автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Влияние качества поверхностного слоя деталей после механической обработки на процесс формирования заданных свойств при азотировании высоколегированных коррозионно-стойких сталей

На правах рукописи

ЛЕСИН Сергей Владимирович

ВЛИЯНИЕ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ДЕТАЛЕЙ ПОСЛЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА ПРОЦЕСС ФОРМИРОВАНИЯ ЗАДАННЫХ СВОЙСТВ ПРИ АЗОТИРОВАНИИ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ КОРРОЗИОННО-СТОЙКИХ СТАЛЕЙ

Специальность 05.03.01 - Технологии и оборудование механической

и физико-технической обработки 05.02.08 - Технология машиностроения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Саратов 2006

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И.Вавилова»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Аникин Анатолий Афанасьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Бекренёв Николай Валерьевич

кандидат технических наук Бабанов Алексей Жоржевич

Ведущая организация: ФГУП «НПП «КОНТАКТ», г. Саратов

Защита состоится «6» декабря 2006 г. в 1200 на заседании диссертационного совета Д 212.242.02 при ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет» по адресу: 410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77, ауд.319.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет»

Автореферат разослан « 2 » ноября 2006 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

А.А. Игнатьев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В связи с возрастающими требованиями к качеству ответственных узлов авиационной промышленности и точного машиностроения все больше внимания уделяется качеству деталей, а особенно их поверхностным слоям, испытывающим сильные эксплуатационные нагрузки.

В ряде случаев для изготовления таких деталей используют высоколегированные коррозионно-стойкие стали (12Х18Н10Т, 45Х14Н14В2М и др.), которые благодаря своему химическому составу, а следовательно, и свойствам наилучшим образом удовлетворяют эксплуатационным требованиям.

Таким образом, возникает потребность в разработке новых и более эффективных технологий формирования упрочненного поверхностного слоя на высоколегированных коррозионно-стойких сталях, обеспечивающих высокие физико-механические свойства поверхностного слоя стальных изделий, работающих в условиях больших контактных нагрузок, интенсивного износа в широком диапазоне температур, что необходимо для повышения ресурса работы и надежности самих изделий. Если же речь идет только о высоколегированных коррозионно-стойких сталях, то получение поверхностей с высокими физико-механическими свойствами в ряде случаев достигается лишь диффузионным насыщением и очень часто возникает вопрос о придании формируемому слою высокой твердости, износостойкости, хорошей адгезии к основному металлу. В этой области известны работы Ю.М. Лахтина, Я.Д. Когана, В.Я. Сыропятова.

Однако до настоящего времени не изучен вопрос влияния механической обработки поверхности детали на процесс ее диффузионного насыщения, в связи с чем важной и экономически обоснованной технической задачей является определение степени влияния механической обработки и процессов, проходящих при этом в поверхностном слое, на последующее формирование упрочненного слоя при диффузионном насыщении и практическое получение поверхностного слоя с заданными физико-механическими свойствами.

В связи с этим исследования, направленные на решение данной задачи, являются актуальными и имеют важное хозяйственное значение.

Цель работы: обеспечение качества деталей машиностроения на основе получения требуемых значений параметров поверхностного слоя путем разработки технологического процесса газового азотирования, учитывающего влияние технологической наследственности предыдущих операций механического формообразования.

Методы и средства исследований. Теоретические исследования выполнены на основе результатов научных исследований в различных областях знаний: технологии машиностроения, л^ошд^ршаши—механики

1 РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА й-Пет«р5ург

ОЭ

деформирования, металловедении и химико-термии. Экспериментальные исследования процесса формирования поверхностного слоя детали с заданными физико-механическими свойствами проводились в лабораторных и производственных условиях с обработкой полученных результатов статистическими методами с использованием современных измерительных средств и вычислительной техники.

Научная новизна:

1. На основе комплексных теоретических и экспериментальных исследований, а также внедрения результатов в производство решена научная задача, связанная с созданием теоретических основ установления взаимной связи качества поверхностного слоя детали с физико-механическими параметрами материала и разработкой технологии азотирования, позволяющей формировать качественный поверхностный слой с минимальной зависимостью от качества процесса механической обработки.

2. Обоснован метод обеспечения качества поверхностного слоя деталей на основе использования комплексного подхода для описания механического формообразования при формировании поверхности, влияющей на способность сталей воспринимать диффузионное насыщение.

3. Определена кинетика формирования поверхностного диффузионного слоя (на примере азотирования) на различных высоколегированных коррозионно-стойких сталях с учетом технологической наследственности формообразования при механической обработке.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований позволили предложить методику обеспечения качества поверхностного слоя деталей (твердости НУо, шероховатости остаточных технологических напряжений первого рода а0„) на основе прогнозирования физико-механических параметров материала и технологической наследственности механического формообразования перед диффузионным насыщением поверхностного слоя, что позволило разработать технологию азотирования высоколегированных коррозионно-стойких сталей, обеспечивающую получение упрочненного слоя высокого качества с заданными физико-механическими свойствами методом газового азотирования в многокомпонентных атмосферах.

В работе определены технологические параметры процесса азотирования, снижающие влияние дефектов механической обработки на формирование упрочненного поверхностного слоя; выявлено влияние состава насыщающей атмосферы на физико-механические свойства поверхностного упрочненного слоя на высоколегированных коррозионно-стойких сталях (45Х14Н14В2М, 05Х12Н2КЗМ2АФ) с учетом механического формообразования при азотировании в многокомпонентных атмосферах.

Технология формирования качественного поверхностного слоя с заданными физико-механическими свойствами при азотировании, которая была внедрена для производства деталей авиационной промышленности на ОАО

Гаврилов-Ямском машиностроительном заводе «АГАТ» Ярославской обл., Иркутском авиационном заводе — филиале ОАО «Научно-производственной корпорации «Иркут», г. Иркутск. На ООО «НЛП «Нитрид», г. Саратов, внедрение позволило повысить выход годных деталей на 45%; в производстве машиностроительных деталей на ООО «Производственная Компания «ТЕХЗАКАЗ», г. Красноармейск Саратовской обл., - на 37%. Результаты исследований используются в учебном процессе на кафедре «Технология металлов и материаловедение» ФГОУ ВПО «СГАУ им. HJHL Вавилова» в г. Саратове.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены на: научно-методической конференции «Современные упрочняющие технологии и их применение» (Москва, 2005), межгосударственном научно-практическом семинаре «Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания» (Саратов, 2006), научно-практических конференциях Саратовского государственного аграрного университета имени Н.И. Вавилова в 2004-2006 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, в том числе 2 в журналах, рекомендованных BAJC РФ.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы, 11 приложений, содержит 177 страниц машинописного текста, из которых 26 страниц приложений, 64 рисунка, 12 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и научная новизна, а также научные положения и результаты, выносимые на защиту.

В первой главе выполнен аналитический обзор результатов исследования формирования поверхностного слоя при механическом формообразовании. Фундаментальные исследования в этой области проведены отечественными учеными С.С. Силиным, Э.В. Рыжовым, А.Г. Сусловым, В.К. Старковым, В.Ф. Безъязычным, Д.Д. Папшевым, A.B. Королевым, Д.Г. Евсеевым, Б.М. Бржозовским и др. Ими были сделаны попытки рассмотрения технологии механической обработки металлов и ее влияние на формирование параметров качества поверхностного слоя деталей с позиций механики деформирования твердых тел, теплофизики, теории дислокаций и теории подобия, которые позволили получить определенные положительные результаты.

Определялись способы упрочнения поверхности (формируя необходимую твердость и пластичность, высокую износостойкость, достаточную коррозионную стойкость), сохраняя физико-механические характеристики металлической сердцевины на высоколегированных

коррозионно-стойких сталях. Рассматривались, помимо механического упрочнения, различные виды термической и химико-термической обработки, из чего стало видно, что оптимальными видами упрочнения поверхности на высоколегированных коррозионно-стойких сталях являются методы диффузионного насыщения, а именно химико-термическая обработка.

Работы ученых в этой области рассматривают технологическую наследственность механической обработки на формирование свойств поверхностного слоя и их характеристик, однако не рассмотрены вопросы создания свойств, обеспечивающих оптимальные условия для последующего диффузионного насыщения.

Аналитический обзор работ ученых Я.Д. Когана, Б.Н. Арзамасова, Ю.М.Лахтина, В.М. Зинченко, В.Я. Сыропятова, Б.А. Прусакова и др., занимающихся вопросами диффузионного насыщения, позволил выявить недостаточную изученность вопросов влияния технологической наследственности механического формообразования высоколегированных коррозионно-стойких сталей на формирование поверхности, способной воспринимать диффузионное насыщение.

В данной работе сформулированы следующие основные задачи: определить технологическую наследственность физико-механических свойств 'поверхностного слоя после механической обработки на диффузионные процессы насыщения; определить пути управления технологическим процессом получения качественного поверхностного слоя с заданными физико-механическими свойствами при механической обработке и последующем диффузионном насыщении; разработать технологический процесс получения качественного поверхностного слоя с заданными физико-механическими свойствами на высоколегированных коррозионно-стойких сталях с учетом теории формирования механически обработанной поверхности, предрасположенной к диффузионному насыщению; провести испытания эксплуатационных свойств поверхностного слоя, полученного экономически обоснованной технологией азотирования высоколегированной коррозионно-стойкой стали.

Вторая глава посвящена построению теории формирования качественного поверхностного слоя на механически обработанной детали с последующим диффузионным насыщением, устанавливающей на основе комплексного подхода взаимную связь качества поверхностного слоя детали (НУ0, Я« аост.) после механического формообразования со способностью высоколегированных коррозионно-стойких сталей подвергаться диффузионному насыщению и обеспечивать формирование качественного поверхностного слоя с заданными физико-механическими свойствами.

Определено, что на коррозионно-стойких сталях как высокая шероховатость за счет увеличения высоты элементов рельефа при уменьшении их шага, так и полированная поверхность, состоящая из дефектной структуры, имеющей наклеп, а также поверхностные оксидные

Rj,№cm 35

пленки оказывают препятствующий эффект при диффузионном насыщении.

Количественное определение характеристик поверхностного слоя после механической обработки может проводиться по известным зависимостям от вида обработки и условий резания или пластической деформации, параметров инструмента, применения смазочно-охлаждающей технологической среды (СОТС).

