CC BY
8
THE APPLICATION OF MICRO-ARC HEATING FOR STEEL VANADIUM SATURATION
Abstract. Studied the process of diffusion saturation of the surface layer of steel 20 vanadium in the mode of microarc heating in coal powder. As a source of diffusant used metavanadate ammonium and ferrovanadium. Made the thermodynamic calculation of possible chemical reactions and identified the most probable of them. Confirmed the possibility of direct reduction of vanadium to the atomic state. It was experimentally established the formation of vanadium diffusion layer thickness of30-40 /m within 3 minutes.
Keywords: chemical heat treatment, microarc heatimg of steel, surface hardening, diffusion vanadium saturation
УДК 621.357.74:669.141.24
ГАЛЬВАНОТЕРМИЧЕСКОЕ ФОРМИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ Fe-Ni-Cr НА УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ Ст3 Тимофеева Надежда Юрьевна, к.т.н., доцент Московская финансово-юридическая академия МФЮА г.Москва, Россия
timof.nadia2013@yandex.ru Сушков Олег Данилович, к.т.н., доцент Керченский государственный морской технологический университет,г.Керчь,Крым sod.ekvator@gmail.com Тимофеева Галина Юрьевна, к.физ.мат.наук, доцент Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ), г.Москва, Россия Васильков Григорий Львович, преподаватель
ГБПОУ Колледж автомобильного транспорта №9 г.Москва, Россия
grigoriy1965@mail.ru
Определены температурно-временные и специальные режимы гальванического осаждения никеля и хрома с последующей термообработкой позволяющей сформировать поверхностные твердые растворы Fe-Ni-Cr на углеродистой стали Ст3.
Ключевые слова : гальваническое осаждение, термообработка, поверхностный твердый раствор, углеродистая сталь, термодиффузионный отжиг.
Гальванотермическое формирование поверхностных твердых растворов Fe-Ni-Cr на углеродистой стали Ст3 состоит из 3 стадий: 1) гальваническое осаждение никеля; 2) гальваническое осаждение хрома; 3) термообработка двухслойного покрытия- термодиффузионный отжиг.
Осаждение никеля осуществляют при катодной плотности тока 1,5^2,0 А/дм2 в течение 1,25^1,75 ч, что необходимо для получения слоя никеля толщиной 20^24 мкм. Осаждение никеля при меньшей катодной плотности тока в течение меньшего времени позволяет получить слои ни-
келя незначительной толщины, которые при последующей термообработке не обеспечивают необходимой концентрации в диффузионной зоне поверхностного твердого раствора и не обеспечивают достаточной протяженности диффузионной зоны. Осаждение никеля при большей катодной плотности тока в течение большего времени позволяет получить слои никеля более значительной толщины, которые обладают малой адгезией к металлу-основе и могут отслаиваться.
Осаждение хрома осуществляют при катодной плотности тока 25^45 А/дм2 в течение 0,25^0,75 ч, что необходимо для получения слоя хрома толщиной 4^12 мкм. Осаждение хрома при меньшей катодной плотности тока в течение меньшего времени позволяет получить слои хрома незначительной толщины, которые при последующей термообработке не обеспечивают необходимой концентрации хрома в диффузионной зоне поверхностного твердого раствора и не обеспечивают достаточной протяженности диффузионной зоны. Осаждение хрома при большей катодной плотности тока в течение большего времени позволяет получить слои хрома более значительной толщины, которые обладают малой адгезией к слою никеля и могут отслаиваться[1].
Термообработку полученного двухслойного покрытия проводят при 925^9750С в течение 2,5^3,5 ч. Данные режимы термообработки обеспечивают значительное ускорение диффузии легирующих элементов и образование поверхностных твердых растворов. В процессе диффузии никель и хром, находящиеся в двухслойном покрытии, полностью переходят в диффузионную зону твердого раствора никеля и хрома в железе. Плавное изменение концентрации легирующих элементов по глубине диффузионной зоны обусловливает соответствующее изменение физико-химических свойств, за счет чего достигается повышение коррозионной стойкости в условиях термоциклирования. Проведение термообработки при меньшей температуре в течение меньшего времени не обеспечивает необходимой интенсивности диффузии легирующих элементов никеля и хрома и позволяет получить лишь диффузионные покрытия покровно-диффузионного типа, а именно: двухслойное тонкое покрытие никеля и хрома, под которым находится диффузионная зона поверхностного твердого раствора с малой концентрацией легирующих элементов незначительной протяженности. Проведение термообработки при большей температуре в течение большего времени приводит к существенному росту зерна металла-основы и к соответствующему повышению хрупкости [ ].
Микроструктуру и химический состав поверхностных слоев и диффузионной зоны твердого раствора Ее-№-Сг на углеродистой стали Ст3 исследовали с использованием оптического микроскопа «КЕОРНОТ-21» и рент-геноспектрального микроанализатора «САМЕВАХ» [2].
На рис. 1 представлена микроструктура гальванических слоев никеля и хрома, диффузионной зоны твердого раствора Бе-№-Сг, соответственно, до (а) и после (б) термообработки (950°; 3 ч), сформированных на углероди-
стой стали Ст3. Как видно на рис. 1а, в результате гальванического осаждения никеля и хрома были получены слои N1 и Сг толщиной 20^24 и 4^12 мкм, соответственно. При последующей термической обработке, проведенной при температуре 950°С в течение 3-х часов, происходило формирование диффузионной зоны твердого раствора, общей протяженностью до 35^40 мкм, рис. 1б.
