О формировании нитридов в поверхностном слое упрочняемых изделий Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

F'lS

I щи

Рисунок 3 - Поле давления; V=30 м/с

__ afe^ l.V.-.

Velocity (m/s)

019206 65 077 12996 10485 26973

Рисунок 4 - Поле скоростей; V=30 м/с

Таблица 1

Значения перепада давления в зависимости от угла наклона заслонки и расхода

а б=0.02м3/с Q=0.04 м3/с Q=0.09 м3/с

75о 15,6кПа 119,7кПа 513,7 кПа

50о 1,05 кПа 3,87 кПа 27,9 кПа

15о 0,08 кПа 1,1 кПа 16,1 кПа

Из таблицы 1 видно, что одному и тому же значению расхода при различных перепадах давления соответствуют различныые значения угла отклонения заслонки и, следовательно, различные показатели регистратора.

Выводы.

С помощью турборасходомера проводится определение скорости потока. При этом измеряяется угловая скорость вращения крыльчатки, которая полагается пропорциональной скорости. Течение жидкости в турборасходомере - сложный гидравлический процес, и как показывают проведенные нами расчеты угол отклонения заслонки зависит не только от скорости потока, но и от напора жидкости. Это приводит к значительным систематическим ошибкам. Отсюда следует, что при проведении измерений расходомером необходимо вводить поправки на зависимость от напора потока. Список использованной литературы:

1. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества веществ: Справочник. Книга 1. - 5-е изд. перераб. и доп. - СПб.: Политехника, 2002. - 409 с.

2. Star-CCM+Version 8.04 User Guide, CD-adapco, 2013;

3. Механика жидкости и газа: Учебное пособие для вузов. Под ред. В.С.Швыдкого. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2003. - 464 с.

4. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа: Учеб. Для вузов.- 7-е изд., - М.: Дрофа, 2003. - 840 с.

© Бажанов В.И., Гришин А.И., Тучин А.М., 2017

УДК 62-5

Бенгина Татьяна Алексеевна

канд.техн.наук, доцент СамГТУ, г. Самара, РФ E-mail: bengina1@mail.ru

О ФОРМИРОВАНИИ НИТРИДОВ В ПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ УПРОЧНЯЕМЫХ ИЗДЕЛИЙ

Аннотация

В работе рассмотрен механизм образования нитридов в азотированном слое при химико-термической

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» № 01-2/2017 ISSN 2410-700Х_

обработке материалов. Представлено математическое описание роста нитридов, а также структурная модель процесса, охватывающая все составляющие его компоненты.

Ключевые слова

Азотирование, нитриды, упрочнение, математическая модель, структурная модель.

Одной из целей азотирования является повышение твердости поверхностного слоя изделия, что, в свою очередь, связано с выделением в твердых растворах дисперсионных нитридов легирующих элементов, например, хрома и молибдена [1,2].

Для конструктивного математического описания роста нитридов воспользуемся моделью, предложенной в работе [3]. При этом предполагается, что они имеют сферическую форму и случайно расположены в матрице. При этих допущениях роста нитридов для относительной концентрации

описывается уравнением:

ввы -

dt

CNO CNcp (t) C NO - C NE

{KnN^DW R/3(l-ON ):

(1)

(2)

где KN определяется выражением:

KN -

48л

C(л) C(л)

^\тп ^ NE

2 ^ NO

C (л) Nß

(3)

С^О - исходная концентрация легирующего элемента в твердом растворе, СN) (т) - средняя

концентрация легирующего элемента в момент времени т ,

С

( л)

NE

- концентрация легирующих элементов на границе, «нитрид твердый раствор», D

(л)

n

коэффициент диффузии легирующего элемента, Ыу - количество нитридов в твердом растворе, С^р -

концентрация легирующего элемента в нитриде.

Рассматривая решение уравнения (2) на отрезке 0 <вм (т) < 1 с начальными условиями

On (t)

- 0.

t-0

1

K N23 D(л) knnv dn

iV ср

1h1O+02/3 2

ON

MNT

-43arcrg

r2ßtf + 0

л

S J+ 2л/3

-t —0

(4)

как трансцендентное уравнение относительно (т) получим соотношение для расчета среднего радиуса Г:

3 *(С(л) - С(л) )l 3

3 bNcp CNn J

4лЩСЫ]

(5)

где KN — const в условиях СN) « С No , а

С(Л) _ Лпург С(Л) _ тАаур

Мы 100 р Мр

Ла - число Авогадро, уРе - плотность железа, ур - плотность нитрида, Мы - молекулярная масса легирующего элемента, Мр - молекулярная масса нитрида, а [мр ] - его массовое процентное содержание [3]. Влияние легирующих элементов на коэффициент диффузии азота DN определяется, как и для других

видов ХТО через коэффициент легирования nnN)

для каждого 1- го легирующего элемента:

1

3

^=п) д

N0

(6)

Число выделений Nу определяется по эмпирической формуле для температуры азотирования TN :

щ = CN0AN *10 ^

т

Т

(7)

N

Для а -железа, легированного 3% молибдена в интервале 480 - 600°С AN = 8 -10 , BN = 7000. Рост дисперсных частиц ограничен вследствие обеднения твердого раствора легирующим элементом. На поздней стадии диффузионного процесса происходит коагуляция выделений, то есть рост крупных частиц за счет растворения более мелких.

