Зміцнення сплавів зносостійкими покриттями на основі боридних фаз сформованих в магнітному полі

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorПоляков, Ігор Анатолійович
dc.contributor.degreedepartmentМеталознавства та термічної обробкиuk
dc.contributor.degreefacultyІнженерно-фізичнийuk
dc.contributor.degreegrantorНаціональний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»uk
dc.date.accessioned2016-12-09T09:32:12Z
dc.date.available2016-12-09T09:32:12Z
dc.date.issued2016
dc.description.abstractenDissertation is dedicated to the solution of scientific and technical problem of increasing the level of physical-mechanical and operational properties of steels and alloys surface by forming strengthened layers by diffusion boriding and complex boron and copper saturation in the magnetic field. New data about structural and phase changes in the diffusion boride layer obtained on steels and alloys under the action of external magnetic field (EMF) is obtained for the first time. It is shown that the imposition of EMF leads to a redistribution of boride phase proportion in the surface layers, changes of crystal lattice periods and the decrease of volume of elementary boride phase lattices. It is established that the use of EMF during boriding and complex boron and copper saturation, compared with traditional one, leads to the increase of boride layers thickness in 1.5–2 times for the same periods of diffusion saturation. It is shown that the formation of boride coating on carbon steels at boron saturation with simultaneous action of EMF leads to the increase of microhardness of boride layers formed on the carbon steels by 1.5–2 GPa (19–20 GPa), on the metastable austenite Cr-Mn-N steels by 4–5 GPa (19–19.5 GPa), and on the hard alloys by 2–3 GPa (30–31 GPa), that is associated with a decrease of coherent scattering regions; increase of crack resistance in 1.3 times (K1C = 2.2 MPa ∙ m0,5) and tension of spallation in 1.4 times (345 MPa), as well as the decrease of coatings roughness characteristics – Ra in 1.3 and Rz in 1.2 times and as a consequence the increase of the operability of parts with boride coatings in 1.5–1.7 times.en
dc.description.abstractruДиссертационная работа посвящена решению научно-технической задачи по повышению уровня физико-механических и эксплуатационных свойств поверхности сталей и сплавов путем формирования упрочненных слоев диффузионным борированием и боромеднением в магнитном поле. Впервые получены новые данные о структурно-фазовых изменениях в диффузионных боридных слоях полученных на сталях и сплавах под действием внешнего магнитного поля (ВМП). Показано, что наложение ВМП приводит к перераспределению количественного соотношения боридных фаз в поверхностных слоях, изменению периодов кристаллической решетки и уменьшению объема элементарных решеток боридных фаз. Установлено, что применение ВМП при борировании и боромеднении, по сравнению с традиционным, приводит к росту в 2 раза толщины боридных слоев за одинаковое время диффузионного насыщения. Так, за 2 часа диффузионного насыщения после боромеднения в условиях действия ВМП толщина покрытия на среднеуглеродистых сталях достигала до 220 мкм, а на хромомарганцевых сплавах – до 100 мкм, по сравнению с боридными слоями полученными без ВМП, толщина которых в соответствии составляла – на среднеуглеродистых сталях до 110 мкм, а на хромомарганцевых сплавах – до 50 мкм. Проведено термодинамические расчеты протекания химических реакций при диффузионном борировании и боромеднении сталей по которым установлена возможность формирования боридных фаз и фазы меди в диффузионном слое, что подтверждается рентгенофазовыми исследованиями. Установлена корреляция между рентгеноструктурными исследованиями фазового состава боридных покрытий при боромеднении и термодинамическими расчетами. Получены новые данные о закономерностях формирования боридных слоев, которые заключаются в образовании твердого раствора бора в γ-Fe → зарождении центра кристаллизации, формировании и росте фазы низкого борида Fe₂B → зарождении високобористой фазы FeB → формировании фазы высшего борида FeB → растворении меди в решетке FeB с образованием твердых растворов замещения с железом (Fe,Cu)B и формировании отдельных вкраплений меди неправильной многогранной вытянутой в направлении диффузии формы сосредоточеных в поверхностной фазе FeB, размеры которых в поперечном сечении составляют 1,0 – 1,5 мкм, а в продольном – до 2 мкм. Показано, что применение ВМП при борировании или боромеднении приводит к повышению микротвердости боридных слоев сформированных на углеродных сталях на 1,5–2 ГПа (19–20 ГПа), хромомарганцевых сталях на 4–5 ГПа (19–19,5 ГПа), твердых