автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Формирование структуры поверхностного слоя легированных сталей под воздействием электрического тока при высокотемпературной обработке

На правах рукописи

Паульс Вячеслав Юрьевич

ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА ПРИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОБРАБОТКЕ

Специальность 05.02.01 - Материаловедение (машиностроение)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тюмень - 2004

Работа выполнена на кафедре общетехнических дисциплин Тюменской государственной сельскохозяйственной академии

Научный руководитель: Научный консультант: Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, доцент Кусков Виктор Николаевич

кандидат технических наук, доцент Смолин Николай Иванович

доктор физико-математических наук, профессор Новиков Виталий Федорович

кандидат технических наук, доцент Королев Александр Егорович

Уральский государственный технический университет (УГТУ - УПИ)

Защита состоится "20" октября 2004 г. в 1600 на заседании диссертационного совета К 212.273.02 при Тюменском государственном нефтегазовом университете по адресу:

625000, г. Тюмень, ул. Володарского, 38, зал имени А.Н. Косухина.

Факс (3452) 25-08-52

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменского государственного нефтегазового университета.

Автореферат разослан сентября 2004

Ученый секретарь диссертационного совета

И.А. Бенедиктова

ОБШДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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 дорогостоящих деталей. 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 упрочнения деталей 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 как с практической, так и с научной точек зрения.

Отдельные разделы работы выполнены при поддержке гранта губернатора Тюменской области С.С. Собянина 2003 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:

1. Разработать адаптированную к производственным условиям установку для термоэлектрической обработки электропроводящих материалов.

2. Выполнить экспериментальные исследования по упрочнению промышленных и синтезированных сталей за счет воздействия электрического тока при высокотемпературной обработке в различных термодинамических условиях.

3. Изучить структуру и физико-химические свойства поверхностных слоев сталей, легированных алюминием, никелем, хромом, кремнием, марганцем, молибденом, после электрического воздействия в ходе высокотемпературной обработки.

4. Провести математический анализ влияния параметров электрического воздействия на коэффициент упрочнения сталей.

¡-ОС. НАЦИОНАЛЬНЛЯ 3 БИБЛИОТЕКА

'.—

5. Разработать модель воздействия электрического тока на диффузию сплавообразующих компонентов и вакансий.

6. 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 диффузию сплавообразующих компонентов и вакансий. Выведена математическая зависимость коэффициента диффузии от концентрации вакансий, которая, в свою очередь, определяется проводимостью сплава, наличием и защитными свойствами пассивирующей оксидной пленки на его поверхности.

2. Установлена корреляция коэффициента упрочнения легированных сталей от эквивалентного содержания углерода и продолжительности воздействия электрического тока плотностью 0,01-0,25 А/см2 при температурах от 1070 до 1190 К.

3. 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.

4. 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 1,62,4 раза или остается неизменным по сравнению с объемом.

Практическая ценность.

1. Разработана адаптированная к производственным условиям установка для термоэлектрической обработки электропроводящих материалов.

2. 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.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работы, указаны научная новизна и практическая ценность.

В первой главе освещено современное состояние вопроса, проведен анализ литературных данных о применении электромагнитного воздействия для улучшения поверхностных характеристик деталей машин. Описаны полученные ранее результаты термоэлектрической обработки (ТЭО) легированных сталей. Сформулирована цель и поставлены конкретные задачи исследования.

Во второй главе рассмотрены материалы и методики исследования структуры и свойств образцов после воздействия электрического тока при высокотемпературной обработке. Описана разработанная (патент на полезную модель № 40320 РФ) установка для термоэлектрической обработки электропроводящих материалов (рис. 1).

Перед упрочнением образец сваривали с токоподводом из низкоуглеродистой стали (диаметром не менее 3 мм), который вставляли в корундизовую трубку. Торцы токоподвода фиксировали замазкой из жидкого стекла и порошкообразного оксида алюминия (III). Вспомогательный электрод изготовляли аналогично.

После достижения заданной температуры в печи в тигель с расплавом тетрабората натрия погружали упрочняемый образец и вспомогательный электрод. Образец подключали к "+" аккумуляторной батареи, а вспомогательный электрод - к перемычке 3-й секции батареи, как показано на рисунке 1. Затем замыкали ключ и реостатом устанавливали необходимый потенциал, обеспечивающий требуемый ток обработки. Продолжительность пропускания электрического тока плотностью от 0,01 до 0,25 А/см2 составляла 1,5-3,0 часа. После окончания обработки отключали питание, извлекали упрочняемый образец из расплава и охлаждали на воздухе (нормализовали) либо нагревали до общепринятой температуры закалки без прекращения подачи электрического тока, а затем извлекали и охлаждали в воде или масле (закаливали).

1 - аккумуляторная батарея; 2 - реостат; 3 - самопишущий потенциометр; 4 -миллиамперметр М2038; 5 - хромель-алюмелевая термопара; 6 - милливольтметр; 7 - печь сопротивления с силитовыми нагревателями; 8 - тигель с расплавом тетрабората натрия; 9 - понижающий автотрансформатор; 10 - упрочняемый образец; 11 - вспомогательный электрод; 12 - ключ

Рисунок 1 - Схема установки для термоэлектрической обработки электропроводящих материалов

Для исследований использовали образцы из лабораторных и промышленных сталей в форме параллелепипеда с размерами 10x10x30 мм или в форме цилиндра высотой 30 мм и диаметром основания 10 - 12 мм. Структуру шлифов выявляли на металлографическом микроскопе МИМ-7 после их травления 4 %-м ниталем при увеличениях от 70 до 800 крат. Анализ неметаллических включений осуществляли по ГОСТ. 1778-70 методом Ш под микроскопом при просмотре всей площади нетравленых продольных шлифов. Границы зерен выявляли методом травления, а величину зерна определяли методом сравнениях эталонными шкалами, руководствуясь ГОСТ 5639-82.

Микротвердость НУ исследованных сталей измеряли по ГОСТ 9450-76 с помощью прибора ПМТ-3 при нагрузке на индентор 1,47 Н.

Расстояние между отпечатками составляло не менее 30-50 мкм, количество измерений - по 7-12 отдельно в поверхностном слое толщиной до 80 мкм и центральных участках образца. Относительная доверительная ошибка измерений составила 8,5-14,9 % при доверительной вероятности 0,95. Коэффициент поверхностного упрочнения К рассчитывали как отношение средних величин микротвердости поверхностных и центральных участков образца.

Испытания на износ выполняли на машине трения СМЦ-2 при нагрузке 98 Н по ГОСТ 23.224-86, используя схему "диск-колодка" без смазки. В качестве контр-тела применили образцы из стали Р18. Определяли суммарный износ взвешиванием образцов до и после испытания на аналитических весах ВЛА - 200М с точностью до 0,1 мг.

Жаростойкость сталей оценивали по ГОСТ 6130-71 весовым методом по увеличению массы цилиндрических образцов диаметром 10 мм и высотой 20 мм. Испытания проводили в течение 8 часов при 1073 К на воздухе в керамических тиглях, дно которых засыпали А12О3 и предварительно прокаливали при температуре опыта до постоянной массы. Коррозионные характеристики экспериментальных образцов оценивали также по анодным поляризационным кривым, построенным при 1073 К потенциостатическим методом с учетом омического сопротивления электролита и соединительных проводов (метод выключения постоянного тока) в вакуумированном расплаве тетрабората натрия, дополнительно содержавшем 0,1-0,2 мае. % оксида железа (II).

