CC BY
11
УДК669.295:621.785 В.М. ФеЫрко', 1.М. Погрелюк', З.О. Cipuv?
ВПЛИВ ТЕКСТУРИ ДЕФОРМАЦИ НА ФОРМУВАННЯ ЗАХИСНИХ АЗОТОВАНИХ ШАР1В ТИТАНУ
Дослщжено вплив вихщтм текстури деформаци на формування азотова[1их mapie титану i короз1Йнии onip металу з такими шарами. Встановлено, що ¡3 збьтьшенням темпе-ратури азотування швидкють корозп зразюв зростае внаслщок негативного впливу повер-хневого рельефу. Таким чином, використання вихшно! текстури деформаци, де площина прнзми ПДУ гратки паралельна площиш прокатки, дозволяс ¡нтенсиф1кувати процес азотування i забезпечити високий коромГший onip азотованого титану в водних розчинах хлоридно! кислоти.
V.M. Fedirko, I.M. Pohraliuk, Z.O. Siryk
An Influence of the Texture of Deformation on Creation of Protective Nitrated
Layers of the Titan
An influence of the initial texture of deformation on creation of nitrated layers of the titan and corrosion resistance of metal with such layers is researched. It is installed that with increase of temperature of nitriding speed of corrosion of samples is increased owing to negative influence of a surface relief. Thus, usage of the initial texture of deformation where the plane of a prism of sides densely packed lattices is parallel planes of the rolling, allows to intensify the process of nitriding and to provide a high corrosion resistance of the nitrated titan in water solutions chloride acid.
Дифуз1я азоту в металах мае pi3Hi швидкосп по р1зних кристалограф!чних напрямках. Зокрема, у монокристалу танталу переважними для дифуз!У азоту е площини |100| |1|. Зерна пол1кристал1чного зразка з переважною по вщношенню до фронту дифузп азоту opicHTauieio насичуються азотом швидше, шж ¡Htiti. На цих же зернах швидше виникають зародки, а пот1м i ocTpieui нггридних фаз. Таким чином, кшетика росту азотованого шару, його характеристики, а вщтак i експлуата-цшш властивосп залежать вщ стану поверхш металу, його текстури. Мета даноУ роботи - встановити вплив вихщноТ текстури деформаци на формування азотова-них mapie титану i дослщити корозшну onipHicTb металу з такими шарами.
Переважна кристалограф1чна opieHTauin (текстура) титану формуеться вна-слщок повороту кристалограф1чних площин в процеа ковзання по системах { 1010}<1120>, {1011} <1120> i (ООО 1 )< 1120> та двшникування по площинах { 1012}, {1122} i {112} при пластичному деформуванш металу [2]. При вивчент впливу кристалограф1чиоУ текстури на процеси азотування використовували тех-н1чно чистий титан ВТ1-0 у вигляд1 лист1в товщиною 1...2 мм з рЬним типом кри-сталшноУ текстури: // - базисна текстура (0001)|1010]; t2 - призматична текстура (1010)[1120]. На рис. 1 наведен! типи вихщних кристалограф!чних текстур сплаву теля дорекристал1зацшного вщпалу (пол1гошзацП) (480 °С, 1 год, вакуум lxlO"4 Па), який проводили для шдсилення текстури деформаци i зменшення и розаян-ня. Зразки для дослщжень вирвали з лиспв методом електроерозшноУ р1зки з метою уникнення додаткових спотворень структури та виникнення внутршшх на-пружень. Поверхню зразк1в пол)рували мехашчно та електрол1тично для усунення поверхневого дефектного шару металу, який заважае вивченню поверхневих ефе-кт1в, що вщбуваються в npoueci взаемоди. Оскшьки вщпап низьколегованих спла-eie титану при температурах вище початку рекристалпацм не призводить до ¡сто-тного спотворення вихщноУ текстури [2|, то це дае шдстави розглядати тЫьки вплив вихщноУ текстури деформаци титану на процеси азотування.