Работы по исследованию изменения микрогеометрии обработанной поверхности высоколегированной коррозионно-стойкой стали в зависимости от времени работы резца при скорости резания 50 м/мин (рис. 1) показывают,

что через 10 минут работы инструмента высота микронеровностей значительно возрастает, а через 20 минут инструмент становится полностью непригодным, и начинается активная пластическая деформация поверхностного слоя. По известным данным H.H. Зорина о влиянии СОТС на величину микрогеометрии обработанной поверхности определено, что применение соот-

0 5 10 <5 20 25 за 33 т. мин

Рис. 1. Изменение микрогеометрии обработанной поверхности стали 05X12Н2КЗМ2АФ в зависимости ветствующих сред может при от времени работы резца из твердого сплава Т15К6 при Ур=50 м/мин, станок 1К62

водить как к улучшению микрогеометрии обработанной поверхности, так и к ее ухудшению, а при скорости резания свыше 50 м/мин влияние СОТС сильно снижается. Основной причиной этого, по мнению автора, является то, что с повышением скорости резания резко ухудшается способность СОТС проникать на контактные площадки инструмента. Увеличение сил резания интенсифицирует пластическую деформацию поверхностных слоев, но влияние роста сил наиболее ощутимо проявляется при относительно невысоких температурах, исходя из чего можно считать, что повышение скорости детали, вызывающее увеличение сил резания при снижении температуры, приводит к повышению роли фактора внешней пластической деформации в формировании свойств поверхностных слоев, чго недопустимо при последующих процессах диффузионного насыщения.

Ранее по базовой технологии азотирования коррозионно-стойких сталей для повышения активности насыщающей атмосферы с целью преодоления негативных факторов механического формообразования, выраженных в дефектной структуре и оксидных пленках, применяли смесь аммиака с воздухом. В результате формировался равномерный поверхностный диффузионный слой, в отличие от технологии азотирования без воздуха, когда диффузионный слой практически не формировался, однако

зачастую в диффузионном слое формировалась нитридная сетка (рис. 2). В дальнейшем при эксплуатации таких деталей нитридная сетка приводила к трещинообразованию в поверхностном слое (рис. 3) и разрушению детали.

Рис. 2. Распределение нитридной сетки по азотированному слою на стали 45Х14Н14В2М

Возникла необходимость

Рис. 3. Трещины при эксплуатации деталей с нитридной сеткой по азотированному слою изучения диффузионного процесса

насыщения с точки зрения его кинетики и термодинамики.

Рассматривая в работе теоретические предпосылки управления процессом диффузионного насыщения, была изучена кинетика разложения аммиака на железе, которая описывается известным уравнением Темкина:

<11

1Нг

(5)

V 1-а ) [с(1-а).

методика решения которого сводится путем следующих замен переменных и интегрирования к получившейся формуле

где 2=г(1=т), 2о~2(г=0), т- время реакции, Г- оператор

При решении (б) относительно введенных переменных оно примет вид:

-а)РГ' (?)

где Ро и р определяют, соответственно концентрацию аммиака на входе и выходе из печи. Для вычисления величин а и с необходимо найти величину РНг в атмосфере, в которой протекает реакция разложения аммиака:

5Ы2+1.5Н2. (8)

Если речь идет о многокомпонентной атмосфере, то ее состав можно обозначить: (1-хгх2)МНз+Х1ДИС. НЫ3+х2инерт. газ (Ы2 или Аг). В табл. 1 приводятся расчетные значения а, с и для некоторых наиболее известных процессов азотирования.

Время т отсчитывается с момента, когда в рассматрива-емой порции начинается распад аммиака, и заканчивается, когда достигнута его выходная концентрация. Величины Д /}0, Ро могут быть непосредственно измерены, с, а, к вычислены и, следовательно, может быть рассчитано время т. Методика расчета технологических параметров процесса содердит следующую последовательность действий: задание величины а*-характеристическая

Таблица 1

Коэффициенты уравнения (7)_

Состав газовой смеси на входе Коэффициенты

а с

Аммиак 0 0,75 0

(1-Х) аммиак + Х-дис. аммиак: - изобарный процесс: - изохорный процесс; 0 0,75 X

0.5Х 1.5 X

(1-Х) аммиак + Х-водород 0.5Х 1.5-Х 1.5 -X 2-Х X

(1-Х) аммиак + Х-азот X 1.5 2-Х X

степень диссоциации аммиака; определение (3 по формуле:

1&У'

\-а

0.75 -р:

[с(1-«)Р0

.кЯ.

(9)

где

К--

К_ К'

= рехр

Д&.

Л

ехр

ят'

.Ь. ят

вычисление азотного потенциала атмосферы ад

вычисление степени диссоциации аммиака;

Рк

= 'ш, р>щ . 100%=¿^А. юо%, РЦ 1-А

(10)

(П)

где

рЯ

- соответственно начальное (на входе в печь) и конечное (на выходе) парциальное давление аммиака.

Азотный потенциал атмосферы щ является переменной величиной, так как в процессе азотирования происходит изменение парциальных давлений аммиака и водорода за счет диссоциации аммиака. Поэтому потенциал, рассчитываемый по формуле (10) через значение р, есть потенциал на выходе из печи. На входе в печь он также может быть определен по формуле (10), если р заменить на р0. По приведенной методике были построены теоретические зависимости активности насыщающей атмосферы (азотного потенциала) и степени диссоциации от концентрации газа - разбавителя.

В процессе анализа сред для азотирования была рассмотрена базовая технология азотирования высоколегированных коррозионно-стойких сталей в смеси аммиака с добавлением воздуха, по которой формировался пересыщенный азотированный слой.

Присутствие кислорода в атмосфере привносит некоторые особенности в процесс разложения аммиака. Он очень активен и реакция Н2+0.502=Н20 происходит необратимо и практически мгновенно по сравнению с реакцией разложения аммиака. Предположив, что не все молекулы водорода реагируют с

Оь а лишь часть, можно записать следующее суммарное уравнение:

ЫН2+0.5<р02 = 0.5ЛГ2 +(1.5-<?)Н2+<рНгО, где сре(0;0,5). (12)

В расчете зависимостей, приведенных на рис. 4 и 5, было принято ср =1.

Для атмосферы аммиака и воздуха, в отличие от других рассмотренных процессов, характерно наличие диапазона концентраций воздуха, в котором наблюдается одновременное увеличение степени диссоциации аммиака (рис. 4) и азотного потенциала (рис. 5).

ах го

60 Воздух

Рис. 4. Зависимость степени диссоциации аммиака от концентрации воздуха в смеси: NH3 +воздух

Jf„ rao

го до во 8о . ад Диссоциированный аммиак (N2+H2) Рис. б. Зависимость степени диссоциации аммиака от концентрации диссоциированного аммиака в смеси: ЫНз+О^+Нг) ЗГМ хоо

0.01

го « во «о лед Воздух

Рис. 5. Влияние разбавления аммиака воздухом на азотный потенциал атмосферы в зависимости от характеристической степени диссоциации а*

о.г

0.01

0 20 40 60 во ад Диссоциированный аммиак (N2+H2) Рис. 7. Влияние разбавления аммиака диссоциированным аммиаком на азотный потенциал атмосферы в зависимости от характеристической степени диссоциации а*

Повышением активности насыщающей атмосферы на первом этапе преодолеваются дефекты механического формообразования в поверхностном слое, а далее необходимо снизить активность атмосферы для устранения пересыщенной структуры. Рассматривая широкий спектр насыщающих атмосфер, был произведен расчет для газов-растворителей аммиака: водорода, азота, диссоциированного аммиака.

В результате исследований было определено, что потенциал сильнее снижается при разбавлении водородсодержащими смесями, чем при разбавлении азотом или изменении давления.

Примечательно то, что разбавление водородсодержащими смесями приводит к практической независимости потенциала атмосферы при больших значениях х от а*, что, при прочих равных условиях, предопределяет высокую стабильность таких процессов. Большой интерес вызывают зависимости степени диссоциации атмосферы, разбавленной диссоциированным аммиаком (рис. 6). Действительно, в то время как зависимости для смесей «ИНз+Нг» и «М-1з+(М2+Н2)» (рис. 7) как бы стянуты в жгут, зависимости для смесей «К1Нз+^» и «ЫН3+воздух» (рис. 6) идут обособленно. Это означает, что изменение расхода или температуры (т.е. параметров, определяющих величину а*) приводит к резкому изменению потенциала атмосферы, что снижает стабильность процесса.

Таким образом, введение в аммиак диссоциированного аммиака приводит к снижению насыщающей способности атмосферы и снижает содержание диффундирующего элемента в поверхностном слое.

В третьей главе рассмотрено оборудование для реализации технологии формирования упрочненного поверхностного слоя в теоретически предполагаемых средах, а также материалы и методика исследований полученных результатов.

Для проведения экспериментальных исследований использовались универсальный токарно-винторезный станок модели 1К62, круглошлифовальный модели ЗМ150 и однороликовое приспособление для наружного обкатывания деталей, комплекс оборудования для азотирования из печи азотирования «Нитрид-ЗООА» с контейнером и крышкой, оснащенной вентилятором; установку управления подачей газа Н1 А, газобаллонный шкаф для управления давлением подаваемого аммиака из баллонов. Использовались образцы из технического железа, высоколегированных коррозионно-стойких сталей аустенитного класса: 45Х14Н14В2М (ЭИ-69), 12Х18Н10Т; и мартенситного класса: 05Х12Н2КЗМ2АФ (ВНС-40), 30X13.Образцы изготавливались диаметром 25 мм и высотой 10 мм. Проверка формирования шероховатости поверхности 112 в процессе резания осуществлялась на четырех режимах, которые при 1=1 мм, 8пр=0,2 мм/об, отличались скоростью: Ур=1,05; 2,17; 3,2; 4,1 м/с, точение образцов осуществлялось без СОТС, резцом из твердого сплава Т15К6 у=0°, а=7°, <р=ф'=45°, ркр=0,02 мм, г=1 мм. Образцы после точения на первом и четвертом

режимах шлифовались методом врезания по одной технологии: круг - ПП 600x305x63, 8„=0,005 мм/об, Ьш=0,008 мм, В=10 мм, СОТС - эмульсия. Поверхностно-пластическая деформация образцов осуществлялась после второго режима механической обработки. Для этого применялся стандартный ролик Др=б5 мм, <1=28 мм, ЯПф=8 мм, Ь=27 мм, материал-сталь ХВГ НИС 6365. Для получения оптимальной твердости образцов были назначены следующие режимы ППД: 8пр=0,31 мм/об, Уд=85 м/мин, Рн=1470 Н.

Все детали перед азотированием проходили закалку с 930 °С, выдержка 30 минут, охлаждение на воздухе; отпуск с 610 °С с охлаждением на воздухе.

Шероховатость 11а поверхности образцов после механической обработки измерялась профилографом-профилометром модели 201 завода «Калибр». Микроструктуры и распределение микротвердости исследовали на микротвердомере ПМТ-3 при увеличениях х100-620 и при нагрузке 0,98Н (100 г).Фазовый рентгеноструктурный анализ выполняли на установке ДРОН-3 в хромовом неотфильтрованном и кобальтовом отфильтрованном излучениях. Электронно-растровую микроскопию и микрорентгеноспектральный анализ проводили на электронно-зондовом анализаторе "Стереоскан-180". Количественная оценка степени износа при износных испытаниях определялась взвешиванием деталей на компараторе массы СС1201, производства «ЗаЛопиэ Ав».