Для определения распределения легирующих элементов по толщине упрочненного слоя применили рентгенофлюоресцентный анализ (РФА) по ГОСТ 28033-89 на спектрометре X' Unique II фирмы Philips с пакетом программ Х-40. Источником возбуждения служила рентгеновская трубка PW1404/00 (напряжение составляло 60 кВ, сила тока 50 мА). Подготовку образцов осуществляли по ГОСТ 7565-81. Предел возможных значений погрешности результата анализа в зависимости от массовой доли элемента в образце составил: для кремния - 0,03-0,13 %, для марганца - 0,02-0,06 %, для хрома - 0,030,20 %, для никеля - 0,04-0,10 %, для молибдена - 0,04-0,06 %, для ванадия-0,10-0,16%.

В третьей главе приведены результаты исследования структуры и свойств образцов, подвергнутых воздействию электрического тока в ходе высокотемпературной обработки. Режимы воздействия и микротвердость обработанных образцов, охлажденных после ТЭО на воздухе, приведены в таблице 1. Величина HV центральных участков соответствовала исходной микротвердости поверхностного слоя образца до ТЭО.

Термоэлектрическая обработка эффективна как при наличии, так и в отсутствие углерода в металлическом сплаве, однако в углерод-содержащих сталях коэффициент упрочнения К выше (сравните

образцы 1 и 2 в таблице 1). В то же время величина K углеродистых сталей невелика и даже 0,7 мас. % С без легирующих элементов (сталь У7 в таблице 1) не обеспечивает заметного поверхностного упрочнения материала.

Высоколегированные быстрорежущие стали также подвержены упрочнению воздействием электрического тока при высокотемпературной обработке, однако величина Kу них самая низкая и составляет 1,42-1,60, в то время как у низколегированных сталей коэффициент упрочнения достигает ~ 2,0-2,7 крат.

Таблица 1 - Режимы и результаты воздействия электрического тока на образцы сталей в ходе высокотемпературной обработки с последующим охлаждением

на воздухе

Образец Марка стали Т, К/т, ч' Плотность тока, А/см2 Микротвердость HV, ГПа К

центральных участков поверхностного слоя

1 00Ю1 1073/3,5 0,01 1,21 1,97 1,63

2 40Ю1 1070/3,0 0,02 1,54 3,25 2,11

3 40Ю1 1170/3,0 0,07 1,22 3,15 2,58

4 Р6М5 1100/2,0 0,04 5,50 8,78 1,60

5 Р6М5 1100/2,0 0,03 5,14 7,78 1,51

6 Р6М5 1189/2,0 0,04 5,73 8,87 1,55

7 Р18 1104/2,0 0,03 5,86 8,32 1,42

8 Р18 1145/2,0 0,04 5,38 8,45 1,57

9 40Х 1073/2,8 0,04 2,53 5,06 2,00

10 40Х 1170/2,5 0,02 2,53 6,12 2,42

11 40Х 1073/3,0 0,02 2,61 6,60 2,53

12 40ХЮ 1073/2,5 0,09 2,44 6,56 2,69

13 40ХЮ 1073/3,0 0,07 2,43 5,97 2,46

14 09Г2С 1073/2,0 0,02 1,72 3,35 1,95

15 10Г2ФБ 1073/2,0 0,02 1,82 4,24 2,33

16 14ХГС 1073/2,0 0,03 1,81 4,11 2,27

17 17ГС 1073/2,0 0,03 1,81 3,46 1,91

18 17Г2СФ 1073/2,0 0,02 1,85 3,74 2,02

19 У7 1120/2,0 0,03 4,97 5,27 1,06

20 45 1070/2,0 0,06 2,39 2,68 1,12

Примечание. * Температура (числитель) и продолжительность (знаменатель) ТЭО.

Максимальный коэффициент упрочнения наблюдается на средне-углеродистых сталях, легированных хромом и алюминием, причем наиболее эффективно их одновременное присутствие (сравните средние результаты упрочнения образцов 12,13 с образцами 2,3 и 9-11). Комплексное легирование позволяет получить более высокий результат, в том числе и на низкоуглеродистых сталях, например: 10Г2ФБ, 14ХГС и 17Г2СФ.

Коэффициент упрочнения закаленных образцов после ТЭО заметно ниже, чем для нормализованных (сравните таблицы 1 и 2), и варьирует в пределах от 1,15 до 1,50. Меньшее значение характерно для стали 60С2, а большее - для стали 30Г2. Это связано с повышением твердости центральных участков после закалки (у стали 60С2 она одна из самых высоких, а у 30Г2 - минимальна из приведенных в таблице 2), что и приводит к снижению коэффициента упрочнения.

Таблица 2 - Режимы и результаты воздействия электрического тока на образцы сталей в ходе высокотемпературной обработки с последующей закалкой

Образец Марка, стали Т, К/т, ч* Плотность тока, А/см2 Микротвердость HV, ГПа К

центральных участков поверхностного слоя

21 40Х 1073/2,0 0,12 5,98 8,17 1,37

22 40ХЮ 1077/2,5 0,05 6,04 8,29 1,37

23 Р18 1143/1,5 0,14 7,60 9,35 1,23

24 Р18 1120/1,5 0,03 7,75 9,76' 1,26

25 зогм 1075/2,0 0,03 4,62 5,96 1,29

26 30Г2 1095/2,0 0,05 4,50 6,77 1,50

27 60С2 1070/2,0 0,08 7,73 8,90 1,15

28 20ХНЗА 1073/2,0 0,06 4,98 6,97 1,40

29 30ХГСН2А 1173/2,0 0,20 6,26 8,76 1,40

30 38Х2МЮА 1073/2,0 0,04 6,43 8,88 1,38

31 38Х2Н2М 1100/2,4 0,17 5,70 8,44 1,48

32 38Х2Н2МА 1073/2,0 0,11 5,81 8,54 1,47

Примечание. * Температура (числитель) и продолжительность (знаменатель) ТЭО.

Продолжительность обработки в 1,5 ч даже при температуре 1120 и 1143 К оказывается недостаточной для заметного повышения коэффициента упрочнения, величина которого для быстрорежущих сталей составила 1,23 и 1,26.

Величина микротвердости по мере удаления от поверхности упрочненных образцов убывает, причем наиболее интенсивно на расстоянии до 90 мкм. После глубины в 210 мкм она практически приближается к микротвердости центральных участков, удаленных на 4000-4500 мкм от поверхности.

На рисунке 2 в качестве примера приведен результат послойного рентгенофлюоресцентного анализа образцов стали 38Х2Н2М. Данные РФА позволяют сделать вывод об обогащении в ходе высокотемпературной электрической обработки поверхностного слоя сталей легирующими элементами в 1,4-11,4 крат, в частности: содержание хрома в поверхностном слое по сравнению с исходным увеличилось в 1,54,0 раза, никеля - в 1,5-3,0 раза, молибдена - в 1,5- 2,5 раза, алюминия

4 -.------

3.5

О 30 60 90 120 150 4500 L,mkm с

Рисунок 2 - Распределение легирующих элементов в поверхностном слое стали 38Х2Н2М после электрического воздействия при 1100 К и закалки

- в 2,3-11,4 раза, кремния - в 1,5-2,2 раза, ванадия - в 1,5 раза. Наибольшие изменения концентрации наблюдали в случае алюминия (для исследованных сталей). Максимальное содержание легирующих элементов отмечено на расстоянии до 40-100 мкм от поверхности образцов, а после 160-180 мкм в большинстве исследованных сталей оно практически соответствовало содержанию центральных участков.

Иначе ведет себя марганец. Его концентрация в поверхностном слое либо уменьшается, либо практически не меняется по сравнению с центральными участками. Это, по-видимому, обусловлено его негативным влиянием на коррозионную стойкость железа в расплаве тетра-бората натрия.

Часть образцов после ТЭО подвергли испытанию на износ, результаты которого приведены на рисунке 3.

Анализ полученных экспериментальных данных показал, что в результате термоэлектрической обработки износ исследованных образцов снизился в 1,6-1,8 раза независимо от комплексности легирования. Возможно, это связано с приблизительно одинаковым содержанием углерода в исследованных сталях. Увеличение скорости перемещения контр-тела относительно образцов практически не сказалось на степени износостойкости сталей, подвергнутых воздействию электрического тока при высокотемпературной обработке, хотя величина износа, естественно, повысилась с 45-55 мг/ч до 50-70 мг/ч.