Определив по формуле (2.5) радиус нитридов г1, можно рассчитать среднее расстояние между выделившимися частицами в матрице:

^ = 2Г

л

6 Л

N

(8)

где fN =

4л/ 3

^у - объёмная доля нитридов в азотированном слое.

Рассмотренный механизм образования нитридов в азотированном слое представим в виде структурной модели (рис.1). [1,2]

' - концентрация нитридов в азотированном слое; г( - средний радиус нитридов; Л у - среднее расстояние между центрами нитридов; - твердость сердцевины;

Д(Т0 - прирост предела текучести на поверхности азотированного слоя; ДН¥п - твердость поверхностного слоя; Д <ТдмХх) - прирост предела текучести за счет упрочнения нитридами; А О - прирост предела

текучести за счет упрочнения твердым раствором; Д СТ. - суммарный прирост предела текучести за счет дисперсного упрочнения и упрочнения твердым раствором; НУ (/ ) - твердость азотированного слоя

Рисунок 1 - Упрочнение азотированного слоя нитридами

Список использованной литературы:

1.Бенгина Т.А. Оптимизация технологического процесса газового азотирования: Дис.... канд. техн. наук.-

1

3

Самара: Самар.гос.техн.ун-т, 2008.-155с.

2.Лившиц М.Ю. Теория и алгоритмы оптимального управления термодиффузионными процессами технологической теплофизики по системным критериям качества // Дисс. докт. Техн. наук. Самара.2001.

3. Уманский Я.С. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия/ Ю.А.Скаков, А.Н.Иванов, Л.Н.Расторгуев. М.: Металлургия, 1982.-631с.

© Бенгина Т.А., 2017

УДК 662.998

В.А.Варламов

Бакалавр, 2 курс E-mail: varlamov_1996555@list.ru Научный руководитель: О.В.Смородова к.т.н., доцент каф. «Промышленная теплоэнергетика» ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»

г. Уфа, Российская Федерация

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ТЕПЛОВЫХ ТРАСС В РОССИИ

Аннотация

Статья посвящена вопросу применения теплоизоляционных материалов, используемых в конструкции тепловых сетей в России. Рассмотрены главные причины преждевременного износа теплотрасс. Названы методы повышения энергетической эффективности систем распределения тепловой энергии. Указаны преимущества и недостатки наиболее распространенных теплоизоляционных материалов.

Ключевые слова

Минеральная вата, пенополиуретан, пенополимерминеральная изоляция, каменная вата.

Тепловые сети являются важнейшей частью системы центрального теплоснабжения, потенциал которой в России в некоторых регионах практически не реализован либо слабо развит [1, с.241]. Это связано с крайней степенью изношенности и преждевременного выхода из строя теплопроводов в результате воздействия различных факторов (климатических, механических, гидравлических) [2, с.90]. Кроме того важную роль играют несоблюдение во время работ по строительству теплосистем правил монтажа, которые влекут за собой повреждения, царапины, сколы теплоизоляционных конструкций.

Процент тепловых потерь в России составляет 30%, часть которых (более 20%) отдается окружающей среде через теплоизоляционную конструкцию с измененными свойствами в результате процесса эксплуатации. Чтобы повысить энергетическую эффективность системы теплоснабжения необходимо использовать современные виды теплоизоляционных конструкций, предпочтительно применять бесканальную прокладку, регулярно пересматривать тарифы на тепловую энергию.

Существуют определенные требования и правила для выбора материала тепловой изоляции [3, с. 54]. При прокладке теплопровода подземно в каналах (проходных, полупроходных, непроходных) применяются конструкции из минеральной ваты (цилиндры, сегменты из стекловолокна, полуцилиндры). При прокладке труб надземно и в каналах в качестве теплоизоляционного слоя применяют рулонные и прошивные маты на основе стекловолокна и каменной ваты российского и зарубежного производства [4, с. 32].

При сильной увлажненности почвы и капельного попадания влаги в теплоизоляционный материал существуют повышенные требования к выбору тепловой изоляции. Их основным свойством является гидрофобизированность. Для ее обеспечения при надземной и подземной канальной прокладке необходимо устройство защитного покрытия из гидроизоляционных материалов.

Минераловатная изоляция обладает рядом преимуществ и недостатков, как и какой либо другой тип тепловой изоляции. Большая часть тепловых сетей изолирована минераловатным материалом. Существуют