CC BY
24
СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 5 / 2018.
УДК 62-5
Бенгина Татьяна Алексеевна
канд.техн.наук, доцент СамГТУ, г. Самара, РФ E-mail: bengina1@mail.ru
ОБ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЯХ ПРИ АЗОТИРОВАНИИ
Аннотация
В статье рассмотрен вопрос остаточных напряжений в азотированном слое при химико-термической обработке материалов. Представлена структурная модель процесса, охватывающая все составляющие его компоненты.
Ключевые слова
Азотирование, нитриды, упрочнение, остаточные напряжения, 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 [1,2].
Для математического описания роста нитридов воспользуемся моделью, предложенной в работе [3]:
Cno - CNcp (О
иек =—р;-т;--(1)
CNO - CNE
описывается уравнением:
:(KnN23D« ^3(1 -eN ), (2)
ddN
dr N
где Kn определяется выражением:
KN =
C(л) - C(л)
48я2 Cno - CNE
C(л) Nß
1 3
(3)
С^Х - исходная концентрация легирующего элемента в твердом растворе, С^ (V) - средняя
^ ср
концентрация легирующего элемента в момент времени т,
С^Е - концентрация легирующих элементов на границе, «нитрид твердый раствор»,
(л)
N
коэффициент диффузии легирующего элемента, Ыу - количество нитридов в твердом растворе, С^ -
концентрация легирующего элемента в нитриде.
Остаточные напряжения в азотированном слое возникают в результате изменения удельного объёма при азотировании. Изменение удельного объёма азотированного слоя за счет выделения нитридов рассчитывается по формуле:
( 1 1 1
1 "X* —+ Е* —
Ааы = ^--
У Fe Т ?Ni
N ~~ л
1 -Е fA ]*—+1 fA *-
V I
У Fe i Ум
где , - объёмная доля >го включения до и после азотирования соответственно; у^и - плотность >го соединения; уРе - плотность феррита.
На основе рассчитанных объёмных долей нитридов определяется изменение удельного объёма азотированного слоя Аю^ .
СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 5 / 2018.
Рассчитанное значение Аю^у позволяет определить значение остаточных напряжений
> ауу в слое.
Высокая усталостная выносливость обусловлена в значительной степени наличием в поверхностном слое больших значений сжимающих остаточных напряжений. На рисунке показано повышение уровня сжимающих напряжений с увеличением отношений площади сердцевины ¥с к площади поверхностного слоя ¥п .
п., Мпа 2 4 Рс!Рп
160
320
480
640
S
\ \
\ 1
^ 7 Jm
Рисунок 1 - Остаточные напряжения в азотированном слое для сталей: 1-18Х2Н48А; 2-38ХМЮА.
График структурной модели формирования остаточных напряжений в азотированном слое приведен на рис. 2.
- среднее расстояние между нитридами; тг - средний радиус нитридов; ' объёмная доля выделившихся
г А
нитридов; /^ - объёмная доля включений до азотирования; Аю^ - изменение удельного объёма азотированного слоя за счет выделившихся нитридов; Аст^ - остаточные напряжения в нитридном слое.
Рисунок 2 - Формирование остаточных напряжений в азотированном слое
-( 28 )-
СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 5 / 2018.
Список использованной литературы:
1.Бенгина Т.А. Оптимизация технологического процесса газового азотирования: Дис.... канд. техн. наук.-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., 2018
УДК 534
Булаев В.А., к.т.н., доцент, Российский государственный социальный университет (РГСУ),
е-тай: v-bulaev@bk.ru
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ МНОГОЭТАЖНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ
Аннотация
Рассмотрена модель характерных мест повреждения конструктивных элементов многоэтажных промышленных зданий, включающая следующие основные элементы: расслоение кладки цоколя; разрушение железобетонных плит покрытия; нарушение стыка балок перекрытия.
Ключевые слова Повреждения конструктивных элементов, многоэтажные здания.
В настоящее время актуальна безопасность как людей, так и производственных процессов [1,с.130]. Условия обитания трудящихся в производственной среде изменяются не в лучшую сторону, а в ряде случаев могут приблизиться и к экстремальной ситуации, завершающейся обрушением как отдельных конструкций, так и всего здания (рис.1).
Рисунок 1 - Разрушение элементов здания в г. Екатеринбурге (2009 г.)