Коррозионные испытания образцов сталей показали, что стойкость материалов после ТЭО в связи с обогащением поверхностного слоя такими легирующими элементами, как алюминий, хром и кремний, повысилась в 1,40-2,09 раза по сравнению с исходной. Причем эффективность ТЭО при газовой коррозии выше для стали 60С2, а при окислении в расплаве тетрабората натрия - для стали 14ХГС, в составе которой меньше доля марганца, ухудшающего пассивирование железа.

Приведенные выше результаты упрочнения стальных образцов воздействием электрического тока при высокотемпературной обработке были проанализированы с помощью компьютерной программы "STATISTICA" 5.0. Многофакторная аппроксимация позволила установить следующие уравнения регрессии (при доверительной вероятности а = 0,95):

а) для ТЭО с последующей нормализацией (коэффициент корреляции уравнения 0,77)

К = 0,2434 - 0,2737Сзкв - 0,0414* + 0.0021Г, (1)

б) для ТЭО с последующей закалкой (коэффициент корреляции уравнения 0,62)

К = 0,4791 - 0,0359СЭЛв + 0,1434/ + 0,00067, (2)

где ? - продолжительность воздействия электрического тока; Т- температура термоэлектрической обработки; С - эквивалентное содержание углерода в стали, которое определяли по формуле, учитывающей процентное содержание легирующих элементов в поверхностном слое стали после ТЭО -

Сжв = С+Мл/6 + 5г/24 + Л//13+№710 + Сг/5+Л/о/4 + К/14. (3)

Приведенные уравнения свидетельствуют о существенном влиянии состава поверхностного слоя и продолжительности обработки на коэффициент поверхностного упрочнения, поэтому основное внимание уделили исследованию структуры упрочненного слоя, которая обусловлена его составом и скоростью охлаждения после ТЭО (продолжительность обработки, в конечном счете, также отражается на структурном состоянии материала, однако оптимальная величина г, равная ~ 2,0 часам, экспериментально установлена).

Как в поверхностных, так и в центральных участках нормализованных образцов после ТЭО выявлена феррито-перлитная структура, за исключением стали 00Ю1, в которой присутствует только феррит с зернами от 6-8 до 10-12 баллов в различных зонах. В стали 40Ю1 основу составляют пакеты ферритных столбчатых кристаллитов с прослойками перлита, в сталях 40Х и 40ХЮ доля перлита заметно

возрастает. Во всех случаях зерно в поверхностном слое на 1-2 балла мельче по сравнению с остальным объемом.

В результате закалки после ТЭО все стали приобрели мартен-ситную структуру, причем дисперсность мартенсита в поверхностном слое оказалась выше. Кроме того, в образцах сталей 30Г2 и 60С2 установлены отдельные фрагменты особой структуры - белый слой, который показан на рисунке 4. Он практически не травился и выглядел как сплошное светлое поле. Металлографический анализ позволил предположить образование бесструктурного мартенсита.

В стали 38Х2Н2МА как в поверхностных, так и в центральных участках выявилось обогащение границ исходного аустенитного зерна легирующими элементами (рис. 5), что привело к их меньшей трави-мости. Возможно, белый слой на сталях 30Г2 и 60С2 возник в результате аналогичных процессов.

В четвертой главе приведены анализ причин поверхностного упрочнения легированных сталей и модель воздействия электрического тока на металлический сплав при высоких температурах.

Результаты комплексного исследования поверхностных слоев сталей, подвергнутых воздействию электрического тока при высокотемпературной обработке, позволяют сформулировать некоторые причины повышения их микротвердости по сравнению с центральными участками. Основная причина - обогащение поверхностного слоя легирующими элементами, но в разных сталях оно приводит к формированию различных структур, появление которых и обеспечивает повышение микротвердости. В исследованных сталях установлено наличие мелкодисперсных нитридов алюминия, крупных силикатных и сложносоставных включений по границам дендритов ближе к поверхности, повышение доли перлитной составляющей в поверхностном слое, измельчение феррита вблизи поверхности, увеличение площади, занимаемой карбидами в поверхностном слое (последнее - в сталях Р18). Предложенные объяснения подтверждены приведенными в диссертации микрофотографиями с подробным описанием структур. Причем во всех случаях наблюдалось повышение дисперсности структурных составляющих в поверхностных участках сталей.

Ранее было показано, что при пропускании постоянного электрического тока в металлическом образце - аноде активность компонента в поверхностном слое уменьшается и возникает восходящая диффузия элемента из центральных участков образца. Заряженные отрицательно вакансии, которые всегда присутствуют в реальных кристаллах, при возникновении электрического тока перемещаются в том же направлении, что и электроны проводимости. А направление движения последних определяется полярностью включения источника питания. Приведем рассуждения только для положительного электрода, которым и является упрочняемый образец.

Поток вакансий в глубь анода соответствует сумме встречных потоков сплавообразущих атомов ( = — и зависит от интенсивности выхода катионов из металла во внешнюю среду

где - поток вакансий; 5 - площадь поверхности электрода; сШ/Л частота генерирования вакансий при наличии электрического тока; £)"* коэффициент диффузии /-го компонента во внешней среде; ц** , химической потенциал катиона во внешней среде; к - количество компонентов в сплаве.

С учетом воздействия электрического поля на компоненты сплава,

соотношения феноменологических коэффициентов взаимности Онзаге-

* /

ра и постоянства для данного сплава величины \У = 2еРта получили

где I - количество электронов, участвующих в единичнои окислительно-восстановительной реакции на аноде; е - заряд электрона; Р-число Фарадея; т* - среднестатистическая масса атома в сплаве; £ феноменологические коэффициенты взаимности, подчиняющиеся соотношению Онзагера Ь.к= Ьи; 2к - эффективный заряд атомного остова (иона), находящегося в узле кристаллической решетки; А коэффициент диффузии ¡-го компонента в сплаве; ц. - химической потенциал 1-го элемента в сплаве; а - проводимость сплава.

Этот поток вакансий обеспечивает ускоренную диффузию сплавообразующих компонентов

где а - параметр решетки; V. - частота перескоков вакансий; с, -концентрация вакансий; С. - концентрация /-го компонента в стали,-или окончательно

Таким образом, диффузия сплавообразующих компонентов в поверхностный слой будет тем интенсивнее, чем меньше будут коэффициент диффузии и химический потенциал во внешней относительно сплава среде (т.е. в оксидной пленке или в расплаве) и чем больше проводимость самого сплава. Эти условия и были реализованы в ходе высокотемпературной электрической обработки за счет формирования оксидной пленки на поверхности образцов, в которой .О""и много меньше аналогичных величин в расплаве.

На основе зависимостей изменения концентрации и микротвердости элементов по сечению термообработанных образцов сталей 60С2, 40Х, 00Ю1 рассчитали Д при наличии электрического тока. По сравнению с известными литературными данными (без электрического воздействия) коэффициенты диффузии кремния, хрома и алюминия в железе увеличились на 1-3 порядка. Следовательно, под воздействием

железе увеличились на 1-3 порядка. Следовательно, под воздействием электрического тока на металлический сплав при высокотемпературной обработке диффузия его компонентов заметно возрастает, что косвенно подтверждает предлагаемые выше модельные представления.

В пятой главе приведены результаты апробации ТЭО на стандартных деталях тракторов и оборудования для тепловой обработки крови, а также разработан способ получения антифрикционных покрытий. Установлено, что воздействие электрического тока при высокотемпературной обработке привело к увеличению поверхностной микротвердости втулки коробки передач Т4.37А.230 и кольца упорного конечной передачи 04.39.132 из стали 40Х в 1,28 -1,31 раза, снижению их износа в 1,60-1,82 раза. Усовершенствовав конструкцию шнековых коагуляторов крови (патент на полезную модель № 38267 РФ), подвергли ТЭО элементы их рабочего органа, а именно кольца-заготовки шнека из стали 20X13, в результате чего их коррозионная стойкость повысилась в 1,6 раза по сравнению с исходной.