В четвертой главе исследовался процесс формирования упрочненного поверхностного слоя с заданными физико-механическими свойствами на коррозионно-стойких сталях на образцах.

Определено влияние шероховатости поверхностного слоя детали после механической обработки на формирование азотированного слоя. Анализ микроструктур диффузионного слоя на азотированных образцах из стали 05Х12Н2КЗМ2АФ показал, что образцы после точения, независимо от режимов резания (по первому и второму) плохо подвергаются диффузионному насыщению и не позволяют сформировать равномерный азотированный слой, образцы после шлифования, предварительно точеные при разных режимах резания (по первому и второму), в одинаковой степени позволяют сформировать равномерный хорошо развитый диффузионный слой, в случае поверхностной пластической деформации после точения на втором режиме и шлифования плохо подвергаются диффузионному насыщению и не позволяют сформировать равномерный азотированный слой.

Исследуя образцы перед диффузионным насыщением, прошедшие различную механическую обработку, отмечается повышение микротвердости по глубине образца (рис. 9), определяемой формируемым при точении наклепом, препятствующим диффузионному насыщению еще в большей степени, чем шероховатость. Этим и объясняется необходимость применения активизирующего воздействия атмосферы на начальной стадии диффузионного насыщения, что достигается введением в смесь аммиака воздуха, чередующе-

0.01 0,02 0,04 0,00 0,03 0,1 0,12 0,14 0,16 Расстоянии отпооерхности, им а

3500 £ 3000 * 2500 § 2000 | 1500 | 1000 я 500

1

/

/ / **

У «V «V ^ «V .V »V «V

Расстояние от поверхности, ми б

« зооо

4 2600 й

| 2000 | 1500 | 1000

5 500

0,25 0,5 0,75

1 1,25 1,8 1,75 2 2,25 Расстояние от лопярхндетх, мм

Рис, 9. Зависимость изменения микротвердости по глубине образца из стали 05Х12Н2КЗМ2АФ от вида

механической обработки: а -после токарной обработки, 1 - Ур=1,05 м/с, 2 - Ур=4,1 м/с; б - после точения и шлифования, 1 - Ур=1,05 м/с, 2 - Ур=4,1 м/с; в - после точения, шлифования и ППД, точение Ур=4,1 м/с+шлифование

^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^

Расстояние от поверхности, мим

Рис. 10 Кинетика роста азотированного слоя при азотировании в многокомпонентных атмосферах на стали 05X12Н2КЗМ2АФ

гося проточным аммиаком. На последующих стадиях насыщения для снижения насыщающей активности атмосферы необходимо подавать проточный аммиак, на заключительных стадиях насыщения проводить деазотирование в смеси аммиака с диссоциированным аммиаком, завершая выдержкой в полностью диссоциированном аммиаке.

При сравнительном металлографическом анализе образцов, азотированных по известной технологии в смеси аммиака с воздухом, чередующегося с азотированием в проточном аммиаке, и образцов, азотированных с применением многокомпонентных атмосфер, наблюдается определенная зависимость изменения профиля твердости (рис. 10).

Введение многокомпонентных атмосфер снижает поверхностную микротвердость за счет снижения на поверхности содержания азота в нитридах железа и легирующих элементов. В зависимости от продолжительности введения диссоциированного аммиака более интенсивно снижается микротвердость (сохраняясь в рамках заданных КД) и хруп-

кость, увеличивается зона перехода от азотированного слоя к металлической сердцевине (см. рис. 10), что обеспечивает плавный переход физико-механических свойств поверхности и основной стали. Эти изменения объясняются встречной диффузией азота при деазотировании в газовую атмосферу, а также в глубь металла. Вместе со снижением микротвердости по глубине диффузионного слоя от применения многокомпонентных атмосфер при азотировании снижается хрупкость поверхностно слоя с 2-3 до 1 балла, что, в свою очередь, исключает трещинообразование по диффузионному слою.

В пятой главе проводились лабораторные испытания деталей «винт» и «гайка» устройства привода управления закрылками самолета из стали 05Х12Н2КЗМ2АФ, подвергавшихся технологии формирования качественного поверхностного слоя с заданными физико-механическими свойствами методом азотирования, учитывающей влияние технологической наследственности предыдущих операций механического формообразования. Из результатов испытания видно, что азотирование в многокомпонентных атмосферах снижает интенсивность износа винтов в 1,2 раза, а гаек в 1,3 раза по сравнению с базовым азотированием.

В шестой главе предложена технология формирования качественного поверхностного слоя с заданными физико-механическими свойствами методом азотирования, учитывающей влияние технологической наследственности предыдущих операций механического формообразования (рис. 12). Для внедрения был рекомендован комбинированный процесс согласно графику (рис. 12), обеспечивающий формирование упрочненного Пн

Шит. Пмгрт*. Лырсос.

ГЦ

' г.» ).1-й—п|

[[ссыщснис

Схема 1

73-ГГ

1СШЩС1ШС

Ш Рас«

Схема 2

1И 'ЯП Шеищ.

Д-»-

'2ССЛ1

Схема 3 Схема 4

75л Рассасывай!«

Ъч

Рис. 12. Комбинированный процесс газового азотирования в многокомпонентных

атмосферах

поверхностного слоя на деталях из высоколегированных коррозионно-стойких сталей, прошедших как точение, так и поверхностно-пластическую деформацию со следующими характеристиками:

толщина упрочненного слоя на изделиях составила 0,33 мм, поверхностная твердость Ш/о,93 - 8600 - 9500 МПа, биения рабочих поверхностей относительно оси винта - не более 12 мкм.

По результатам лабораторных и эксплуатационных испытаний было

принято решение о внедрении технологии формирования качественного азотированного слоя с заданными физико-механическими свойствами методом азотирования, учитывающей влияние технологической наследственности предыдущих операций механического формообразования, на предприятиях авиационной промышленности и точного машиностроения. Экономический эффект от внедрения предлагаемой технологии на предприятиях Саратовской области на 2006 год составил около 810 тысяч рублей за счет увеличения выхода годных деталей до 45%, что подтверждено актами внедрения.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Установлено, что процесс поверхностного насыщения коррозионно-стойких сталей в значительной степени зависит от качества поверхностного слоя, получаемого после механической обработки:

- при точении, независимо о,т скорости резания и значений полученной шероховатости, процесс диффузионного насыщения ухудшается;

- при поверхностно-пластической деформации, независимо от скорости резания и значений полученной шероховатости при точении, процесс диффузионного насыщения ухудшается;

- процесс шлифования оказывает положительное влияние на формирование диффузионного слоя при насыщении.

2. Проведенный анализ влияния механической обработки на процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя коррозионно-стойких сталей на примере азотирования показал, что при базовой технологии азотирования негативное влияние механической обработки на процесс диффузионного насыщения не может быть исправлен, что связано с образованием при механической обработке в поверхностном слое оксидных пленок и дефектной структуры, препятствующих диффузионному насыщению.

3. С целью снижения влияния механической обработки на качество получаемого поверхностного слоя при диффузионных процессах насыщения разработана технология азотирования в многокомпонентных атмосферах, по которой азотирование высоколегированных коррозионно-стойких сталей в условиях активизирующего воздействия при температуре 590°С ускоряется по сравнению с обычным азотированием. Последующее деазотирование при той же температуре, но при подаче полностью диссоциированного аммиака, т.е. фактически в среде полностью диссоциированного аммиака, дает снижение поверхностной твердости и хрупкости, а зона внутреннего азотирования при этом увеличивается.

4. Микроструктурный и рентгеноструктурный анализы, а также исследование распределения микротвердости показали, что после азотирования в многокомпонентных атмосферах, с учетом качества поверхностного слоя после механической обработки, толщина нитридной зоны меньше, чем после обычного азотирования, причем при увеличении количества циклов насыщения и рассасывания толщина нитридной зоны непрерывно уменьшается вследствие

р 2 4 4 3 ?

a.ooG> &

ее более интенсивного рассасывания на второй стадии газового цикла.

5. Испытания поверхностного слоя, полученного азотированием, основываясь на теории формирования качественного поверхностного слоя при механической обработке, деталей винт и гайка из стали 05Х12Н2КЗМ2АФ, показали, что азотирование в многокомпонентных атмосферах снижает интенсивность износа винтов в 1,2 раза, а гаек в 1,3 раза по сравнению с базовым азотированием.

6. Экономический эффект от внедрения результатов исследований достигается повышением выхода годных деталей на 37-45% после диффузионного насыщения по предложенной технологии в 2006 г. на предприятиях Саратовской области составил около 810 тысяч рублей.

Основные положения диссертации изложены в следующих 7 работах:

1. Лесин C.B. Методика управления качеством азотированного слоя высоколегированных коррозионно-стойких сталей аустенитного класса / С.П. Бибиков, C.B. Лесин // Современные упрочняемые технологии и их применение: сб. материалов научно-методической конференции. - М: МАДИ, 2005. - С. 66-68.

2. Лесин C.B. Разработка технологии и комплекса оборудования для азотирования высоколегированных коррозионно-стойких сталей в атмосфере аммиака и воздуха / С.П. Бибиков, A.A. Аникин, C.B. Лесин // Совершенствование технологий и организации обеспечения работоспособности машин: сб. науч. тр. - Саратов: СПУ, 2005. - С. 111-115.

3. Лесин C.B. Выбор конструкционных легированных сталей под азотирование / C.B. Лесин // Совершенствование технологий и организации обеспечения работоспособности машин: сб. науч. тр. - Саратов: СГТУ, 2005. -С. 115-119.

4. Лесин C.B. Получение качественного азотированного слоя на высоколегированных коррозионно-стойких сталях / C.B. Лесин // Молодые ученые - агропромышленному комплексу Поволжского региона: сб. науч. работ. - Саратов: СГАУ им. Н.И. Вавилова, 2005. - №4. -С. 121-128.

5. Лесин C.B. Влияние состава многокомпонентной атмосферы на физико-механические свойства азотированного слоя на стали ВНС-40 (05Х12Н2КЗМ2АФ) / C.B. Лесин // Молодые ученые -агропромышленному комплексу Поволжского региона. Сб. науч. работ. - Саратов: СГАУ им. Н.И. Вавилова, 2006. - №1, С. 59-68.

6. Лесин C.B. Кинетика формирования диффузионного слоя на стали ВНС-40 (05Х12Н2КЗМ2АФ) при газоциклическом азотировании в многокомпонентной газовой атмосфере / C.B. Лесин // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. -2006. -№4.2. -С. 39-42.

