Skip navigation
Please use this identifier to cite or link to this item: http://ela.kpi.ua/handle/123456789/2360
Title: Комбінована лазерна та хіміко-термічна обробка сплавів заліза з Cr та Ti в реакційних насичувальних середовищах
Authors: Франчік, Наталія Володимирівна
Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут"
Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут"
інженерно-фізичний
Issue Date: 2012
Abstract: Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.16.01 – металознавство та термічна обробка металів. – Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут", Київ, 2012. Дисертаційна робота присвячена встановленню закономірностей структурних і фазових перетворень в приповерхневих шарах сплавів заліза, легованих хромом та титаном, що відбуваються в процесі ЛО у насичувальних середовищах з елементами втілення (C, N); лазерного легування сплавів заліза Ті, С, N з обмазок (TiC, TiN) та комбінованої лазерної та хіміко-термічної обробки (азотування). Запропоновані модельні уявлення щодо процесів формування нерівноважної дискретно-неоднорідної структури із дисперсними карбідними та нітридними частинками фаз втілення в приповерхневих шарах, що приводять до підвищення мікротвердості в 5-7 разів (до 8 … 11 ГПа) та зносостійкості у 4-6 разів. Встановлено вплив легуючих елементів на процеси формування структури та показано принципову можливість керованого формування квазіевтектичних структур в ЗЛД та запропоновано оптимальні режими обробки.
Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.16.01 – металловедение и термическая обработка металлов. – Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", Киев, 2012. Диссертационная работа посвящена установлению закономерностей структурных и фазовых превращений в приповерхностных слоях сплавов железа, легированных хромом и титаном, происходящих в процессе ЛО в насыщающих средах с элементами внедрения (C, N); лазерного легирования сплавов железа Ті, N, C из обмазок (TiC, TiN) и комбинированной лазерной и химико-термической обработки (азотирование). Установлено, что импульсная ЛО при высоких скоростях нагрева (Vнагр.≈5·105 К/с) и охлаждения (Vохл.≈2·106 К/с) в сложной азот- и углеродсодержащей насыщающей среде обеспечивает формирование в приповерхностных слоях неравновесной дискретно-неоднородной структуры, дисперсных нитридных, карбидных и карбонитридных фаз внедрения, и, как следствие, приводит к повышению микротвёрдости до (8 … 11 ГПа) и износостойкости в 4-6 раз. На основе анализа полученных экспериментальных данных предложены модельные представления о развитии процессов формирования неравновесной дискретно-неоднородной структуры, за счет высоких концентрационных градиентов, вызванных неоднородностью температурных полей и полей напряжений, которые объясняют особенность механизма повышения микротвердости в зоне лазерного воздействия (ЗЛВ) при импульсной обработке в режиме оплавления поверхности. Исследовано влияние легирующих элементов Cr и Ti в железе на процессы формирования структуры в приповерхностных слоях при комбинированной лазерной и химико-термической обработке. Установлено, что в сплавах железа с Ті при лазерной обработке в углеродсодержащей атмосфере, титан активнее взаимодействует с углеродом, чем хром, что способствует формированию большего количества карбидных включений размером ~ 10-30 нм на скоплениях дислокаций, и соответственно приводит к повышению микротвердости приповерхностных слоев. Показано, что наличие обмазки на поверхности и ее толщина существенно влияют на распределение температуры по глубине ЗЛВ во время охлаждения и после прекращения действия импульса. Температурные интервалы, которые достигаются при импульсной ЛО, составляют от 1873 К без обмазки и 3573 К при условии наличия обмазки. 20 Впервые с помощью метода ЛЛ с обмазок показана принципиальная возможность направленного формирования локальных областей с периодической (квазиэвтектической) структурой в зоне лазерного воздействия (ЗЛВ). Формирование таких областей обусловлено ускоренным массопереносом атомов Ti, Fe и C под действием значительных температурных и концентрационных градиентов. Проанализировано влияние толщины и состава обмазки, температуры, а также энергетических параметров лазерного излучения на структурно-фазовое состояние приповерхностных слоев. Исследовано влияние комплексной лазерной и химико-термической обработок на микротвердость приповерхностных слоев сплавов железа, легированных хромом и титаном. Установлен эффект повышения микротвердости азотированного слоя после воздействия лазерного импульса в сплаве железа легированного титаном и предложена многостадийная модель, основными этапами которой является: – формирование жидкого состояния в ЗЛВ и растворение нитридных (+) фаз; – диффузия азота с жидкой фазы в твердую фазу; – формирование пересыщенных твердых растворов и их закалка; – формирование дискретно-неоднородной структуры с дисперсными частицами. ЛО азотированного слоя приводит к повышению износостойкости в 3 раза по сравнению с износостойкостью азотированного слоя, что связано с растворением хрупких нитридных (+) фаз и обогащением поверхности азотом.Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.16.01 – металловедение и термическая обработка металлов. – Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", Киев, 2012. Диссертационная работа посвящена установлению закономерностей структурных и фазовых превращений в приповерхностных слоях сплавов железа, легированных хромом и титаном, происходящих в процессе ЛО в насыщающих средах с элементами внедрения (C, N); лазерного легирования сплавов железа Ті, N, C из обмазок (TiC, TiN) и комбинированной лазерной и химико-термической обработки (азотирование). Установлено, что импульсная ЛО при высоких скоростях нагрева (Vнагр.≈5·105 К/с) и охлаждения (Vохл.≈2·106 К/с) в сложной азот- и углеродсодержащей насыщающей среде обеспечивает формирование в приповерхностных слоях неравновесной дискретно-неоднородной структуры, дисперсных нитридных, карбидных и карбонитридных фаз внедрения, и, как следствие, приводит к повышению микротвёрдости до (8 … 11 ГПа) и износостойкости в 4-6 раз. На основе анализа полученных экспериментальных данных предложены модельные представления о развитии процессов формирования неравновесной дискретно-неоднородной структуры, за счет высоких концентрационных градиентов, вызванных неоднородностью температурных полей и полей напряжений, которые объясняют особенность механизма повышения микротвердости в зоне лазерного воздействия (ЗЛВ) при импульсной обработке в режиме оплавления поверхности. Исследовано влияние легирующих элементов Cr и Ti в железе на процессы формирования структуры в приповерхностных слоях при комбинированной лазерной и химико-термической обработке. Установлено, что в сплавах железа с Ті при лазерной обработке в углеродсодержащей атмосфере, титан активнее взаимодействует с углеродом, чем хром, что способствует формированию большего количества карбидных включений размером ~ 10-30 нм на скоплениях дислокаций, и соответственно приводит к повышению микротвердости приповерхностных слоев. Показано, что наличие обмазки на поверхности и ее толщина существенно влияют на распределение температуры по глубине ЗЛВ во время охлаждения и после прекращения действия импульса. Температурные интервалы, которые достигаются при импульсной ЛО, составляют от 1873 К без обмазки и 3573 К при условии наличия обмазки. Впервые с помощью метода ЛЛ с обмазок показана принципиальная возможность направленного формирования локальных областей с периодической (квазиэвтектической) структурой в зоне лазерного воздействия (ЗЛВ). Формирование таких областей обусловлено ускоренным массопереносом атомов Ti, Fe и C под действием значительных температурных и концентрационных градиентов. Проанализировано влияние толщины и состава обмазки, температуры, а также энергетических параметров лазерного излучения на структурно-фазовое состояние приповерхностных слоев. Исследовано влияние комплексной лазерной и химико-термической обработок на микротвердость приповерхностных слоев сплавов железа, легированных хромом и титаном. Установлен эффект повышения микротвердости азотированного слоя после воздействия лазерного импульса в сплаве железа легированного титаном и предложена многостадийная модель, основными этапами которой является: – формирование жидкого состояния в ЗЛВ и растворение нитридных (+) фаз; – диффузия азота с жидкой фазы в твердую фазу; – формирование пересыщенных твердых растворов и их закалка; – формирование дискретно-неоднородной структуры с дисперсными частицами. ЛО азотированного слоя приводит к повышению износостойкости в 3 раза по сравнению с износостойкостью азотированного слоя, что связано с растворением хрупких нитридных ((+)) фаз и обогащением поверхности азотом.
The dissertation for receiving the candidate of technical sciences degree, according to the specialty 05.16.01 – material science and thermal treatment of metals. – National Technical University of Ukraine “Kyiv Polytechnic Institute”, Kyiv, 2012. This work is dedicated to studying of regularities of structural and phase transformations in nearsurface layers of iron alloys alloyed with chromium and titanium, which occur in the process of laser treatment in the saturation media with elements of intrusions (N, C); laser alloying of iron alloys Ti, C, N from plasters (TiC, TiN) and combined laser and chemical and thermal treatment (nitriding). Suggested model descriptions about processes of discrete and heterogeneous structure with carbide and nitride particles of intrusions phases formation in the near-surface layers, that lead to increasing of microhardeness in 5-7 times (till 8…11 GPa) and wear-resistance in 4-6 times. Influence of alloying on the process of structure formation has been determined and principle possibility of directed formation of quasi eutectic structures in the zone of laser action was shown and optimal regimes of treatment were suggested.
URI: http://ela.kpi.ua/handle/123456789/2360
Appears in Collections:Автореферати

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Franchik_aref.pdf
  Restricted Access
1.83 MBAdobe PDFView/Open
Show full item record


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.