Разработанный способ нанесения антифрикционных покрытий (положительное решение от 10.06.2004 о выдаче патента на изобретение по заявке № 2003127414 от 09.09.2003), одним из этапов которого является ТЭО, может быть использован при упрочнении новых и восстановлении изношенных деталей цилиндропоршневой группы двигателей внутреннего сгорания, например, поршневых колец, а также для нанесения покрытий на рабочие поверхности деталей, работающих в условиях трения.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Разработана установка для термоэлектрической обработки электропроводящих материалов, конструкция которой обеспечивает упрощение технологии упрочнения и обслуживания в производственных условиях. Получен патент на полезную модель установки.

2. Выполнены экспериментальные исследования по упрочнению поверхностного слоя промышленных и синтезированных сталей за счет электрического воздействия при высокотемпературной обработке. Установлено повышение микротвердости указанного слоя в 1,2-2,7 раза. Одновременно износостойкость при различных скоростях относительного перемещения трущихся поверхностей возросла в 1,6-1,8 раза, а коррозионная стойкость - в 1,4-2,1 раза.

3. В результате многофакторного анализа влияния параметров термоэлектрического воздействия на коэффициент упрочнения сталей получены следующие уравнения регрессии

К = 0,2434-0,2737Сза.„ -0,0414/ +0,00217\ К = 0,4791-0,03590^ + 0,1434/+0,00067\

согласно которым эффективность упрочнения зависит от эквивалентного содержания углерода и продолжительности процесса при соблюдении технологических режимов термоэлектрической обработки (плотности тока поляризации и температуры).

4. Выполнен послойный анализ распределения легирующих элементов в поверхностном слое упрочненных образцов. Установлено, что концентрация хрома, никеля, молибдена, алюминия, кремния, ванадия в поверхностном слое увеличилась в 1,4-11,4 раза по сравнению с объемом. Наибольшее обогащение наблюдали в случае алюминия (в 3,2-11,4 раза) и хрома (в 1,5-4,0 раза). Содержание марганца наоборот уменьшилось в 1,6-2,4 раза по сравнению с объемом или осталось неизменным.

5. Металлографические исследования при различных увеличениях выявили повышение дисперсности структурных составляющих в поверхностных участках сталей 00Ю1,40Ю1, 40ХЮ, 30Г2,60С2, 38Х2Н2М, 38Х2Н2МА, 38Х2МЮА после электрического воздействия при высоких температурах. На поверхности сталей 30Г2 и 60С2 обнаружены области бесструктурного мартенсита толщиной 55-70 мкм после ТЭО с закалкой. На образцах сталей 38Х2Н2МА выявлено обогащение легирующими элементами границ исходного аустенитного зерна.

6. Разработана модель поведения вакансий и сплавообразующих компонентов под воздействием электрического тока при высокотемпературной обработке. Показана возможность ускорения диффузии легирующих элементов в ходе термоэлектрической обработки.

7. Проведена апробация метода ТЭО на стандартных деталях тракторов и оборудования для тепловой обработки крови. Установлено, что высокотемпературное воздействие электрического тока приводит к увеличению поверхностной микротвердости деталей тракторов из стали 40Х в 1,28-1,31 раза, снижению износа в 1,60-1,82 раза, а коррозионная стойкость колец-заготовок из стали 20X13 повысилась в 1,6 раза по сравнению с исходной.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ РАБОТЫ

Кусков В.Н., Паульс В.Ю., Смолин Н.И. Моделирование диффузионных потоков при термоэлектрической обработке сплавов // Вопросы состояния и перспективы развития нефтегазовых объектов Западной Сибири: Сб. науч. тр. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2002. - С. 37-44. Кусков В.Н., Паульс В.Ю., Смолин Н.И. Упрочнение поверхности деталей сельскохозяйственных машин порошковыми наплавками // Новый взгляд на проблемы в АПК: Мат. конф. молодых ученых (дек. 2002 г., г. Тюмень). - Тюмень: ТюмГСХА, 2002. С. 134-135.

17

Паульс В.Ю., Кусков В.Н., Смолин Н.И. Упрочнение поверхности деталей машин термоэлектрической обработкой // Проблемы эксплуатации транспортных систем в суровых условиях: Материалы, региональной научно-практической конф. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2003. - С. 70-73.

Кусков В.Н., Паульс В.Ю., Смолин Н.И. Преобразование фрактальной микроструктуры сплавов пропусканием электрического тока// Фракталы и их приложения в науке и технике: Труды Всероссийской научной конф. (4-5 февр. 2003г., г. Тюмень). - Тюмень: ТюмГНГУ, 2003.-С. 155- 157.

Паульс В.Ю., Кусков В.Н., Смолин Н.И. Влияние электрического тока на процессы термической обработки легированных сталей // Молодые ученые в решении проблем АПК: Материалы конференции молодых ученых (дек. 2003 г., г. Тюмень). 4.2. -Тюмень: ТюмГСХА, 2003. - С. 227 - 230.

Патент на полезную модель № 38267 РФ, МПК7 А 22 В 5/04. Устройство для коагуляции крови / Паульс В.Ю., Кусков В.Н., Смолин Н.И. (РФ) // БИПМ. 2004. № 16 от 10.06.2004. Патент на полезную модель № 40320 РФ, МПК7 С 23 С 8/42. Установка для термоэлектрической обработки / Паульс В.Ю., Кусков В.Н., Смолин Н.И. (РФ). //БИПМ. 2004. № 25 от 10.09.2004. Положительное решение от 10.06.2004 о выдаче патента на изобретение "Способ нанесения антифрикционных покрытий", заявка; № 2003127414 от 09.09.2003, МПК7 С 23 С 26/00 / Кусков В.Н., Паульс В.Ю., Смолин Н.И., Ковенский И.М. (РФ).

Р172 9Г

ВВЕДЕНИЕ

1. ПРОБЛЕМА ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ДЕТАЛЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО МАШИНИНОСТРОЕНИЯ.

1.1. Условия работы и долговечность деталей тракторов и сельскохозяйственных машин.

1.2. Применение электромагнитного воздействия для улучшения поверхностных характеристик деталей машин.

1.2.1. Насыщение поверхности деталей легирующими элементами с использованием электрического тока.

1.2.2. Влияние магнитного поля на эксплуатационные свойства и фазовые превращения в сталях.

1.2.3. Электроэрозионная обработка.

1.2.4. Термоэлектрическая обработка низколегированных сталей

1.3. Постановка задач исследования.

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Химический состав, форма и размеры исследованных образцов

2.2. Металлографические и механические испытания.

2.3. Коррозионные испытания.

2.4. Установка и режимы ТЭО

2.5. Послойный рентгенофлюоресцентный анализ

3. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ОБРАЗЦОВ ПОСЛЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА ПРИ

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОБРАБОТКЕ.

3.1. Результаты механических испытаний образцов

3.1.1. Микротвердость нормализованных лабораторных образцов.

3.1.2. Микротвердость и износ закаленных лабораторных образцов.

3.1.3. Регрессионный анализ влияния параметров ТЭО на коэффициент упрочнения.

3.2. Результаты испытаний образцов на коррозионную стойкость.

3.3. Распределение легирующих элементов в поверхностном слое подвергнутых ТЭО образцов.

3.4. Результаты металлографических исследований.

3.4.1. Сталь 00Ю1.

3.4.2. Сталь 40Ю1.

3.4.3. Сталь 40ХЮ.

3.4.4. Сталь 30Г2.