I exiiujioi in та yci шкуванни дерсьоооробнмх 11 i.in |Щ<мс i к ] (-,7
Украшський державний лшотехшчний унiверситет
1,05 2,SS
Рис. 1. Зворотш полюсш фиури euxiduux текстур сплаву ВТ1-0: а) базисна текстура (0001)110101 - фракцш оринтувань 44 %; б) призматична текстура (1010)fl 120¡ -
фракцЫ opieitmyeaiib 50 %
Хоча процеси штридоутворення та газонасичення при азотуванш титано-вих сплав1в оргашчно взаемопов'язаш м1ж собою, та за вщповщних умов Тх можна вивчати диференцшовано. Для цього азотування здшснювали в умовах, якг ви-ключали утворення нггридноТ шпвки на поверхш, ¡нтенсифжуючи процес газонасичення; актив1зували штридоутворення i пригшчували утворення зони твердих розчишв азоту в титан i. Перший BapiaHT реатзували, насичуючи титан в po3p¡-дженому азот1 (1 Па), другий - помщаючи зразки безпосередньо в гарячу зону (под1бно до швидкюного нагр1вання). Температура насичення становила 800 та 950 °С, експозищя 20-80 хв. Це дало змогу створити p¡3hí фазово-граничш умови на меж1 метал — газ та вивчати вплив вих1дно1 текстури як на процес газонасичення, так i на процес штридоутворення.
Сформован! азотоваш шари оцшювали за ступеней змщнення поверхш (поверхнева м1кротверд1сть, розподш м1кротвердосп та дом1шок вттення по пе-pepi3y приповерхневих LuapiB, глибина змщненоТ зони) методами дюрометричного (ПМТ-3), ОЖЕ-спектрапьного (JAMP 10S) та металограф1чного (NEOPHOT-2) анал1з1в.
П1сля насичення в розр1дженому азот1 твердють поверхш зразмв з вих1д-ною текстурою t¡ в 1,2...1,7 рази вища, шж з t2 (див. таблицю). Тобто, швшдастЧ. зростання концентрацн азоту в приповерхневому ujapi титану з вихщною базисного текстурою деформашУ бшьша, шж у зразюв з вихщною призматичною текстурою. Цей висновок шдтверджуеться результатами ОЖЕ-спектрального анал1зу. Так, на поверхш зразк1в з вихшною текстурою t¡ загапьна концентращя кисню, азоту та вуглецю становить 84,5 % (ат.), a 12 - 71,3 % (ат.); на глибиш близько150 нм - 57,1 i 53,7 % (ат.) вщповщно. Слщ зазначити, що часткове перекриття 11 i к ¡ в титану та азоту не дозволяе точно ф1ксувати bmíct азоту в титаш, проте вщносна ¡нтенсившсть азоту, основноУ складовоТ газового середовища, на зразках з/(в 1,5 рази вища, шж з t2.
Глибина азотованого шару на зразках з вихщною текстурою t¡ в 1,2...1,3 рази менша, шж з /¿(див. таблицю). Розподш твердости по глибиш приповерхневих íuapiB у зразках з р1зною текстурою, що наближено вщповщае розпод1пу азоту, свщчить про те, що дифуз1я в зразках з 12, Де площина призми ГЩУ гратки па-ралельна площиш прокатки, проходить швидше.
158 Зб|рник науково-техшчних праць
Табл. Характеристики аютоваиих шарт титану
Морфолопя шару Температура, °С Прир1ст поверхневоУ мкротвердосп, ГПа * Глибина азотованого шару, мкм * Швидюсть корози, мг/м2хгод.
/> и ь '/ '2
а 800 3,4 2,0 25 30 6,6 5,6
а 950 8.2 7,4 50 65 21,1 8,5
б 800 2,1 1,3 - - 4,3 4,3
б 950 9,4 8,8 - - 15,3 9,3
тривагпсть азотування 80 хв.