7. Лесин C.B. Влияние процессов резания на качество поверхностного слоя коррозионно-стойких сталей при формировании упрочненного азотированного слоя / A.A. Аникин, C.B. Лесин // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. -2006. - №5. С. 2629.

Лицензия ИД J& 06268 от 14.11.01

Подписано в печать 30.10.06 Формат 60x841/16

Бум.тип. Усл.печ.л. 0,930,0) Уч.-изд.л. 0,д

Тираж 100 экз. Заказ 454 Бесплатно

Саратовский государственный технический университет

410054, Саратов, Политехническая ул., 77 Отпечатано в РИЦ СГТУ. 410054, Саратов, Политехническая ул., 77

Введение.

Глава 1. Современное состояние вопроса. Цели и задачи исследования.

1.1. Влияние параметров состояния материала и качества поверхностного слоя деталей на их эксплуатационные свойства.

1.2. Особенности разрушения металлов в процессе механической обработки.

1.3. Изучение поверхностного слоя деталей с точки зрения диффузионных процессов насыщения.

1.3.1. Физические свойства поверхностного слоя, как результат механической обработки.

1.3.2. Общие закономерности диффузионных процессов в поверхностном слое.

1.4. Влияние термических и химико-термических процессов на повышение качества поверхностного слоя деталей из коррозионно-стойких сталей.

1.5. Свойства азотированного слоя.

1.6. Влияние легирования стали на формирование поверхностного слоя детали.

1.7. Особенности азотирования высоколегированных коррозионно-стойких сталей.

1.8. Анализ результатов обзора. Цели и задачи исследования.

Глава 2. Построение теории формирования качественного поверхностного слоя на механически обработанной детали с последующим диффузионным насыщением.

2.1. Методы расчета параметров состояния поверхностного слоя деталей, влияющих на способность поверхности воспринимать диффузионное насыщение, в зависимости от процессов механической обработки.

2.2 Влияние технологической наследственности на формирование параметров состояния поверхностного слоя деталей.

2.3. Упрочнение и разрушение материалов в процессе механической обработке при сдвиговом механизме пластической деформации.

2.4. Закономерности формирования остаточных технологических напряжений и шероховатости поверхности детали в зависимости от технологических условий.

2.5. Термодинамические и кинетические закономерности диффузионных процессов (на примере азотирования в многокомпонентных атмосферах).

2.5.1. Теоретические предпосылки регулируемых процессов азотирования.

2.5.1.1. Термодинамика.

2.5.1.2. Кинетика.

2.5.2. Методика расчета технологических параметров регулируемых процессов азотирования.

2.5.2.1. Теоретические предпосылки.

2.5.2.2. Теоретический анализ сред для азотирования.

Выводы.

Глава 3. Оборудование, материалы и методика проведения исследований.

3.1. Оборудование.

3.2. Материалы.

3.3. Методика проведения исследований.

Глава 4. Формирование упрочненного поверхностного слоя с заданными физико-механическими свойствами на коррозионно-стойких сталях.

4.1. Экспериментальная проверка теории влияния механической обработки на формирование упрочненного поверхностного слоя при азотировании.

4.2. Азотирование в среде аммиака с воздухом.

4.3. Азотирование в среде аммиака, разбавленного диссоциированным аммиаком.

4.4. Влияние состава многокомпонентной атмосферы на физико-механические свойства азотированного слоя.

4.5. Строение и фазовый состав азотированною слоя.

Глава 5. Лабораторные испытания.

Глава 6. Промышленная технология азотирования коррозионно-стойких сталей, учитывающая влияние технологической наследственности предыдущих операций механического формообразования. Экономическое обоснование.

Важнейшей задачей машиностроения в условиях рыночной экономики является производство продукции высокою качества и долговечности при минимальной ее себестоимости [1].

Эксплуатационные свойства (износостойкость, усталостная прочность, коррозионная стойкость, контактная прочность и др.), характеризующие долговечность и надежность работы различных машин, в значительной степени зависят от исходного состояния материала и параметров качества поверхностного слоя деталей (твердости HVo, шероховатости R/, остаточных напряжений первого рода аост), которые задаются при проектировании и формируются различными технологическими методами обработки [2,3,4,].

Обеспечение высоких физико-механических свойств поверхностною слоя стальных изделий, работающих в условиях больших контактных нагрузок, интенсивного износа в широком диапазоне температур необходимо для повышения ресурса работы и надежности самих изделий. Получение слоев с такими характеристиками на различных сталях можно обеспечить различными способами, такими как деформирование рабочих поверхностей деталей (создание наклепа); поверхностная закалка; наплавка, напыление, 1альвани-ческое или химическое нанесение металла с высокими эксплуатационными свойствами; химико-термическая обработка. Если же речь идет только о высоколегированных коррозионно-стойких сталях, то получение поверхностей с высокими физико-механическими свойствами в ряде случаев достигается лишь диффузионным насыщением.

В последние годы отечественными учеными С.С. Силиным, А.В. Королевым, Э.В. Рыжовым, А.Г. Сусловым, Д.Г. Евсеевым, В.К. Старковым, В.Ф. Безъязычным, Д.Д. Папшевым, Б.М. Бржозовским были сделаны попытки рассмотрения технологии механической обработки металлов и ее влияние на формирование параметров качества поверхностного слоя деталей с иозиций механики деформирования твердых тел, теплофизики, теории дислокаций и теории подобия, которые позволили получить определенные положительные результаты. Однако предложенные методы не могут претендовать на полное решение данною вопроса, так как не учитывают последующего применения процессов диффузионного насыщения на деталях, прошедших механическую обработку, с целыо формирования более износостойкого и твердого поверхностного слоя, по сравнению с получаемой только одной механической обработкой.

Обзор работ ученых Я.Д. Когана, Б.Н. Арзамасова, Ю.М Лахтина, В.М. Зинченко, В.Я. Сыропятова, Б.А. Прусакова и др., занимающихся вопросами диффузионного насыщения, выявляет недостаточную изученность вопросов влияния технологической наследственности механического формообразования высоколегированных коррозионно-стойких сталей на формирование поверхности, способной воспринимать диффузионное насыщение.

В настоящее время в промышленности широко применяется упрочнение сталей за счет диффузионного насыщения и очень часто возникает вопрос о придании формируемому слою высокой твердости, износостойкости, хорошей адгезии к основному металлу. Это вызвано возросшими требованиями к физико-механическим параметрам слоя на ответственных деталях. Наглядным показателем непригодности деталей с такими несоответствиями в качестве является зарождение микротрещин в подслое и на границе основного металла с азотированным слоем. Дальнейшее развитие таких микротрещин может привести к отслаиванию (выкрашиванию) азотированного слоя при последующей эксплуатации деталей, что недопустимо. Кроме этого наличие трещин приводит к резкому снижению (до 2-х раз) усталостной прочности. В связи с этим возникает потребность в получении на поверхности металла твердого и износостойкого слоя, но при этом обладающего достаточной пластичностью и плавным переходом к более мягкой матрице, обладающего как адгезией, так и адгезией в слое. Из-за того, что зачастую диффузионное насыщение является финишной операцией, а особо ответственная деталь предварительно прошла множество ступеней обработки, что включает в себя существенные трудозатраты и обуславливает высокую себестоимость изделия, объясняет недопустимость производства изделий с высоким процентом брака.

Это также вызвано возросшими требованиями к физико-механическим параметрам поверхностного слоя на ответственных деталях. Однако до настоящего времени не изучен вопрос влияния механической обработки поверхности детали на процесс ее диффузионного насыщения.

В связи, с чем важной и экономически обоснованной технической задачей является определение степени влияния механической обработки и процессов, проходящих при этом в поверхностном слое на последующее формирование упрочненного слоя при диффузионном насыщении и практическое получение поверхностного слоя с заданными физико-механическими свойствами.

В связи с этим, исследования, направленные на решение данной задачи являются актуальными и имеют важное хозяйственное значение.

Целью настоящей работы является обеспечение качества деталей машиностроения на основе получения требуемых значений параметров поверхностного слоя путем разработки технологического процесса газового азотирования, учитывающего влияние технологической наследственности предыдущих операций механического формообразования.

Следует отметить, что для достижения поставленной цели и решения существующей научной задачи в изучении физико-механических связей в процессе формирования необходимо изучить закономерности формирования поверхностного слоя при механической обработке и взаимосвязи в технологических процессах резания, и последующего диффузионного насыщения, разработать комплекс знаний, описывающих физическую сущность взаимосвязи качества обработанной поверхности детали с рациональными физико-механическими параметрами материала и технологическими условиями про-цессса механической обработки, при удалении части начального объема металла, перед азотированием. При этом, ввиду сложности проблемы, необходимо использовать комплексный подход, который объединяет научные направления в различных областях знаний: физики металлов, механики деформирования, материаловедения, термодинамики, термокинетики, теплофизики, а также учитывать знания в области термической и химико-термической обработки.

Методы и средства исследований. Теоретические исследования выполнены на основе результатов научных исследований в различных областях знаний: технологии машиностроения, теории резания, механики деформирования, металловедении и химико-термии. Экспериментальные исследования процесса формирования поверхностного слоя детали с заданными физико-механическими свойствами проводились в лабораторных и производственных условиях с обработкой полученных результатов статистическими методами с использованием современных измерительных средств и вычислительной техники.

Научная новизна:

1. На основе комплексных теоретических и экспериментальных исследований, а также внедрения результатов в производство решена научная задача, связанная с созданием теоретических основ установления взаимной связи качества поверхностного слоя детали с физико-механическими параметрами материала и разработкой технологии азотирования, позволяющей формировать качественный поверхностный слой с минимальной зависимостью от качества процесса механической обработки.

2. Обоснован метод обеспечения качества поверхностного слоя деталей на основе использования комплексного подхода для описания механического формообразования при формировании поверхности, влияющей на способность сталей воспринимать диффузионное насыщение.

3. Определена кинетика формирования поверхностного диффузионно! о слоя (на примере азотирования) на различных высоколегированных коррозионно-стойких сталях с учетом технологической наследственности формообразования при механической обработке.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований позволили предложить методику обеспечения качества поверхностного слоя деталей (твердости HV0, шероховатости R,, остаточных технологических напряжений первою рода о^) на основе прогнозирования физико-механических параметров материала и технологической наследственности механического формообразования перед диффузионным насыщением поверхностного слоя, что позволило разработать технологию азотирования высоколегированных коррозионно-стойких сталей, обеспечивающую получение упрочненного слоя высокого качества с заданными физико-механическими свойствами методом газового азотирования в многокомпонентных атмосферах.