Концентрационные кривые распределения легирующих элементов (никеля и хрома) и железа на глубине диффузионной зоны определяли в результате проведения микрорентгеноспектрального анализа с относительной чувствительностью 0,01-Ю,1 %[3]:.
Слой Сг • Слой N1
Сталь Ст3
V
- -
Диффузионная зона твердого
<- раствора
* ^ у *, -ч * ■ ^ Сталь Ст3
<—
б)
Рисунок 1 - Микроструктура гальванических слоев никеля и хрома (а) и диффузионной зоны твердого раствора (б) до (а) и после (б) термообработки (950 °С, 3ч) на углеродистой стали Ст3 (х250)
Как видно на рис. 2, максимальная концентрация Сг на поверхности образцов из углеродистой стали Ст3, равная 69 мас. %, плавно уменьшается до нуля на расстоянии 30 мкм; концентрация N1 на поверхности, рав-
ная 31 мас.%, увеличивается до максимума 84 мас. % на глубине 18 мкм, затем уменьшается до нуля на расстоянии 40 мкм. Как показано нами, в зависимости от глубины изменяется вид твердых растворов, а именно: от 0 до 10 мкм - твердый раствор N1 и Сг; от 10 до 30 мкм - твердый раствор Бе-№-Сг и от 30 до 40 мкм - твердый раствор N1 в Бе[4].
Глубина диффузионной зоны, мкм Рисунок 2 - Концентрационные кривые распределения легирующих элементов и железа по глубине диффузионной зоны, сформированной на углеродистой стали Ст3
Список литературы
1. Пат. 2223350 Российская Федерация, МПК7 С25 Д 5/12 5/50 Способ получения диффузионных покрытий на стали [Текст] / Чавчанидзе А.Ш., Лавринович С.Б., Тимофеева Н.Ю., Нефёдов О.А., Стеканова Л.В., Крементуло А.В. заявитель и патентообладатель ГОУВПО «Московский государственный университет пищевых производств». № 2003105255, 10.02.2004, Бюл. №4. -10c.
2. Смирнова, А.В. Электронная микроскопия в металловедении[Текст]: справочник /А.В.Смирнова, Г.А.Кокорин, С.М.Полонская и др; под ред. А.В.Смирновой. -М.: Металлургия, 1985.-191с.
3.Ковалев , А.И. Современные методы исследования поверхности металлов и спла-вов[Текст] / А.И. Ковалев,Г.В. Щербединский -М.: Металлургия.1989. -190с.
4.Ануфриев, Н.Г., Защита от коррозии углеродистых сталей в средах кондитерского производства [Текст] / Ануфриев, Н.Г., Вовнянко Е.Р., Скобельская З.Г., Стеканова Л.В., Чавчанидзе А.Ш., Крементуло А.В. // Пищевая промышленность.-2003. № 3 .- С. 24-26.
Timofeeva, Nadezhda Yurievna, candidate of technical Sciences, associate Professor I University, Moscow Finance and law Academy MFUA Moscow, Russia
,timof.nadia2013@yandex.ru
Sushkov Oleg Danilovich , Ph. D., associate Professor, Kerch state Maritime technological University,Kerch,Crimea, sod.ekvator@gmail.com
Timofeeva Galina Yurievna, Ph. D. in physics and math., associate Professor Moscow state
automobile and road technical University MADI),Moscow,Russia
Vasilkov Gregory L., teacher COLLEDGE College road transport №9. Moscow,Russia,
grigoriy1965@mail.ru
GALVANOCHEMICAL FORMATION of SURFACE SOLID SOLUTIONS Fe-Ni-
Cr ON CARBON STEEL St3
Abstract: In order to form the surface solid solutions Fe-Ni-Cr on carbon steel St3 the special regimes of electroplating of Nickel and chromium (with specified temperature and time), followed by heat treatment, were defined.
Keywords: galvanic deposition, heat treatment, surface solid solution of carbon steel, the thermal diffusion annealing.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ДИНАМИЧЕСКИХ ГРАФОВЫХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ РАСЧЕТА ЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ С
ЗАПАЗДЫВАНИЕМ Убайдуллаева Шахноз Рахимджановна, к.т.н., доцент, Атаева Зарина Джураевна, ассистент Бухарский филиал Ташкентского института ирригации и мелиорации,
г.Бухара, Республика Узбекистан
Графовое моделирование линейных систем с запаздыванием на основе совокупного применения теории дифференциальных уравнений с отклоняющимся аргументом, аппарата динамических графов и рассмотрения систем с позиций динамичности структур и процессов позволяет получить алгоритм расчёта процессов в системах данного класса, легко реализуемый на любом из современных языков программирования высокого уровня. В работе выполнено решение задачи определения выходного процесса в системе управления в баке с перемешиванием на основе использования метода динамических графовых моделей.
Одним из важнейших классов систем управления являются системы с запаздыванием. Явления запаздывания наблюдаются в технических, биологических, экономических и других системах. Запаздывание реакции управляющей системы на возникшее нарушение процесса приводит, как правило, к увеличению длительности переходного процесса, возникновению автоколебаний в замкнутой системе, а нередко - и к потере устойчивости системы. Будучи в общем случае постоянной, переменной или случайной величиной, запаздывание является одним из основных факторов, существенно снижающих динамические показатели систем управления. Поэтому возникает необходимость в совершенствовании известных и создании новых машинно-ориентированных методов исследования систем с запаздыванием [1].