3.4.5. Сталь 60С2.

3.4.6. Сталь 38Х2Н2М.

3.4.7. Сталь 38Х2Н2МА.

3.4.8. Сталь 38Х2МЮА.

3.4.9. Сталь Р18.

4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО

ТОКА НА МЕТАЛЛ ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ.

4.1. Анализ причин поверхностного упрочнения легированных сталей.

4.2. Модель воздействия электрического тока на металлический сплав при высокотемпературной обработке.

5. АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ.

5.1. Повышение долговечности деталей тракторов в результате высокотемпературной обработки электрическим током.

5.2. Способ нанесения антифрикционных покрытий.

5.2. Воздействие электрического тока при высокотемпературной обработке на детали оборудования для тепловой обработки крови.

Актуальность. 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 дорогостоящих деталей. Повысить износостойкость можно в результате увеличения твердости поверхности, при этом большое значение придают характеристикам поверхности контактирующих слоев.

Рост цен на металлы и сплавы, из которых изготовляются быстроизнашивающиеся детали узлов трения, необходимость повышения их работоспособности и надежности, ухудшающаяся экологическая обстановка и другие факторы актуализировали разработку новых ресурсосберегающих и экологически чистых технологий машиностроения, способствующих повышению поверхностных характеристик контактирующих деталей машин и продлению срока их службы.

Интерес к повышению физико-механических свойств материалов электромагнитным воздействием проявился давно, еще в начале прошлого века, и время от времени то угасал, то вновь оживлялся. В связи с чем, наряду с классическими методами, применяемыми для упрочнения деталей машин, такими как химико-термическая обработка, поверхностное пластическое деформирование, наплавка или в дополнение к ним 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 как с практической, так и с научной точек зрения.

Объект исследования — атомно-вакансионный комплекс, формирующий структуру и свойства промышленных и синтезированных легированных сталей.

Предмет исследования — физико-химические свойства и структура поверхностных и центральных участков легированных сталей после воздействия электрического тока при повышенных температурах.

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 рентгено-флюоресцентный анализ.

Научная новизна. 1. Разработана модель воздействия электрического тока на диффузию сплавообразующих компонентов и вакансий. Выведена математическая зависимость коэффициента диффузии от концентрации вакансий, которая в свою очередь, определяется проводимостью сплава, наличием и защитными свойствами пассивирующей пленки на его поверхности.

2. Установлена корреляция коэффициента упрочнения легированных сталей от эквивалентного содержания углерода и продолжительности воздействия электрического тока плотностью 0,01 - 0,25 А/см при температурах от 1070 до 1190 К.

3. 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.

4. Установлен характер распределение 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. 1. Разработана адаптированная к производственным условиям установка для термоэлектрической обработки электропроводящих материалов.

2. Предложены рекомендации и проведена промышленная апробация метода на деталях тракторов 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.

Отдельные разделы работы выполнены при поддержке гранта губернатора Тюменской области С.С. Собянина 2003 года.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Разработана установка для термоэлектрической обработки электропроводящих материалов, конструкция которой обеспечивает упрощение технологии упрочнения и обслуживания в производственных условиях. Получен патент на полезную модель установки.

2. Выполнены экспериментальные исследования по упрочнению поверхностного слоя промышленных и синтезированных сталей за счет электрического воздействия при высокотемпературной обработке. Установлено повышение микротвердости указанного слоя в 1,2 — 2,7 раза. Одновременно износостойкость при различных скоростях относительного перемещения трущихся поверхностей возросла в 1,6 — 1,8 раза, а коррозионная стойкость в 1,4 - 2,1 раза.

3. В результате многофакторного анализа влияния параметров термоэлектрического воздействия на коэффициент упрочнения сталей получены следующие уравнения регрессии К = 0,2434-0,2737СЭИ - 0,0414* + 0,002IT;

К = 0,4791 - 0,0359Сэкв + 0,1434/ + 0,0006Г, согласно которым эффективность упрочнения зависит от эквивалентного содержания углерода и продолжительности процесса при соблюдении технологических режимов термоэлектрической обработки (плотности тока поляризации и температуры).

4. Выполнен послойный анализ распределения легирующих элементов в поверхностном слое упрочненных образцов. Установлено, что концентрация хрома, никеля, молибдена, алюминия, кремния, ванадия в поверхностном слое увеличилась в 1,4 до 11,4 раза по сравнению с объемом. Наибольшее обогащение наблюдали в случае алюминия (в 3,2 - 11,4 раза) и хрома (в 1,5 - 4,0 раза). Содержание марганца наоборот уменьшилось в 1,6 — 2,4 раза по сравнению с объемом или осталось неизменным.

5. Металлографические исследования при различных увеличениях выявили повышение дисперсности структурных составляющих в поверхностных участках сталей 00Ю1, 40Ю1, 40ХЮ, 30Г2, 60С2, 38Х2Н2М, 38Х2Н2МА, 38Х2МЮА после электрического воздействия высоких температурах. На поверхности сталей 30Г2 и 60С2 обнаружены области бесструктурного мартенсита толщиной 55 - 70 мкм после ТЭО с закалкой. На образцах сталей 3 8Х2Н2МА выявлено обогащение легирующими элементами границ исходного аустенитного зерна.

6. Разработана модель поведения вакансий и сплавообразующих компонентов под воздействием электрического тока при высокотемпературной обработке. Показана возможность ускорения диффузии легирующих элементов в ходе термоэлектрической обработки.

7. Проведена апробация метода ТЭО на стандартных деталях тракторов и оборудования для тепловой обработки крови. Установлено, что высокотемпературное воздействие электрического тока приводит к увеличению поверхностной микротвердости деталей тракторов из стали 40Х в 1,28 - 1,31 раза, снижению износа в 1,60 - 1,82 раза, а коррозионная стойкость колец-заготовок из стали 20X13 повысилась в 1,6 раза по сравнению с исходной.

146

1. Сорокин Н. Т. Стратегические проблемы аграрной сферы и их влияние на процесс развития тракторостроительных предприятий // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2002. № 3. С. 44 - 46.

2. Халфин М.А., Хисметов Н.З., Сидыганов Ю.Н. Перспективы развития инженерно-технической сферы АПК России в новых экономических условиях // Ремонт, восстановление, модернизация. 2003. №5. С. 3-8.

3. Лялякин В.П. Восстановление и упрочнение деталей машин резерв экономии материальных ресурсов // Ремонт, восстановление, модернизация. 2002. № 1. С. 9 - 13.

4. Ласковнев А.П., Волочко А.Т., Макарова Ж.Е. Восстановление рабочей поверхности втулок скольжения пластическим деформированием // Ремонт, восстановление, модернизация. 2003. №4. С. 30-32.

5. Кусков В.Н., Паульс В.Ю., Смолин Н.И. Упрочнение поверхности деталей сельскохозяйственных машин порошковыми наплавками // Новый взгляд на проблемы в АПК: Мат. конф. молодых ученых (дек. 2002 г., г. Тюмень). Тюмень: ТюмГСХА, 2002. С. 134 - 135.

6. Гельфонд А.С. // Станки и инструмент. 1936. № 6. С. 16-19 (цитировано по: 7.).

7. Гудцов Н.Т., Сумин И.А. // Металлург. 1937. № 4. С. 55 59 (цитировано по: Закалка стали в магнитном поле/ М.А. Кривоглаз, В.Д. Садовский, Л.В. Смирнов, Е.А. Фокина. - М.: Наука, 1977. 119 с.).

8. Гардин А.И. // Металлург. 1938. № 3 (цитировано по 9.

9. Гевелинг Н.В. Поверхностная электротермообработка. ОНТИ. 1936 (цитировано по 9.).

10. Садовский В.Д. и др. // Вестник машиностроения. 1949. № 12 (цитировано по 9.).

