязкости разрушения при плоском напряженном состоянии К1С с механическими свойствами // Заводская лаборатория. 1982. — № 3. — С. 59−62.иьский АШ’шев.'йз-з
  89. ЗШ, г. Камеис"-У?АЛ зодская. 4. т/ф 9−2ЬЗ0"Скбйрс"о-Ураяьская1. ШШЕВАЙ НОМШЯ'
  90. Опытно-промышленные испытания показали увеличение срока службы в1,2−1,3 раза.
  91. Экономический эффект в расчете на год 120 тыс. рублей.1. От вуза: предприятия:
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!