сплавах на 2–3 ГПа (30–31 ГПа) по сравнению с диффузионными боридными покрытиями полученными традиционным насыщение без ВМП. Увеличение микротвердости связано с уменьшением параметров блочной структуры, а именно уменьшением областей когерентного рассеяния, что приводит к росту протяженности границ блоков, которые блокируют движение дислокаций. Согласно теории Дж. Маннинга рассмотрены процессы ХТО, а именно: борирование и боромеднение с одновременным действием ВМП. Объяснено ускоренное формирование диффузионных боридных слоев в условиях действия ВМП, что связано с уменьшением энергии активации B и Cu и увеличением частоты скачков атомов в направлении действия магнитного поля. Проведено расчет коэффициента диффузии B и Cu в различных физико-химических условиях. Показано, что применение ВМП приводит к увеличению в 6 раз коэффициента диффузии B и в 5 раз Cu и уменьшению их энергии активации по сравнению с комплексными боридными покрытиями полученными без действия ВМП. Полученные в работе покрытия были испытаны на предприятии ООО НПП «Навигатор Л» на деталях кулачкового дифференциала, а именно: внутренней и внешней звездочках дифференциала. Испытания показали, что нанесение защитных диффузионных боридных покрытий позволяет повысить работоспособность звездочек дифференциала в 1,5–2 раза по сравнению с азотированными покрытиями.ru
dc.description.abstractukДисертаційна робота присвячена вирішенню науково-технічного завдання з підвищення рівня фізико-механічних та експлуатаційних властивостей поверхні сталей та сплавів шляхом формування зміцнених шарів дифузійним боруванням та боромідненням у магнітному полі. Уперше одержані нові дані про структурно-фазові зміни в дифузійному боридному шарі, отриманому на сталях та сплавах під дією ЗМП. Виявлено, що накладання ЗМП призводить до перерозподілу кількісного співвідношення боридних фаз у поверхневих шарах, зміни періодів кристалічної ґратки та зменшення об’єму елементарних ґраток боридних фаз. Встановлено, що застосування ЗМП при боруванні та боромідненні порівняно з традиційним, призводить до зростання в 1,5–2 рази товщини боридних шарів за однакові терміни дифузійного насичення. Показано, що формування боридного покриття на вуглецевих сталях при насиченні бором за одночасної дії ЗМП призводить до підвищення мікротвердості боридних шарів, сформованих на вуглецевих сталях, на 1,5–2 ГПа (19–20 ГПа), хромомарганцевих сталях на 4–5 ГПа (19–19,5 ГПа), твердих сплавах на 2–3 ГПа (30–31 ГПа), що пов’язано зі зменшенням областей когерентного розсіювання; підвищення тріщиностійкості в 1,3 рази (К1С = 2,2 МПа∙м0,5) та напруження сколювання в 1,4 рази (345 МПа), зменшення характеристик шорсткості покриттів – Ra в 1,3 рази та Rz в 1,2 рази і, як наслідок, підвищити працездатність деталей з боридними покриттями в 1,5–1,7 рази.uk
dc.format.page24 с.uk
dc.identifier.citationПоляков, І. А. Зміцнення сплавів зносостійкими покриттями на основі боридних фаз сформованих в магнітному полі : автореф. дис. … канд. техн. наук : 05.16.01 – металознавство та термічна обробка металів / Поляков Ігор Анатолійович. – Київ, 2016. – 24 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/18283
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.status.pubpublisheduk
dc.subjectдифузійне покриттяuk
dc.subjectборуванняuk
dc.subjectборомідненняuk
dc.subjectборидний шарuk
dc.subjectфазаuk
dc.subjectмагнітне полеuk
dc.subjectмікроструктураuk
dc.subjectмікротвердістьuk
dc.subjectтріщиностійкістьuk
dc.subjectшорсткістьuk
dc.subjectзносостійкістьuk
dc.subjectdiffusion coatingen
dc.subjectboridingen
dc.subjectcomplex boron and copper saturationen
dc.subjectboride layeren
dc.subjectphaseen
dc.subjectmagnetic fielden
dc.subjectmicrostructureen
dc.subjectmicrohardnessen
dc.subjectcrack resistanceen
dc.subjectroughnessen
dc.subjectwear resistanceen
dc.subjectдиффузионное покрытиеru
dc.subjectборированиеru
dc.subjectборомеднениеru
dc.subjectборидный слойru
dc.subjectфазаru
dc.subjectмагнитное полеru
dc.subjectмикроструктураru
dc.subjectмикротвердостьru
dc.subjectтрещиностойкостьru
dc.subjectшероховатостьru
dc.subjectизносостойкостьru
dc.subject.udc621.785.5:[669.78+669.38](043.3)uk
dc.titleЗміцнення сплавів зносостійкими покриттями на основі боридних фаз сформованих в магнітному поліuk
dc.typeThesisuk
thesis.degree.levelcandidateuk
thesis.degree.nameкандидат технічних наукuk
thesis.degree.speciality05.16.01 – металознавство та термічна обробка металівuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Poliakov_aref.pdf
Розмір:
1.61 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
7.71 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Автореферати (МТО ІФФ)
Автореферати (вільний доступ)