Введение к работе
Актуальность темы. На. сегодняшний день большая часть сельскохозяйственных машин, автомобилей и тракторов выходит из строя по причине износа их трущихся деталей. Следствием являются простои сельскохозяйственной техники, большие затраты на ремонт и изготовление запасных частей, а также на покупку новых дорогосто-ящихдеталей. Повысить износостойкость можно в результате увеличения твердости поверхности, при этом большое значение придают характеристикам поверхности контактирующих слоев.
Интерес к повышению физико-механических свойств материалов электромагнитным воздействием проявился давно и время от времени то угасал, то вновь оживлялся. В связи с чем, наряду с классическими методами, применяемыми для упрочнениядеталей машин, такими как химико-термическая обработка, поверхностное пластическое деформирование, наплавка появились новые технологии, многие аспекты которых изучены еще недостаточно полно и нуждаются в дальнейшей разработке. Причем возможность электромагнитного воздействия на физико-химические свойства сплавов вытекает из самой природы металлической связи и позволяет глубже понять фундаментальные соотношения между составом, структурой и характеристиками материалов. Поэтому работа имеет актуальность какс практической, так и с научной точек зрения.
Отдельные разделы работы выполнены при поддержке гранта губернатора Тюменской области С. С. Собянина2003 года.
Цель работы. Целью настоящей работы явилось исследование комплекса физико-химических характеристик поверхностных слоев легированных сталей, после воздействия электрического тока при высокотемпературной обработке.
Для осуществления цели поставлены следующие задачи:
-
Разработать адаптированную к производственным условиям установку для термоэлектрической обработки электропроводящих материалов.
-
Выполнить экспериментальные исследования по упрочнению промышленных и синтезированных сталей за счет воздействия электрического тока при высокотемпературной обработке в различных термодинамических условиях.
-
Изучить структуру и физико-химические свойства поверхностных слоев сталей, легированных алюминием, никелем, хромом, кремнием, марганцем, молибденом, после электрического воздействия в ходе высокотемпературной обработки.
-
Провести математический анализ влияния параметров электрического воздействия на коэффициент упрочнения сталей.
1-оС ІІАЦІІОКЛЛЬІІЛЯ БИБЛИОТЕКА
-
Разработать модель воздействия электрического тока на диффузию сплавообразующих компонентов и вакансий.
-
Провести апробацию термоэлектрического упрочнения реальных деталей и определить их эксплуатационные характеристики.
Методы исследования, В работе использованы металлографический метод, метод измерения микротвердости, испытания на износ, метод определения жаростойкости, построение анодных поляризационных кривых, расчетный с применением ЭВМ, послойный рентгенофлюоресцентный анализ.
Научная новизна.
1. Разработана модель воздействия электрического тока на диф
фузию сплавообразующих компонентов и вакансий. Выведена матема
тическая зависимость коэффициента диффузии от концентрации ва
кансий, которая, в свою очередь, определяется проводимостью спла
ва, наличием и защитными свойствами пассивирующей оксидной плен
ки на его поверхности.
2. Установлена корреляция коэффициента упрочнениялегирован-
ных сталей от эквивалентного содержания углерода и продолжитель
ности воздействия электрического тока плотностью 0,01-0,25 А/см2
при температурах от 1070 до 1190 К.
-
Выявлено обогащение границ исходного аустенитного зерна легирующими элементами и появление на поверхности сталей 30Г2 и 60С2 областей бесструктурного мартенсита после термоэлектрической обработки с последующей закалкой.
-
Установлен характер распределения легирующих элементов в поверхностном слое сталей, подвергнутых воздействию электрического тока. Наиболее сильно слой обогащается алюминием (в 3,2-11,4 раза) и хромом (в 1,5-4,0 раза), содержание марганца уменьшается в 1,6-2,4 раза или остается неизменным по сравнению с объемом.
Практическая ценность.
-
Разработана адаптированная к производственным условиям установка для термоэлектрической обработки электропроводящих материалов.
-
Предложены рекомендации и проведена промышленная апробация метода на деталях тракторов (ЗАО "Тюменьагромаш") и оборудования для тепловой обработки крови. Износостойкость упрочненных образцов повысилась в 1,6-1,8 раза, а коррозионная стойкость - в 1,4-2,1 раза.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на 2-й Международной научно-технической конференции "Архитектура и строительство" в г. Томске, 2002 г.; на конференции молодых ученых "Новый взгляд на проблемы в АПК" в г. Тюмени, 2002 г.; на региональной научно-практической конференции "Проблемы эксплуатации транспортных систем в суровых условиях", в г. Тюмени, 2003 г.;
на Всероссийской научной конференции "Фракталы и их приложения в науке и технике", в г. Тюмени, 2003 г.; на конференции молодых ученых "Молодые ученые в решении проблем АПК", в г. Тюмени, 2003 г.; на Международной научно-практической конференции "Научные результаты - агропромышленному производству", в г. Кургане, 2004 г.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, библиографического списка, приложения. Изложена на 162 страницах, содержит 12 таблиц и 72 иллюстрации.