11. Спектор А.Г. // Журнал технической физики. XXI. Вып. 10. 1951. С. 1153 (цитировано по 9.).

12. Ассонов А. Д., Шепеляковский К.З., Ланкин П. А. Скоростная цементация при нагреве т.в.ч. // МиТОМ. 1955. № 3. С. 39 50.

13. Юрьев С.Ф., Гинзбург С.К. Исследование высокотемпературной цементации стали в твердом карбюризаторе при нагреве токами высокой частоты // МиТОМ. 1959. № 8. С. 32 38.

14. Барщева А.С., Гнучев B.C. Скоростное тонкослойное цианирование при нагреве токами высокой частоты // МиТОМ. 1957. № 7. С. 48 — 50.

15. Морозова Е.М., Флоренсова Ф.Р. Азотирование стали с нагревом т.в.ч. // Станки и инструмент. 1958. № 6. С. 28 — 31.

16. Минкевич А.Н., Улыбин Г.Н. Хромирование и борирование стали при нагреве т.в.ч. // МиТОМ. 1959. № 4. С. 48 51.

17. Maszczynski A., Matyja Т.Н. Prace institutow mechaniki. 1956. 41 (цитировано по: 13.).

18. Просвирин В.И., Тарасов Б.Я. Азотирование с применением нагрева токами высокой частоты // Превращения в сплавах и взаимодействие фаз. Рига: Изд-во АН ЛатвССР, 1961. С. 51.- 87.

19. Замятнин М.М., Балуева Т.А. Использование высокочастотного нагрева для химико-термической обработки // Превращения в сплавах и взаимодействие фаз. Рига: Изд-во АН ЛатвССР, 1961. С. 177-183.

20. Флоренсова Ф.Р. Азотирование стали с нагревом токами высокой частоты // Превращения в сплавах и взаимодействие фаз. — Рига: Изд-во АН ЛатвССР, 1961. С. 199 210.

21. Строение и фазовый состав алитированного слоя / И.Н. Кидин, В.И. Андрюшечкин, Н.М. Левтонова, В.М. Гуляева // МиТОМ. 1971. № 2. С. 7- 11.

22. Кидин И.Н., Андрюшечкин В.И., Левтонова Н.М. Применение• 148электронагрева при алитировании армо-железа в пастах // Защитные покрытия на металлах. Киев: Наукова Думка, 1971. Вып. 4. С. 123 — 130.

23. Кидин И.Н., Андрюшечкин В.И., Левтонова Н.М. Особенности образования алитированного слоя на стали при электронагреве // Защитные покрытия на металлах. Киев: Наукова Думка, 1973. Вып. 7. С. 104-107.

24. Мышалов М.В., Човнык Н.Г., Иванов Б.Г. Алитирование лопаток турбореактивного двигателя в расплавленных электролитах // Защитные покрытия на металлах. Киев: Наукова Думка, 1975. Вып. 9. С. 69-72.

25. Патент (Япония), № 18067, 1963 (цитировано по 21.).

26. Цементация в электропроводном кипящем слое / В.И. Муравьев, В.П. Курбатов, Н.Д. Тютева, А.А. Говоров // МиТОМ. 1971. № 9. С. 61-63.

27. Забродский С.С., Бородуля В.А., Тофпенец Р.Л. Особенности скоростного нагрева металлических изделий в электротермическом псевдоожиженном слое // Изв. АН БССР, серия физ.-тех. наук. 1970. №4. С. 38-42.

28. Тазиков Э.Б., Долманов Ф.В., Зеленина Г.А. Цементация в виброкипящем слое // МиТОМ. 1975. № 8. С. 76 78.

29. Заваров А.С., Баскаков А.П., Грачев С.В. Химико-термическая обработка в кипящем слое. М.: Машиностроение, 1985. - 160 с.

30. Янюк Н.Ф. Производственное освоение процесса скоростной высокотемпературной цементации в электрических полях высокой напряженности // Защитные покрытия на металлах. — Киев: Наукова Думка, 1981. Вып. 15. С. 84 85.

31. Лахтин Ю.М., Коган Я.Д. Азотирование стали в электростатическом поле // Перспективные процессы азотирования в СССР и за рубежом: НИИИНФОРМТЯЖМАШ, 1977. № 30. С. 31.с 149

32. Вржащ Е.Э. и др. Установка для химико-термической обработки вэлектрическом поле // Повышение надежности и долговечности машин и ремонта сельскохозяйственной техники. Иркутстк: Изд-во Иркутского сельскохозяйственного института, 1975. С. 53.

33. Вржащ Е.Э., Вржащ Э.И. Химико-термическая обработка в электростатическом поле // МиТОМ, 1983. № 3. С. 4 6.

34. Смольников Е.А., Сарманова JI.M. Борирование инструмента в электродных ваннах // МиТОМ. 1984. № 3. С. 8 — 10.

35. Смольников Е.А. Термическая и химико-термическая обработка инструментов в соляных ваннах. -М.: Машиностроение, 1989. 312 с.

36. Симоненко А.Н. Кинетика формирования боридных слоев при жидкостном борировании в индукционных соляных ваннах // Горячая обработка инструмента и исследование инструментальных материалов / Под. ред. В.П. Жедя. JL: ВНИИинструмент, 1981. С. 9 -11.

37. Кошелев А.Т. Интенсификация процесса карбонитрирования с помощью постоянного электрического тока // МиТОМ. 1990. № 12. С. 20-22.

38. Витлин В.Б., Давыдов А.С. Электрофизико-химические методы обработки в металлургическом производстве. М.: Металлургия, 1988.-126 с.

39. Кухарева Н.Г., Силенков М.А., Шушков С.В. Химико-термическая обработка в тлеющем разряде атмосферного давления // МиТОМ. 2002. № i.e. 36-38.

40. Щербединский Г.В., Шумаков А.И., Нечаева О.В. Низкотемпературное цианирование быстрорежущих сталей в безводородной плазме // МиТОМ. 2004. № i. с. 40 42.

41. Herbert E.G. // Iron and Steel Institute. 1929, 120, № 2. p. 239 (цитировано по: Бернпггейн M.JI., Пустовойт В.И. Термическаягобработка стальных изделий в магнитном поле. — М.:

42. Машиностроение, 1987. -256 с.)

43. Гуляев А.П. Свойства и термическая обработка быстрорежущей стали. М., ГНТИ, 1939. С. 106 (цитировано по: Закалка стали в магнитном поле / М.А. Кривоглаз, В.Д. Садовский, Л.В. Смирнов, Е.А. Фокина. М.: Наука, 1977. - 119 с.)

44. Меськин B.C. Ферромагнитные сплавы. М., ОНТИ, 1937. С. 44 (цитировано по: Закалка стали в магнитном поле / М.А. Кривоглаз, В.Д. Садовский, Л.В. Смирнов, Е.А. Фокина. М.: Наука, 1977. -119 с.)

45. Erdmann-Jesnitzer F. // Metallurgie und Gissereitechnik, 1951,1, H. 2, 28 (цитировано по: Закалка стали в магнитном поле / М.А. Кривоглаз, В.Д. Садовский, Л.В. Смирнов, Е.А. Фокина. — М.: Наука, 1977. — 119 с.)

46. Бернштейн М.Л. Термо-механико-магнитная обработка металлов и сплавов // МиТОМ. 1960. № 10. С. 31 36.

47. Упрочнение легированной машиностроительной стали термомеханической обработкой / Е. В. Астафьева, М. Л. Бернштейн, И. Н. Кидин и др. // МиТОМ. 1961. № 8. С. 54-56.

48. Патент США № 3188248, МКИ В22 F 3/14 /В. Бассет. Опубл. 1960.

49. Закалка стали в магнитном поле / В.Д. Садовский, Л. В. Смирнов, Е. А. Фокина и др. // ФММ. 1967. Т. 24. Вып. 5. С. 918-939.