В работе определены технологические параметры процесса азотирования, снижающие влияние дефектов механической обработки на формирование упрочненного поверхностного слоя; выявлено влияние состава насыщающей атмосферы на физико-механические свойства поверхностного упрочненного слоя на высоколегированных коррозионно-стойких сталях (45X141I14B2M, 05Х12Н2КЗМ2АФ) с учетом механического формообразования при азотировании в многокомпонентных атмосферах.

Технология формирования качественного поверхностного слоя с заданными физико-механическими свойствами при азотировании, была внедрена для производства деталей авиационной промышленности на ОАО Гаврилов-Ямском машиностроительном заводе «АГАТ» Ярославской обл., Иркутском авиационном заводе - филиале ОАО «Научно-производственной корпорации «Иркут», г. Иркутск. На ООО «НПП «Нитрид», г. Саратов, внедрение позволило повысить выход годных деталей на 45%; в производстве машиностроительных деталей на ООО «ПК «ТЕХЗАКАЗ», г. Красноармейск Саратовской обл., - на 37%. Результаты исследований используются в учебном процессе на кафедре «Технология металлов и материаловедение» ФГОУ ВПО «СГАУ им. Н.И. Вавилова» в г. Саратове.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Определение технологической наследственности процесса образования качественного поверхностного слоя с заданными физико-механическими свойствами на высоколегированных коррозионно-стойких сталях.

2. Основы управления технологией получения поверхностного слоя на высоколегированных коррозионно-стойких сталях с заданными физико-механическими свойствами с учетом микрогеометрии их поверхности.

3. Разработка технологического процесса получения поверхностною слоя после механической обработки на высоколегированных коррозионно-стойких сталях с заданными физико-механическими свойствами.

4. Результаты испытаний свойств поверхностного слоя высоколегированных коррозионно-стойких сталей, полученных но разработанному технологическому процессу.

5. Эксплуатационная проверка и технико-экономическое обоснование предлагаемого способа повышения качества поверхностного слоя деталей изготовленных из высоколегированных коррозионно-стойких сталей с учетом механического формообразования.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены на: научно-методической конференции «Современные упрочняющие технологии и их применение» (Москва, 2005), межгосударственном научно-практическом семинаре «Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания» (Саратов, 2006), научно-практических конференциях Саратовского государственного аграрного университета имени Н.И. Вавилова в 2004-2006 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, в том числе 2 в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы, 11 приложений, содержит 177 страниц машинописною текста, из которых 26 страниц приложений, 64 рисунка, 12 таблиц. Основные материалы опубликованы в работах: [116, 122, 125, 127, 128, 129, 130]. Работа выполнена в Саратовском государственном аграрном университете им. И.И. Вавилова.

ВЫВОДЫ

Установлено, что процесс поверхностною насыщения коррозионно-стойких сталей в значительной степени зависит от качества поверхностною слоя, получаемого после механической обработки:

- при точении, независимо от скорости резания и значений полученной шероховатости, процесс диффузионного насыщения ухудшается;

- при поверхностно-пластической деформации, независимо от скорости резания и значений полученной шероховатости при точении, процесс диффузионного насыщения ухудшается;

- процесс шлифования оказывает положительное влияние на формирование диффузионного слоя при насыщении.

С целью снижения влияния механической обработки на качество получаемого поверхностного слоя при диффузионных процессах насыщения определены режимы азотирования в многокомпонентных атмосферах, по которым азотирование высоколегированных коррозионно-стойких сталей в условиях активизирующего воздействия при температуре 590°С ускоряется по сравнению с обычным азотированием. Последующее деазотирование при той же температуре, но при подаче полностью диссоциированною аммиака, т.е. фактически в среде полностью диссоциированною аммиака, дает снижение поверхностной твердости и хрупкости, а зона внутреннего азотирования при этом увеличивается.

Исследована кинетика роста диффузионного слоя от продолжительности насыщения, температуры изотермической выдержки, состава атмосферы и распределение микротвердости по толщине слоя [129].

Установлено, что кинетика роста слоя подчиняется характерным для диффузионных процессов зависимостям: от времени выдержки - степенная (параболическая), от температуры - экспоненциальная, от состава атмосферы

- экстремальная. Четко выявлено интенсифицирующее действие кислорода на процесс насыщения. Выдержка в смеси диссоциированною аммиака изменяет кривую распределения твердости по глубине азотированною слоя.

Приведены экспериментальные данные по азотированию высоколегированных коррозионно-стойких сталей в многокомпонентных атмосферах.

ГЛАВА 5. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ

Лабораторные испытания эксплуатационных характеристик поверхностного слоя деталей «винт» и «гайка» из стали 05Х12Н2КЗМ2АФ, полученного азотированием проводились в соответствии с ГОСТ 23.224-86 для определения влияния азотирования, в многокомпонентных атмосферах с учетом влияния механического формообразования, на их износостойкость. Испытания проводились на установке, обеспечивающей условия эксплуатации идентичные реальным. Материал шарика (контртела) -закаленная сталь ШХ15 с твердостью 56.61 HRC (изменениям не подвергался). Испытания носили сравнительный характер и проводились на деталях, азотированных по двум различным режимам (базовый режим и рекомендуемый).

Перед началом испытаний и по окончании каждою этапа испытаний ролики и детали винт и гайка обезжиривались в ацетоне, затем насухо вытирались и высушивались, после чего производился визуальный контроль качества поверхности, и измерялась масса деталей. Для измерения массы образцов использовался компаратор массы СС1201, производства «Sartorius AG», Германия.

Методика проведения испытаний подробно изложена в главе 3. Результаты изменения массы деталей и нагрузка представлены в табл. 1-2 Приложения 10. По результатам 4-х измерений, деталей обработанных по разным режимам, по каждому параметру проводились статистические расчеты математического ожидания (М), среднею квадратичного отклонения (ст) и коэффициента вариации (V) (см. табл. 1-2 Приложения 10).

Математическое ожидание характеризует среднюю величину параметра и определяется по формуле: п

I*.

М(х) = —— , (5.1) п где х, - значение параметра х для i-ro измерения, п - количество измерений в серии.

Среднее квадратичное отклонение характеризует меру разброса случайной величины относительно ее среднего значения и рассчитывается по формуле: сг(х) =

Zlx,-M(x)]2

1=1

5.2) n-1

Коэффициент вариации является безразмерной относительной характеристикой разброса случайной величины и определяется по формуле: о(х)

V(x) = —(5.3) М(х)

По данным табл. 1-2 Приложения 10 построены графики изменения массы деталей винт (рис. 5.1) и гайка (рис. 5.2) в зависимости от продолжительности испытания. Из графиков видно, что все детали проходят две стадии: приработку и работу в нормальном режиме. Однако видно, что приработка деталей, прошедших азотирование по базовой технологии идет с большим изменением массы, чем детали, азотированные в многокомпонентных атмосферах.

Однако резкое возрастание коэффициента вариации свидетельствует о нестабильности рассматриваемого параметра.

Из таблиц 1 и 2 Приложения 10 видно, что среднее квадратичное отклонение, характеризующее меру разброса массы гайки, от первоначального значения до конечного показывает, что у гайки прошедшей азотирование по базовой технологии (а =66,646) оно выше, чем у гайки, прошедшей предлагаемую технологию азотирования (а =43,131). Эта математическая зависимость прямопропорционально отражает изменение массы гайки, которая в свою очередь констатирует более интенсивное уменьшение массы гайки, обработанной первым способом (Дт, = 170 мг) по сравнению с гайкой, обработанной вторым способом (Дт, = 120 мг). Таким образом, видно, что сокращение пределов уменьшения массы при испытаниях, а значит косвенно, и износ гайки снижается на 30% на детали, азотированной по предложенной технологии.

Аналогичная картина наблюдается и на винтах. Здесь среднее квадратичное отклонение показывает, что у винта прошедшего азотирование по базовой технологии (а =60,955) оно выше, чем у винта, прошедшего предлагаемую технологию азотирования (а =44,746). Эта математическая зависимость прямопропорционально отражает изменение массы винта, которая в свою очередь констатирует более интенсивное уменьшение массы винта, обработанного первым способом (Am,, = 150 мг) по сравнению с винтом, обработанным вторым способом (Атй= 120 мг).

Таким образом, видно, что сокращение пределов уменьшения массы и износ винта при испытаниях снижается на 20% на детали азотированной по предложенной технологии.

Как видно из анализа данных табл. 1-2 Приложения 10, что также отражено на рис. 5.1 и 5.2 после азотирования в многокомпонентных атмосферах, изменение массы, а значит, и интенсивность износа винтов снижается в 1,5 раза, а гаек в 1,3 раза по сравнению с базовым азотированием. Интенсивность износа шарика при этом существенно не изменяется, а наглядные изменения связаны с изменениями в сопрягаемых деталях. Повышение износостойкости винта и гайки после азотирования в многокомпонентных атмосферах, вероятно, связано с получением на поверхности деталей менее хрупкого азотированного слоя, обладающего большей пластичностью, чем получаемого базовой технологией.

Наиболее наглядным результатом исследования является определение интенсивности изнашивания винта и гайки на примере визуального и металлографического контроля.

Проведя анализ деталей, прошедших 30000 циклов срабатывания (открывания и закрывания), были выявлены некоторые отклонения в качестве поверхностного слоя деталей «винт» и «гайка», азотированных по базовой технологии, а также шариках, работавших с ними в контакте.

На детали винт (рис. 5.3) в его впадинах явно видны следы выкрашивания, места с характерными дефектами увеличены ниже на рис. 5.3. mB, мг

856800 т

856700 856600 855400 855300 855200 ч о 5ооо loooo 15000 20000 25000 зоооо Количество циклов, шт.

•Базовая технология

Предлагаемая

Рис. 5.1. Изменение массы детали винт, азотированных по двум технологиям от продолжительности испытания

Шг, мг

251600 „

251500 251400 248700 248600 248500 ±г ч

5000 loooo 15000 20000 25000 зоооо Количество циклов, шт.

Базовая технология-Предлагаемая

Рис. 5.2. Изменение массы детали гайка, азотированных по двум технологиям от продолжительности испытания

Данные дефекты можно объяснить высокой хрупкостью азотированного слоя, с зародившимися трещинами, которые были выявлены при последующем металлографическом анализе продольного среза винта в месте видимого дефекта, который приведен на рис. 5.4.

Дефекты гайки (рис. 5.5), азотированной также по базовой технологии и прошедшей испытания в паре с вышеуказанным винтом, проявлялись в виде темных пятен на резьбовой части гайки. При продольном разрезе в местах темных пятен были выявлены участки с выкрошенным поверхностным слоем (рис. 5.6, рис. 5.7), что могло стать следствием сильно охрупченной поверхности.

При осмотре шариков (рис. 5.8), работавшие в узле с вышеописанным «винтом» и «гайкой» были, обнаружены царапины, вызванные прямым контактом с дефектными поверхностями винта и гайки.

