Введение к работе
Актуальность темы. Перспективными технологиями поверхностного упрочнения деталей машин, конкурентно способными гальваническим способам получения защитных покрытий, являйся низкотемпературные методы азотирования.
В последние годы на базе азотирования были разработаны нит-ро-оксидные покрытия, которые получаются при двухстадийной технологии, заключающей в азотировании на первой стадии процесса и парооксидировании на второй стадии. Такая обработка обеспечивает высокие физико-механические характеристики упрочненных изделий.
'Следует отметить, что этот технологический процесс может быть усовершенствован за счет предварительного оксидирования, позволявшего ускорять получение нитрид-оксидных покрытий. Такой низкотемпературный метод азотирования с предварительным и последующим парооксидировакием может проводиться при постоянной температуре по трсхстадийной схеме, заключающейся в предварительном оксидировании на первой стадии процесса, азотировании на второй стадии и гарооксидировании на третьей стадии процесса химико-териичесяой обработки.
Оксидные пленки, полученные на первой стадии процесса, могут содержать окислы легирующих элементов. При этой за счет уменьшения концентрации легирующих элементов в твердом растворе монет ускоряться диффузия азота и интенфицироваться процесс азотирования.
Так как исследования в этой области практически отсутствует, задача разработки трехступенчатой технологии нитрооксидиро-вания и ее реализации для обработки деталей с целью получения нитрид-оксидных покрытий с необходимым фазовым составом и с высоким комплексом физико-механических свойств, весьма актуальна.
Цель работы. Разработка трехступенчатой технологии нитроок-сидирования для получения защитных диффузионных нитрид-оксидных покрытий.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
разработка конструкции установки для проведения процесса нитрооксидированяя;
исследование влияния технологических параметров процесса на формирование нктрид-оксидного слоя, его структуру, фазовый и химический состав;
- разработка математической модели процесса аеотировашш
с предварительным парооксидированяеы и прогнозирование оптимальных режимов" поадчегая нитрид-сксиддас покритий;
исследование физико-механических свойств упроченные сталей;
опытно-лроииалекйя апробация разработанной технологии ка деталях шшин.
Научная новизіа. Установлены закономерности формирования азотированного слоя на средаеуглеродистнх сталях и техническом железе при предварительном оксидировании насыщаемой поверхности.
Установлены зависимости кинетики формирования нитрид-ок-евднах гокркгий, их структуры и фагового состава от технологических параметров обработки. Установлено, что кратковрешвкое (5-Ю ікнут) предварительное оксидирование значительно ускоряет процесс азотирования.
Предложена математическая модель формирования слоя при предварительном оксидировании. Полученн аналитические зависимости изменения концентрации кислорода и азота в нктридноы слое при его предварительное оксидировании, которые хорошо коррелируют о результатами эксперимента.
Установлены закономерности влияния технологических параметров на свойства нитрид-оксидных покрытий.(микротвердость, износостойкость, коррозионная стойкость, изгкбная прочность).
Практическая ценность работы заключается в: разработке технологического процесса нйгрооксвдировашія ка конструкционные средне легированных сталях взаиен экологически вредных и дорогостоящих гальванических способов, позволявшего реализовать трехступенчатую нецрернвао-госледовагельнув схему обработки, закла-чаюдуюся в предварительном оксидировании на первой стадии, азотировании в аммиаке на второй стадии и оксидирования з napsx воды на третьей стадии процесса.
Использование разработанной технологии позволяет ускорить процесс азотирования, увеличить износостойкость в 2,5-3,5 раза при трении со смазкой (по сравкенив с азотированат без цредва-рительного окисления), повысить антикоррозионные свойства поверхности в атшеферных условиях э 11-13 раз (по сравнение с гальваническим хронированием).
Определены технологические ссека получения нитрид-охеид-ных покрытий с оптиызлькш комплексом фигихс-маханичеекгас
свойств для различных условий эксплуатации деталей машин.
Технология нитрооксидирования с предварительным оксидированием нокет быть использована для упрочнения и поввпепал долговечности деталей машин: втулок, штоков амортизаторов и тормозных цилиндров, валов и др.
Апробация работы. Основные положения работы доложены и обсуждена на 50-й (1992 г.) и 51-й (19ЭЗ г.) научно-методических и научно-исследовательских конференциях МАДИ, на Есессозной научно-технической конференции (г.Новокузнецк, 1991 г.), на республиканской научно-технической конференции "1!атер!»ады и упроч-няпцие технологии - 92" (г.Курск, 1992 г.), на республиканской научно-технической конференции "Комплексные методы повьшения надежности и долговечности деталей технологического оборудования" (г.Пенза, 1992 г.).
Публикации. По ьатериалон диссертации опубликовано пять печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, общих выводов, списка литературы и приложения. Содержит 95 страниц ыаяинопнского текста, 75 рисунков, 25 таблиц и список литературы из 73 наименований.