50. Влияние высокого давления и импульсного магнитного поля на мартенситное превращение в Fe-Ni и Fe-Ni-Mn сплавах / В.Д. Садовский, П.А. Малинен, Л.А. Мельников // МиТОМ. 1972. № 9.1. С. 30-37.

51. Якунин Г.И., Молчанова Н.Г. Влияние локальных магнитных полей на стойкость режущего инструмента и возможность их практического использования // Электрические явления при трении, резании и смазке твердых тел. М.: Наука, 1973. С. 128 132.

52. Галей М.Т. Повышение стойкости режущих инструментов путем магнитной обработки // Станки и инструмент. 1973. № 5. С. 31.

53. Влияние магнитного поля на превращение остаточного аустенита в сталях / Е.А. Фокина, В.Н. Олесов, JI.B. Смирнов // МиТОМ. 1976. №2. С. 6-8.

54. Гаврилов Г.М. Изменение свойств закаленной стали в магнитном поле // МиТОМ. 1977. № 6. С. 18 22.

55. Новиков В.Ф., Долгих Е.В., Изосимов В.А. Об учете магнитоупругой чувствительности ферромагнитного материала при определении напряжений в металлоконструкциях и нефтегазопроводах // Известия ВУЗов. Нефть и газ. 1985. № з. с. 71 74.

56. Патент № 2154262 РФ, МПК7 G 01 L 1/12. Способ определения полей напряжений в деталях из ферромагнитных материалов / Новиков В.Ф., Ершов С.П., Бахарев М.С. // БИ № 22 от 10.08.2000.

57. Исследование кинетики мартенситного превращения в стали под влиянием постоянного магнитного поля на установке ИМАШ-5С-65 / В.Н. Пустовойт, Ю.М, Домбровский, Ю.Ф. Черников, С.А. Гришин // Заводская лаборатория. 1978. № 6. С. 710 — 713.

58. Галей М.Т., Ашихмин B.C. Изучение влияния магнитного поля на стойкость быстрорежущего инструмнта // Станки и инструмент. 1981. №4. С. 31-33.

59. Кичко Ю.М., Бычков Н.В. Влияние магнитной обработки на физические характеристики быстрорежущей стали // Оптимизация процессов резания жаро- и особопрочных материалов: Межвуз. тематич. науч. сборник. Уфа: УАИ, 1981. Вып. VI. С. 145 - 148.

60. Пустовойт В.Н., Блиновский В.А. Термическая обработка в магнитном поле стали Р6М5 // МиТОМ. 1983. С. 52 54.

61. Магнитные установки для упрочнения деталей и агрегатов / Б.В. Малыгин, С.А. Тихонов, С.А. Мендельсон // Машиностроитель. 1989. № И. С. 28-29.

62. Малыгин Б.В. Магнитное упрочнение ножей для гильотинных ножниц // Вестник машиностроения. 1987. № 3. С. 60 — 61.

63. Малыгин Б.В. Магнитное повышение долговечности работы и коррозионной стойкости оборудования пищевой промышленности // Пищевая промышленность. 1987. № 1.С. 47 49.

64. Малыгин Б.В. Магнитоупрочнение деталей горного и обогатительного производства // Уголь Украины. 1987. №6. С. 44 46.

65. Малыгин Б.В. Повышение стойкости инструмента и оснастки магнитной обработкой // Металлург. 1987. № 10. С. 46 47.

66. Малыгин Б.В., Мендельсон С.А., Николаева Ю.Н. Повышение надежности инструментов, приспособлений и деталей с помощью магнитно-импульсной обработки // Лесное хозяйство. 1987. № 7. С. 63.

67. Малыгин Б.В., Тихонов С.А., Мендельсон С.А. Магнитное упрочнение рессор и пружин // Машиностроитель. 1988. №7. С 20 21.

68. Малыгин Б.В., Семерникова И.А. Магнитно-импульсное упрочнение деталей машин и инструмента // Станки и инструмент. 1989. № 4. С. 23,26.

69. Магнитное упрочнение инструмента для ковки и штамповки / Малыгин Б.В., Тихонов С.А., Долинский В.Н., Мендельсон С.А.//

70. Вестник машиностроения. 1991. № 5. С. 50 — 51.

71. Ерохин М.Н., Григорьев А.В. Изменение износостойкости цепей при обработке импульсным магнитным полем // Автомобильная промышленность. 1989. № 11. С. 22 23.

72. Македонски Б.Г. Обработка режущих инструментов импульсным магнитным полем // Обработка импульсным магнитным полем: Материалы IV науч.-технич. сем. — София — Горький, 1989. С. 30 — 36.

73. Ударная вязкость и структурные изменения в быстрорежущей стали после ОИМП / Бузынин В.Н., Бутылкина Н.А., Лукьянов А.Е., Постников С.Н. // Обработка импульсным магнитным полем: Материалы IV науч.-технич. сем. — София — Горький, 1989. С. 37 — 43.

74. Влияние обработки в импульсном магнитном поле и коронном разряде на прочность сталей / Полетаев В.А., Помельникова А.С., Шипко М.Н., Воробьев В.Ф. // МиТОМ. 2000. № 4. С. 34 37.

75. Полетаев В.А., Басыров И.З., Орлов А.С. Применение ферромагнитной жидкости при упрочнении деталей машин импульсной магнитной обработкой // Вестник машиностроения. 2002. №3. С. 40-43.

76. Дубинский В.Н., Козлова Н.Н., Скуднов В.А. Влияние обработки импульсным магнитным полем на релаксационную стойкость и деформационное старение стали ЗОХМА // МиТОМ. 2002. № 12. С. 21-22.

77. Масловский В.М., Постников С.М. О механизме влияния слабогомагнитного поля на структуру конденсированных сред // Обработка ИМП (метод и техника): 4-й научно-технический международный семинар. София-Горький, 1989. С. 5 - 14.

78. Источники питания для электроискрового легирования / Фурсов С.П., Парамонов A.M., Добында И.В., Семенчук А.В. — Кишинев: Штиинца, 1978. 119 с.

79. Лазаренко Н. И. Изменение исходных свойств поверхности катода под действием искровых электрических импульсов, протекающих в газовой среде // Электроискровая обработка металлов. М.: Изд-во АН СССР, 1957. С. 70-94.

80. Лазаренко Н. И. Технологический процесс изменения исходных свойств металлических поверхностей электрическими импульсами. // Электроискровая обработка металлов. 1960. № 2. С. 36 66.

81. Лазаренко Н. И. О механизме образования покрытий при электроискровом легировании металлических поверхностей. // Электронная обработка материалов. 1965. № 1. С. 49 53.

82. Лазаренко Б. Р., Лазаренко Н. И., Бакал С. 3. Некоторые особенности процесса электроискрового легирования металлических поверхностей в вакууме // Электронная обработка материалов. 1969. №4. С. 27-30.

83. Лазаренко Б. Р., Гитлевич А. Е., Парконский П. Я. Электроискровое легирование с использованием электрического поля // Электронная обработка материалов. 1976. № 3. С. 14 15.

84. Лазаренко Н. И., Лазаренко Б. Р. Электроискровое легирование металлических поверхностей // Электронная обработка материалов. 1977. №3. С. 12-16.

85. Лазаренко Б. Р., Михайлов В. В., Гитлевич А. Е. Распределение элементов в поверхностных слоях при электроискровом легировании // Электронная обработка материалов. 1977. № 3. С. 28 33.

86. Золотых Б. Н. О физической природе электроискровой обработкиметаллов. // Электроискровая обработка металлов. М.: Изд-во АН СССР, 1957. № 1.С. 38-69.

87. Золотых Б. Н. К вопросу о механизме электрической эрозии в жидкой диэлектрической среде // ЖТФ. 1959. Т.29. № 12. С. 1484 -1486.