Анализ деталей обработанных по предложенной технологии азотирования в многокомпонентных атмосферах показал следующее. Деталь «винт» ровною металлического цвета без видимых дефектов (рис. 5.9, рис. 5.10). На детали «гайка» и «шариках», работавших в одном узле с «винтом», видимых дефектов также не обнаружено, их поверхности чистые, характерного металлического цвета. Повышенная хрупкость поверхностною диффузионного слоя, полученного базовой технологией приводит к интенсивному износу, трещинообразованию, и как мы видим, к выкрашиванию при дальнейшей эксплуатации. Данные негативные свойства слоя, как уже описывалось в предыдущих главах обусловлено повышенной активностью азотной атмосферы при диффузионном насыщении, что вызывает формирование слоя с избыточным содержанием азота в нитридах железа и в а - твердом растворе. Это и приводит к повышенной хрупкости поверхностною слоя, пониженной вязкости и пластичности.

Лабораторные испытания поверхностного слоя, полученного азотированием деталей винт и гайка из стали 05Х12Н2ЮМ2АФ показали что уменьшение массы деталей идет на двух стадиях: приработки и основного

41 • ■■ ' 1 * ' " * * * * • ■ ' * * | " " * * * * * V * >' ч.V С ц V f * и * (' «I, Г » « * V » »,» * » * t « • »t » t »I I » * »« f > т * •

Рис. 5.3. Винт А200.003 инд.№148, азотированный по базовой технолог ии с последующей наработкой 30000 циклов, впадины х32

Рис. 5.4. Трещина на границе азотированного слоя и сердцевины х200

Рис. 5.5. Внешний вид внутренней поверхности гайки А200.985 инд.№33 х 1,5

Рис. 5.6. Точечные повреждения на 2-ой впадине резьбы, считая от торца с маркировкой х8

Рис. 5.7. Точечные повреждения на 2-ой впадине резьбы, считая от торца с маркировкой xi6

Рис. 5.8. Шарики ШХ15 с царапинами, полученными при наработке 30000 циклов х16

Рис. 5.9. Винт А200.003 инд.№179, азотированный по предложенной технологии с последующей наработкой 30000 циклов

Рис. 5.10. Винт А200.003 инд.№179 в сборе с гайкой А200.985 инд.№21, азотированные по предложенной технологии после наработки

30000 циклов режима работы. Во время которых может происходить ни только приработка, но и разрушение поверхности, как в первом случае. 11а деталях, прошедших азотирование в многокомпонентных атмосферах, изменение массы, а значит, и интенсивность износа винтов снижается в 1,2 раза, а гаек в 1,3 раза по сравнению с базовым азотированием. Это объясняется тем, что активность насыщающей атмосферы на разных этапах процесса изменяется, что позволяет на заключительных стадиях азотирования снижать активность атмосферы, тем самым формировать поверхностный слой, состоящий из тонкой нитридной зоны и хорошо развитой зоны внутреннего азотирования, обладающей большей пластичностью и более плавным переходом микротвердости к матрице детали. Это подтверждено и металлографическим анализом.

Таким образом, азотирование в многокомпонентных атмосферах обеспечивает управляемость технологическим процессом азотирования, которая позволяет получать поверхностный диффузионный слой, повышающий износостойкость упрочняемых деталей, за счет снижения ее хрупкости при некотором снижении микротвердости.

ГЛАВА 6. ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ АЗОТИРОВАНИЯ КОРРОЗИОННО-СТОЙКИХ СТАЛЕЙ, УЧИТЫВАЮЩАЯ ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ ПРЕДЫДУЩИХ ОПЕРАЦИЙ МЕХАНИЧЕСКОГО ФОРМООБРАЗОВАНИЯ.

ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ Обеспечение высоких физико-механических свойств поверхности изделий, работающих в условиях больших контактных нагрузок, интенсивного износа в широком диапазоне температур, необходимо для повышения их ресурса работы и надежности.

По серийной технологии на предприятии с - целью получения твердой и износостойкой поверхности на деталях типа "винт" и "гайка" (рис. 6.1) используется традиционный способ азотирования - изотермическая выдержка изделий в среде частично диссоциированного аммиака. В этом случае на деталях образуется чрезвычайно неравномерный диффузионный слой, причем на большей части поверхности он полностью отсутствует. Это вызвано наличием плотной оксидной пленки на поверхности изделий из высокохромистых сталей. Для депассивации использовали хлористый аммоний, который загружался вместе с изделиями в контейнер. Несмотря на значительное улучшение качества диффузионного слоя, этот процесс также оказался не приемлемым. Образование токсичных веществ (НС1, С1) в процессе насыщения, а также скапливание конденсата (NH4C1) в выходном патрубке печи значительно снижает технологичность процесса. Необходимость очистки выходного патрубка в печи после каждого процесса вызвана тем, что по мере накопления конденсата снижается расход аммиака и уменьшается скорость образования диффузионного слоя. Кроме высокой твердости и износостойкости поверхностный слой должен обладать хорошей пластичностью и плавным переходом к более мягкой матрице. С этой целью детали "винт" и "гайка" изготавливались из высоколегированной коррозионно-стойкой стали 05Х12Н2КЗМ2АФ (ВНС40-ш). Однако технология газового азотирования в среде аммиака с применением депассиваторов имеет серьезные недостатки: зарождение микротрещин в подслое и на границе основного металла с азотированным слоем; резкое снижение (до 2-х раз) усталостной прочности (к этому приводит наличие трещин); выкрашивание азотированного слоя в процессе последующей механической обработки (шлифовка); высокий процент брака; высокая стоимость деталей; низкий уровень управляемости процессом азотирования; нестабильность получаемых результатов. Недостатки технологического процесса обусловили необходимость поиска других технологических возможностей азотирования деталей "винт" и "гайка". Было решено разработать новую технологию газового азотирования, наиболее наилучшим образом подходящую для высоколегированной коррозионно-стойкой стали мартенситного класса 05Х12Н2КЗМ2АФ. В ходе опытных работ рассматривались различные способы азотирования коррозионно-стойких сталей с целью выбора наиболее оптимального процесса. Наиболее стабильные и надежные результаты по азотированию из стали 05Х12Н2КЗМ2АФ были получены после обработки при температуре 590 °С в течение 36 часов в атмосфере аммиака с добавками воздуха по комбинированному режиму, с последующим деазотированием [130] (Приложение 9). Толщина азотированного слоя после обработки составила 220-250 мкм, микротвердость - HVo,98 8940-9330 МПа, хрупкость азотированного слоя в пределах 1-2 балла. Было собрано по серийной технологии два узла с опытными винтом и гайкой, которые прошли испытания, идентичные реальной работе узла. Результаты испытаний приводятся в главе 5.

Учитывая положительные результаты испытаний, было решено внедрить технологию азотирования в многокомпонентной атмосфере деталей "винт" и "гайка" из стали 05Х12Н2КЗМ2АФ. С этой целью на предприятии ООО «НПП «Нитрид» было изготовлено технологическое оборудование и оснастка, внешний вид которого представлен на рис. 6.2.

Рис. 6.1. Внешний вид изделия. 1 - винт; 2 - гайка; 3 - шарик W

Рис. 6.2. Технологическое оборудование для проведения процесса азотирования в многокомпонентной атмосфере

Для внедрения был рекомендован комбинированный режим согласно графику (Приложение 9):

1) Температура. 590 ±5 °С

2) Атмосфера: циклическая подача в печь на стадии насыщения

-50 % аммиака + 50 % воздуха - 1 ч, -100 % аммиака-2ч; на стадии деазотирования -100 % диссоциированного аммиака

3) Характеристическая степень диссоциации при насыщении -35-45 %; при рассасывании -80-85 %

4) Время.36 часов

Толщина упрочненного слоя на изделиях составила 0,33 мм, поверхностная твердость HV0,98 = 8600 - 9500 МПа. Биения рабочих поверхностей относительно оси винта - не более 12 мкм.

По данным «ПК «Техзаказ» затраты на обработку одной детали ПД2П63/25.01.00.001 «Плунжер» из стали 12X181II ОТ составляет 628 рублей по состоянию на 17.04.2006г, при программе выпуска 960 штук в год внедрение предложенной технологии позволило повысить выход годных деталей с 62% до 99%. Для определения годового экономического эффекта необходимо определить количество обрабатываемых деталей для выполнения годовой программы с учетом возможного брака:

N = (G-b)/B+G, (6.1) где G - годовая программа выпуска деталей, шт; b - возможный брак, %; В выход годных деталей, %.

Себестоимость обработки деталей для выполнения годовой программы с учетом возможного брака:

R = rN, (6.2) где г - себестоимость обработки одной детали, руб.

Эффективность от внедрения предлагаемой технологии по сравнению с базовой определяется за счет снижения брака:

Ф = Ьб - Ь„. (6.3)

Экономический эффект:

Э = R6 - R„. (6.4)

Результаты проведенных расчетов приведены в таблице 6.1.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе решена актуальная научно-практическая задача, заключающаяся в определении степени влияния механической обработки и процессов, проходящих при этом в поверхностном слое, на последующее формирование упрочненного слоя при диффузионном насыщении, и практическом получении поверхностного слоя с заданными физико-механическими свойствами. В результате проведенных исследований, направленных на решение важной задачи повышения качества производимых деталей авиационной промышленности и точною машиностроения получены следующие результаты.

1. Установлено, что процесс поверхностного насыщения коррозионно-стойких сталей в значительной степени зависит от качества поверхностною слоя, получаемого после механической обработки:

- при точении, независимо от скорости резания и значений полученной шероховатости, процесс диффузионного насыщения ухудшается;

- при поверхностно-пластической деформации, независимо от скорости резания и значений полученной шероховатости при точении, процесс диффузионного насыщения ухудшается;

- процесс шлифования оказывает положительное влияние на формирование диффузионного слоя при насыщении.

2. Проведенный анализ влияния механической обработки на процесс диффузионного насыщения поверхностною слоя коррозионно-стойких сталей на примере азотирования показал, что при базовой технологии азотирования негативное влияние механической обработки на процесс диффузионного насыщения не может быть исправлен, что связано с образованием при механической обработке в поверхностном слое оксидных пленок и дефектной структуры, препятствующих диффузионному насыщению.

3. С целью снижения влияния механической обработки на качество получаемого поверхностного слоя при диффузионных процессах насыщения разработана технология азотирования в многокомпонентных атмосферах, по которой азотирование высоколегированных коррозионно-стойких сталей в условиях активизирующего воздействия при температуре 590°С ускоряется по сравнению с обычным азотированием. Последующее деазотирование при той же температуре, но при подаче полностью диссоциированного аммиака, т.е. фактически в среде полностью диссоциированною аммиака, дает снижение поверхностной твердости и хрупкости, а зона внутреннего азотирования при этом увеличивается.