88. Золотых Б. Н., Круглов А. И. Тепловые процессы на поверхности электродов при электроискровой обработке металлов // Проблемы электрической обработки материалов. М.: Изд-во АН СССР, 1960. С. 65 - 67.

89. Золотых Б. Н. Основные вопросы качественной теории электроискровой обработки в жидкой диэлектрической среде // Проблемы электрической обработки материалов. М.: Изд-во АН СССР, 1962. С. 5-43.

90. Золотых Б. Н., Гноев К.Х. Роль факелов импульсного разряда в передаче энергии и эрозии электродов // Физические основы электроискровой обработки материалов. М.: Наука, 1966. С. 16 -31.

91. Золотых Б. Н., Коробова И. П., Стрыгин Э. М. О роли механических факторов в процессе эрозии в импульсном разряде // Физические основы электроискровой обработки материалов. М.: Наука, 1966. С. 63 - 73.

92. Золотых Б. Н. О физических процессах при электроэрозионной обработке // Физика и химия обработки материалов. 1967. № 1. С. 7 -17.

93. Золотых Б. Н., Марчук А. И., Никифоров С. В. Кинетическая устойчивость термодинамически нестабильных атомных смесей, полученных в искровом импульсном разряде // Электронная обработка материалов. 1977. № 3. С. 24 27.

94. Верхотуров А.Д., Муха И.М. Технология электроискрового легирования металлических поверхностей. — Киев: Техника, 1982. 182 с.

95. Vaidyanathan, Schlayer Н. Elektrofunkenverfestig und von werkzeugschneiden // IND Ans. Bd. 93. 1971. N 36. S. 819 - 820 (цитировано no 85.).

96. Электроискровое упрочнение деталей / В.И. Андреев, Н.И. Беда, Б.И. Гинзбург // Машиностроитель. 1976. № 10. С. 22-23.

97. Влияние импульсного электрического тока на характеристикиVконструкционной прочности металлических материалов / Н.И. Беклемишев, Ю.В. Баранов, Ю.Л. Доронин, А.Н. Васютин, А.И. v Тананов // Физика и химия обработки материалов. 1990. № 4. С. 108-112.

98. Обработка малоуглеродистых сталей электрическим током / Б.В.

99. Скворцов, Б.Н. Журкин, А.Е. Горский // Электрофизические методы и технологии воздействия на структуры и свойства металлических материалов: Всес. шк.-семин., сент. 1990. JI., 1990. С. 76 - 77.

100. Базанов В.Н., Баланкин С.А., Ярцев В.А. Поверхностное упрочнение стали 12Х18Н10Т и титана ВТ 1-0 // Электрофизические методы и технологии воздействия на структуры и свойства металлических материалов: Всес. шк.-семин., сент. 1990. JI., 1990. С. 21.

101. Патент № 1788980 SU, МКИ С21 D 9/22. Способ термической обработки быстрорежущих сталей / Баранов Ю.В., Чуенков А.А. и др.// БИ. 1993. № 2 от 15.01.93.

102. Разработка новой технологии электоимпульсного упрочнения инструментальных сталей / Ю.В. Баранов, А.А. Чуенков, Ю.Н.

103. Дроздов // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2000.ч1572. С. 71-77.

104. Сосенко А.Б. Электроимпульсная обработка рабочих колес газовых турбин // Станки и инструмент. 1962. № 6. С. 16 — 20.

105. Усов С.В. Металлофизические аспекты повышения долговечности деталей машин с помощью комбинированных электротехнологических методов // Вестник машиностроения. 1991. № 5. С. 38-41.

106. Ковенский И.М., Кусков В.Н., Прохоров Н.Н. Структурные превращения в металлах и сплавах при электротермическом воздействии. — Тюмень: ТюмГНГУ, 2001.-215 с.

107. Феттер К. Электрохимическая кинетка. М.: Химия, 1967. - 856 с.

108. Патент на полезную модель № 40320 РФ, МПК7 С 23 С 8/42. Установка для термоэлектрической обработки / Паульс В.Ю., Кусков В.Н., Смолин Н.И. (РФ). // БИПМ. 2004. № 25 от 10.09.2004.

109. Рентгено-флуоресцентный анализ: применение в завод, лаб.: Сб. науч. тр. / Под. ред. X. Эрхардта. М.: Металлургия, 1985. - 254 с.j

110. Рентгенофлуоресцентный анализ / В.П. Афонин, Н.И. Комяк, В.П.

111. Николаев, Р.И. Плотников. Новосибирск: Наука. Сиб. отделение, 1991.-169 с.

112. О возможности снижения потерь железа при высокотемпературной коррозии сталей за счет оптимизации их раскисления / В.Н. Кусков, С.П. Бурмасов, С.Г. Братчиков, П.И. Булер // Изв. ВУЗов. Черная металлургия. 1983. № 8. С. 63 66.

113. К вопросу о возможности снижения потерь металла при высокотемпературной коррозии сталей за счет оптимизации их раскисления / В.Н. Кусков, С.П. Бурмасов, С.Г. Братчиков, А.В. Просвиркин. Свердловск, 1983. 14 с. Деп. в Черметинформация, № 1876, чм-Д83.

114. А.С. № 1740781 СССР, МКИ С22 С 38/04, В22 F 1/00, С22 С 33/02. Порошковый материал на основе железа для получения спеченных изделий / В.Н. Кусков, С.П. Бурмасов (СССР) // Бюл. изобр. 1992. № 22 от 15.06.92.

115. Лариков Л.Н., Исайчев В.И. Диффузия в металлах и сплавах:. Справочник. — Киев: Наукова думка, 1987. — 511 с.

116. Физическое металловедение. Под. ред. Р.У.Кана, П.Т. Хаазена. ТЗ. -М.: Металлургия. 1987. — 663 с.

117. Багмутов В.П., Дудкина Н.Г., Захаров И.Н. Исследование структуры поверхностного слоя среднеуглеродистой стали, упрочненной электромеханической обработкой // МиТОМ. 2002. №12. С. 18-21.

118. Бабей Ю.И. Физические основы импульсного упрочнения стали и чугуна. Киев: Наукова думка, 1988. 238 с.

119. Гудремон Э. Специальные стали.Т. 1. — М.: Металлургия, 1966. -736 с.

120. Кусков В.Н. Упрочнение низколегированных конструкционных сталей в оксидном расплаве при пропускании тока через образец // Физика и химия обработки материалов. 1994. № 1. С. 108 112.

121. Кусков В.Н. Термоэлектрическая обработка легированныхматериалов в оксидном расплаве // Перспективные материалы. 1997. №6. С. 51-55.

122. Фистуль В.И. Физика и химия твердого тела. Т. 1. — М.: Металлургия, 1995. 480 с.

123. Бокштейн Б.С. Диффузия в металлах. — М.: Металлургия, 1978. -248 с.

124. Кусков В.Н. Воздействие постоянного тока малой плотности на электропроводящие материалы, погруженные в оксидный расплав // Материловедение. 1997. № 8 9. С. 28 - 31.

125. Смитлз К. Дж. Металлы: Справ, изд. М.: Металлургия, 1980. -447 с.

126. Надежность и ремонт машин / В.В. Курчаткин, Н.Ф. Тельнов, К.А. Ачкасов и др.; Под. ред. В.В. Курчаткина. М.: Колос, 2000. - 776 с.

127. Положительное решение от 10.06.2004 о выдаче патента на изобретение «Способ нанесения антифрикционных покрытий», заявка № 2003127414 от 09.09. 2003, МПК7 С 23 С 26/00 / Кусков В.Н., Паульс В.Ю., Смолин Н.И., Ковенский И.М. (РФ).

128. Патент на полезную модель № 38267 РФ, МПК7 А 22 В 5/04. Устройство для коагуляции крови / Паульс В.Ю., Кусков В.Н., Смолин Н.И. (РФ) // БИПМ. 2004. № 16 от 10.06.2004.