4. Микроструктурный и рентгеноструктурный анализы, а также исследование распределения микротвердости показали, что после азотирования в многокомпонентных атмосферах, с учетом качества поверхностною слоя после механической обработки, толщина нитридной зоны меньше, чем после обычного азотирования, причем при увеличении количества циклов насыщения и рассасывания толщина нитридной зоны непрерывно уменьшается вследствие ее более интенсивного рассасывания на второй стадии газового цикла.

5. Испытания поверхностного слоя, полученного азотированием, основываясь на теории формирования качественного поверхностного слоя при механической обработке, деталей «винт» и «гайка» из стали 05Х12Н2КЗМ2ЛФ, показали, что азотирование в многокомпонентных атмосферах снижает интенсивность износа винтов в 1,2 раза, а гаек в 1,3 раза по сравнению с базовым азотированием.

6. Экономический эффект от внедрения результатов исследований достигается повышением выхода годных деталей на 37-45% после диффузионного насыщения по предложенной технологии в 2006 г. на предприятиях Саратовской области составил около 810 тысяч рублей.

1. Суслов А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин / А.Г. Суслов. -М.: Машиностроение, 2000, 320 с.

2. Решетов Д.Н. Надёжность машин / Д.Н. Решетов, А.С. Иванов, В.З. Фадеев М.: Высшая школа, 1988.-238с.

3. Маталин А.А. Качество поверхности и эксплуатационные свойства деталей машин / А.А. Маталин. М. - Л.: Машгиз, 1956 - 239 с.

4. Суслов А.Г. Технологическое обеспечение параметров состояния поверхностного слоя деталей / А.Г.Суслов.- М.: Машиностроение, 1987.-193 с.

5. Федоров В.В. Термодинамические аспекты прочности и разрушения твердых тел / В.В. Федоров. Ташкент: Фан, 1979. - 168 с.

6. Рыжов Э.В., Бауман В.А. Влияние технологической наследственности на качество поверхности при обработке поверхностным пластическим деформированием (ГШД) / Вестник машиностроения. 1973. - №10-С.15-19.

7. Рыжов Э.В., Суслов А.Г., Федоров В.Г1. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин.-М:Машиностроение,1979.-237с.

8. Технологическое обеспечение надежности и долговечности деталей машин // Сб. научных трудов ЯПИ. Ярославль: 1987. С. 78 - 85.

9. Ящерицын П.И. Технологическая наследственность в машиностроении / П.И. Ящерицын, Э.В. Рыжов, В.И. Аверченко. Минск: Наука и техника, 1977. -255с.

10. Старков В.К. Управление стабильностью и качеством в автоматизированном производстве / В.К. Старков. М.: Машиностроение, 1989.-296 с.

11. Клушин М.И. Резание металлов/М.И.Клушин.-М.:МашгизД953.-388 с.

12. Маслов Е.Н. Теория шлифования материалов / Е.Н. Маслов.- М.: Машиностроение, 1974.- 362 с.

13. Армарею И.А. Обработка металлов резанием / И.А Армарею, Р.Х. Браун. М.: Машиностроение, 1977.- 317с.

14. Зорев Н.Н. Вопросы механики процесса резания металлов / II.II. Зорев.-М: Машгиз, 1956.-348 с.

15. Зворыкин К.А. Усилие и работа, необходимые для снятия металлической стружки / К.А Зворыкин. М.: 1893. -183 с.

16. Грановский Г.И. Резание металлов / Г.И. Грановский, П.П. Трудов, В.А.Кривоухов; Под. ред. В.А. Кривоухова. -М.: Мапп из, 1954. 472 с.

17. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов / В.Ф. Бобров. М.: Машинстроение, 1975.-351 с.

18. Талантов Н.В. Физические основы процесса резания, изнашивания и разрушения инструментов / II.В. Талантов.- М.: Машиностроение, 1992.- 237 с.

19. Лоладзе Т.Н. Стружкообразование при резании металлов / Т.Н. Лоладзе. М.: Машгиз, 1952,-307 с.

20. Cowan G.R.//Trans. Met. Soc. AIMI, v.253, 1965. P.l 120.

21. Burns T.I. Criterion for thermo plastic shear instability. // Am. Inst. Of Physic, 1982,-P. 372-375.

22. Кушнер B.C. Термомеханическая теория процесса непрерывною резания пластичных металлов/B.C. Кушнер,- Иркутск: Изд-во ИГУ, 1982- 95 с.

23. Маслов Е.Н. Основные закономерности высокопроизводительного шлифования / Е.Н. Маслов // Высокопроизводительное шлифование,- М., 1960.-С. 14-17.

24. Корчак С.Н. Производительность процесса шлифования стальных деталей / C.I I Корчак. М.: Машиностроение, 1974, - 278 с.

25. Хрущов М.М. Исследование изнашивания металлов / М.М. Хрущов, М.А. Бабичев. М.: АН СССР, 1960. - 350 с.

26. Савицкий К.В. Абразивный износ металлов и сплавов / К.В Савицкий //

27. Труды Сибирского физико-технического инсгигута. Томск, 1949. - Вып. 28,-С.68-74.

28. Кащеев В.Н. Абразивное разрушение твердых тел / В.Н Кащеев. М.: Наука, 1970. -247с.

29. Кузнецов В.Д. Физика твердого гела, Т. 3 / В.Д Кузнецов. Томск: Красное Знамя, 1944.-142 с Костецкий Б.И. Шлифование закаленной стали. -М.: Машгиз, 1951.- 167с.

30. Королев А.В. Исследование процессов образования поверхностей инструмента и детали при абразивной обработке : монография / А.В. Королев ; Сарат. политех, инс-т. С.: Изд-во Сарат. ун-та, 1975. - 190 с.

31. Костецкий Б.И. Шлифование закаленной стали / Б.И. Костецкий. М.: Машгиз, 1951. - 167с.

32. Жучков П.С. Повышение эффективности обработки резанием заготовок из титановых сплавов /Н.С. Жучков, П.Д. Беспахотный, А.Д. Чубаров. М.: Машиностроение, 1989.-152с.

33. Зайцев А.К. Основы учения о трении, износе и смазке машин /А.К. Зайцев.-М. J1.: Машгиз, 1947. - 190 с.

34. Гаркунов Д.Н. Триботехника / Д.Н. Гаркунов . М.: Машиностроение, 1985.-424 с.

35. Антикайн П.А. Металловедение / П.А. Антикайн. М.: Металлургия, 1972. -256с.

36. Технология машиностроения : учебник / под ред. В.В. Клепиков, А.Н. Бодров. М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2004. - 860с.

37. Термическая обработка в машиностроении : справочник / иод ред. Ю.М. Лахтин и А.Г.Рахштадт-М.: Машиностроение, 1980. -783с.

38. Металловедение и термическая обработка стали и чугуна: Справочник / ггод ред. I I.T. Гудцова. М.: Металлургиздат, 1957. С.598-603.

39. Зинченко В.М. Инженерия поверхности зубчатых колес методами химико-термической обработки / В.М. Зинченко. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. С.59-64.

40. Лахтин Ю.М. Физические основы процесса азотирования / Ю.М. Лахтин. М.: Машгиз, 1948. - 144 с.

41. Лахтин Ю.М. Азотирование стали / Ю.М. Лахтин, Я.Д. Коган. М.: Машиностроение, 1976.-256 с.

42. Яхнина В.Д. Формирование твердости азотированного слоя / В.Д.Яхнина, В.В.Никитин // Ми'ГОМ. 1975. - №2. - С.28.

43. К.Е. Moore, D.N. Collins. Lean Atmospheres in Fluidishedbed Ferritic Nitrocarburising// Heat Treatment of Metals, 1996, v.23, N4 p. 95-98.

44. Лахтин Ю.М. Регулирование фазового состава и содержания азота в нитридном слое при азотировании стали 38Х2МЮА / Ю.М. Лахтин // МиТОМ, 1996. №1. С. 6.

45. Лахтин Ю.М. Современное состояние процесса азотирования / Ю.М. Лахтин // МиТОМ. 1993. №7. С. 6-11.

46. Fudjita Y, Kouka Н, Takey М. Application of nitriding for dies and tools. // The 8th Int. Congr. Heat Treat. Mater. "Heat and Surface *92." Tokyo, 1992.

47. Лахтин Ю.М. Теория и технология азотирования / Ю.М. Лахтин, Я.Д. Коган, Г.И. Шпис, 3. Бемер. М.: Металлургия, 1991. - 230 с.

48. Балашов Б.Ф. Азотирование как метод повышения прочности деталей машин / Б.Ф. Балашов // Повышение усталостной прочности деталей машин поверхностной обработкой. М.: Машгиз, 1952. С. 64-82.

49. F.T.Hoffman, U.Kreft, T.Hirsch, P.Mayr. In-situ Measurement of Residual Stresses during the Nitriding Process // Heat Treatment of Metals, 1996, v.23, N3 -p. 57 60.

50. Лахтин Ю.М. Химико-термическая обработка металлов / Ю.М. Лахтин, В.Н. Арзамасов. М.: Металлургия, - 1985. - 256 с.

51. Балтер М.А. Упрочнение деталей машин / М.А .Балтер. М.: Машиностроение, - 1968. - 196 с.

52. Chen Xiuyu, Leng Xiaogang, Li Jinsheng, Kang Li // Цзиньшу жечули, 1989, N9, c.30-35.

53. Мозберг P.K. Материаловедение / Р.К. Мозберг. М.: Высшая школа,1991.-448с.

54. RalfR.T. Steels for the user. 1965.-295 p.

55. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов / IO.M. Лахтин. М.: Металлургия, 1976. - 347 с.

56. Лахтин Ю.М. Расчет влияния легирующих элементов на растворимость и диффузию азота в стали / Ю.М. Лахтин, Я.Д. Коган, А.А. Булгач // Азотирование в машиностроении. Сб. науч. трудов. Москва: МАДИ, 1983, №4 с.42-59.

57. Константы взаимодействия металлов с газами: Справочник / Коган Я.Д., Калачев Б.А., Левинский Ю.В. и др.-М.: Металлургия, 1987.-368с.

58. Пермяков В.Г. О растворимости азота в легированном ферриге / В.Г. Пермяков и др. // Украинский физ. журнал, 1968, т. 13, №10, с. 1749.

59. Pipkin N., Griveson P., Gak К. The effect of substitutional alloing elements on the aktivity coefficients and behavoire of interstitial solutes in iron // Proc. Int. Simp, on Chemical Metallurgie, 1974.

60. Белоцкий А.В. Структура азотистых фаз и принципы легирования сталей для азотирования // Ми'ГОМ, 1975. - №12, с.24.

61. Могутнов Б.М., Томилин И.А., Шварцман JI.A. Термодинамика железоуглеродистых сплавов / Б.М. Могутнов, И.А. Томилин, JI.A. Шварцман. М.: Металлургия, 1972,328 с.

62. Юргенсон А.А. Азотирование в машиностроение / А.А. Юргенсон. -М.: Машгиз, 1962.- 132с.

63. Яхнина В.Д. Влияние углерода на строение азотированною слоя сталей типа X13 / В.Д.Яхнина, Е.П. Турновская // МиТОМ, 1971 - №2, с.26-28.

64. Минкевич А.Н. Химико-термическая обработка металлов и сплавов. -М.: Машиностроение, 1965.-331с.

65. Рысцова B.C. Изменение состояния поверхностного слоя шлифовальных образцов в процессе износа / B.C. Рысцова // Качество поверхности и долговечность деталей машин.-Л.: 1956.-С.37-47.

66. Рыжов Э.В. Технологическое управление геометрическими параметрамиконтактирующих поверхностей / Э.В. Рыжов // Расчетные методы оценки трения и износа. Брянск: 1975. - С.37-47.

67. Федоров В.В. Кинетика повреждаемости и разрушения твердых тел / В.В. Ффедоров. Ташкент: Фан, 1985,- 167с.

68. Мухин B.C. Технологические методы обеспечения качества поверхности деталей / B.C. Мухин. Уфа: УАИ, 1981. 73с.

69. Балтер М.А. Упрочнение деталей машин / М.А. Балтер. М.: Машиностроение, 1978.- 137с.

70. Костецкий Б.И. Структура и поверхностная прочность материалов при трении / Б.И. Костецкий // Проблемы прочности. 1981. - №3 - С.90-93.

71. Карпенко Г.В. Влияние механической обработки на прочность и выносливость стали / Г.В. Карпенко. М. - Киев: Машгиз, 1969. - 157с.

72. Сулима A.M. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин / A.M. Сулима, В.А. Шулов, Ю.Д. Ягодкин. М.: Машиностроение, 1988.- 197с.

73. Якобсон М.О. Шероховатость, наклеп и остаточные напряжения при механической обработке / М.О. Якобсон. М.: Машгиз, 1956. - 235с.

74. Яценко В.К. Повышение выносливости деталей с прессовыми посадками алмазным выглаживанием / В.К. Яценко, Е.Я. Ереневский, Л.И. Ивщенко // Вестник машиностроения. 1972. - №7. - С.52-54.

75. Елизаветин М.А. Технологические способы повышения долговечности машин / М.А. Елизаветин, Э.А. Сатель. М.: Машиностроение, 1964. - 327с.

76. Развитие науки о резании металлов / И.Ф. Бобров, Г.И. Грановский, Н.Н. Зорин и др.; Под. Ред. Н.Н. Зорина. М.: Машиностроение, 1970. - 421 с.

77. Справочник технолога машиностроителя. Т.1 / Под.ред. А.Г. Косиловой.-М.: Машиностроение, 1985.-392с.

78. Папшев Д.Д. Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием / Д.Д. Папшев. М.: Машиностроение, 1978.- 173с.

79. Качество поверхности, обработаной деформирующим протягиванием / A.M. Розенберг, О.А. Розенберг, Э.И. Гриценко, Э.К. Посвятенко. Киев: Наукова думка, 1977.-241с.

80. Силин С.С. Метод подобия при резании металлов / С.С. Силин. М.: Машиностроение, 1979.- 175с.

81. Безъязычный В.Ф., Баранов А.В. Расчетный метод определения глубины и степени наклепа при обработке лезвийным инструментом / В.Ф. Безъязычный, А.В. Баранов // Вестник машиностроителя. 2002. - №6. - С. 65-66.

82. Старков В.К. Дислокационные представления о резании металлов / В.К. Старков. М.: Машиностроение, 1979. - 178с.

83. Федоров В.В. Исследование и разработка научных основ прогнозирования повреждаемости и разрушения металлов: Дис. .д-ра техн. наук: 05.02.04 / ВНИИЖТ. М.: 1980. - 438с.

84. Хачатурьян С.В. Исследование энергетического баланса процесса изнашивания металлов о закрепленные абразивные частицы при внешнем трении: Дис.канд. Техн. наук: 05.02.03 / МИ! 1иП I. М.: 1977. - 168с.

85. Коршунов В.Я. Исследование и разработка термодинамического метода прогнозирования эффективных технологических условий операции шлифования металлов: Дис. .канд. Техн. наук: МИИТ.-М.: 1983.- 182с.

86. Коршунов В.Я. Повышение эксплуатационных свойств машин прогнозированием и технологическим обеспечением физико-механических параметров материалов на основе принципов синергетики / В.Я. Коршунов // Весник машиностроителя. 2000. - №6, - С. 48-53.

87. Фридель Ж. Дислокации / Ж. Фридель. М.: Мир, 1982. - 325с.

88. Миркин П.И. Физические основы прочности и пластичности / П.И. Миркин. М.: Изд-во МГУ, 12968. - 41 Ос.

89. Полухин П.И. Физические основы пластической деформации / П.И. Полухин, С.С. Горелик, В.К. Воронцов. М.: Металлургия, 1982. - 325с.

90. Коршунов В.Я. Определение параметров упрочнения поверхностного слоя детали в процессе резания на основе принципов синергетики / В.Я. Коршунов // Изв. Вузов Сев. Кав. регион, техн. науки. - 1999. - № 1 - С. 32-35.

91. Zeffers Т. Strength Metals and Alloys, 2, P.729, 1979.

92. Башманов Б.И. Физика твердого тела / Б.II. Башманов, Ю.А. Хромов. -М.: Высшая школа, 1971.-293с.

93. Розенберг В.М. Ползучесть металлов / В.М. Розенберг. М.: Металлургия, 1967. - 275с.

94. Технологические остаточные напряжения / Под ред. А.В. Подзея. М.: Машиностроение, 1973.-216с.

95. Евсеев Д.Г. Формирование свойств поверхностных слоев при абразивной обработке : монография / Д.Г. Евсеев ; Сарат. политех, инс-т. С.: Изд-во Сарат. ун-та, 1975. - 127 с.

96. Абрамов В.В. Остаточные напряжения и деформации в металлах / В.В. Абрамов. М.: Машгиз, 1963. - 355с.

97. Коршунов В.Я. Расчет предела усталости металлов по величине коэффициента перенапряжения межатомных связей / В.Я. Коршунов // Вестник Машиностроения. 1997. - №9, - С. 32-34.

98. Рыкалин II.II. Расчеты тепловых процессов при сварке / Н.Н. Рыкалин. -М.: Машгиз, 1951.-291с.

99. Полухин П.И. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов / П.И.Полухин, Г.Я. Гун, A.M. Галкин. М.: Металлургия, 1976. -315с.

100. Берштейн МЛ. Механические свойства металлов / МЛ. Берштейн,

101. B.А. Займовский. М.: Металлургия, 1979. - 357 с.

102. Жуков А.А. О термодинамической активности компонентов сплавов / А.А. Жуков, М.А. Криштал // МиТОМ. 1975. №7. -С.70-76.

103. Сычев В.В. Дифференциальные уравнения термодинамики / В.В. Сычев. М.: 11аука, 1981. - 195с.

104. Даниэльс Ф. Физическая химия / Ф. Даниэльс, Р. Олберти М.: Мир, 1978.-645с.

105. Калашникова М.И. Ускорение азотирования при нагреве т.в.ч. / М.И. Калашникова, А.С. Зотьева // МиТОМ. 1964. - №4. - С.46-47.

106. Земсков Г.В. Азотирование стали при воздействии ультразвука / Земсков Г.В., Гущин J1.K., Домбровская Е.В. и др. // МиТОМ. 1961. - №3.1. C.40-42.

107. Лахтин Ю.М. Азотирование в электростатическом иоле / Ю.М. Лахтин, Я.Д. Коган, В.А. Александров, М.О. Кожокару Электронная обработка материалов. - 1976. - №2. С. 15-18.

108. Маннинг Д. Кинетика диффузии атомов в кристаллах / Д. Маннинг. -М.: Мир, 1971.-277с.

109. Temkin М., Pyzhev V. Kinetics of Ammonia Synthesis on Promoted Iron Catalyst // Acta physicochimica U.R.S.S. 1940. - v. 12. - №3. - p.327-356.

110. Общая химическая технология // Учебн. п/р Мухленова И.П., Часть I. -М.: Высшая школа, 1977.-288с.: илл.

111. Бремер К. Введение в гетерогенный катализ / К. Бремер, П. Вендланд. -М.: Мир, 1981.- 160с.

112. Ландау Л.Д. Статистическая физика / Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц // Учебн.: Теоретическая физика. М.: 11аука, 1976. - т. V: часть I. - 583с.

113. Лесин С.В. Выбор конструкционных легированных сталей под азотирование / С.В. Лесин // Совершенствование технологий и организации обеспечения работоспособности машин: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2005. -С. 115-119.

114. Миркин Л.И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов/Л.И. Миркин. М.: Физматгиз, 1961, 863 с.

115. Горелик С.С. Рентгенографический и электронно-оптический анализ / С.С. Горелик, Л.Н. Расторгуев, Ю.А. Скаков М.: Металлургия, 1970, приложение.

116. ASTM x-ray difraktion data card file and key. (Картотека Американского общества испытаний материалов, содержащая межплоскостные расстояния, индексы интерференции, интенсивности отражения и условия получения рентгенограмм).

117. Мо1угнов Б.М. Термодинамика железоуглеродистых сплавов / Б.М. Могутнов, И.А. Томилин, Л.А. Шварцман. М.: Металлургия, 1972, 328 с.

118. А.С. РФ №1349318. 3.№3854556/02, 23.12.92 С8/26.621.785.51.06 Способ азотирования стальных изделий // Ю.М. Лахтин, Я.Д. Koian, А.П. Межонов, В.А. Александров и С.П. Бибиков. МАДИ РФ.

119. Лесин С.В. Влияние процессов резания на качество поверхностною слоя коррозионно-стойких сталей при формировании упрочненноюазотированного слоя / А.А. Аникин, С.В. Лесин // Вестник Саратовского юсагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. -2006. №5. С. 26-29.

120. Lerche W., Spengler A., Bohme S. Kur/zeitgas-nitrieren-Verfahren und Ergebnisse. Leipzig.: 1976. - 116s.

121. Мията Т. Разработка нового процесса газового азотирования (способ «11ИССАН») // НИССА11 ГИХО. 1977. - № 13. - С. 136-168.

122. Spies \ I.G., Goedicke 11. // Neue Hutte, 29, 1984. S.97-99.