У випадку, коли азотування здшснюеться при превалюючому штридоут-воренш, ицльшсть зародюв штршцв на поверхш зразмв з t¡ бшыиа, а час до утво-рення суцшьних нпридних шпвок менший, шж для зразюв з /г, про що свщчать результата металограф1чного анал1зу (рис. 2). 3 утворенням нпридноТ шивки при-р1ст поверхневоТ м1кротвердост1 зразшв сплаву з базисною текстурою на всш до-слщжуванш часовж баз1 сутгево вищий за прирют зразк1в з текстурою, що мю-тить призматичж складов1. Зокрема, шсля азотування протягом 80 хв АНЦП стано-вить 2,1 1 1,3 ГПа (800°С) та 9,4 1 8,8 ГПа (950 °С) для зразмв з I, \ Г2 вщповщно. При цьому товщина нпридноУ шивки досягае 4..5 мкм - на зразках з 0 1 2...3 мкм — на зразках з /2 (950 °С). Отже, нпридоутворення на поверхнях зразк1В, у яких площина базису ГЩУ-фатки а-титану паралельна площиш прокатки, проходить ¡нтенсившше (швидший р1ст 1 збагачення шпвки азотом).
Рис. 2. Структура поверхш (потаенного (950 "С, 20 хв) титану ВТ1-0 з вихШюю
текстурою деформаци/, (а) та (2(6), х2000
Таким чином, кристалограф1чна текстура титанових сплав1в впливае на умови масообмшу на меж1 метал - газ та дифузшну рухлив1сть азоту. Схематично вплив кристалограф1чноУ текстури на процеси взаемодп титану з азотом за р1зних фазово-граничних умов на меж1 метал - газ представлено на рис. 3. При газонаси-ченш зразк1в з базисною текстурою деформацп (площина базису ГЩУ-фатки паралельна площиш прокатки) швидюсть зростання концентращТ азоту в приповер-хневому шар1 титану бшьша, а глибина його проникнення менша, шж для зразкш з призматичною текстурою, що сприяе формуванню змщнених шар1в з р1зними параметрами (глибина зони, поверхнева твердють, град1ент твердосп) (рис. За). При штридоутворенш на поверхш зразюв з базисною текстурою ццльшсть зарод-К1в штридних фаз бшьша, а час до утворення суцшьних поверхневих гиивок менший, шж на зразках з призматичною текстурою (площина призми ГЩУ-фатки паралельна площиш прокатки), що сприяе формуванню штридних шпвок р1зноТ товщини (рис. 3, б).
Гехнолш ш ш ус| агк'увинни дсрсвиобробннх иимфнсмств 169
Украшський державний лiсотехнiчний унiверситет
«г
А,
¿¿дстань бед поберхш
бсдста"й бед /юЗерхнс
а $
Рис. 3. Вплив кристапографЫноХ текстуры на процеси взаемоди титану з азотом
Корозшну ошршеть сформованих азотованих шар1в дослщжувапи в кон-центрованому (30 %) водному розчиш хлоридноТ кислоти. Швидк!сть корозп ви-значали грав1метричним методом. Поляризащйш крив1 зшмали при температур! 20 °С на потенцюстат1 П-5827М. Значения потенщашв поданI в1дносно хлорср1б-ного електроду, швидюсть розгортки потеншалу 0,2 В/сек.
Встановлено, що корозшна тривюсть азотованого титану визначаеться глибиною азотованого шару чи товщиною штридноУ плавки. На зразках з вихщ-ною текстурою деформацп 12 щ величини бшыш, а вщтак там зразки кородують повшьшше (див. таблицю). Зазначимо, що роль нпридно! пшвки у формуванш рь вня корозшно'Г отрносп е визначальною, оеккпьки ефектившеть захисту азотованих шар1в типу б, як правило, е вищою.
1з збшьшенням температури азотування швидюсть корозм зразюв збтьшу-сться внаагидок негативного впливу поверхневого рельефу |3|. Отримаж запежно-<гп корелюють з електрох1м1чними дослцщеннями азотованих зразюв. Стацюнар-ний потеншап азотованого при 800 °С титану встановлюеться в пасивнш обласп (0,4 В) (рис. 4).
ю
яУ
Р'
О 0,4 0.8
Рис. 4. Потенцюдиналичш кривI азотованого титану ВТ1-0 в 30 %-ому водному розчиш соляноИ кислоти: 1 - теля азотування при 80СГС; 2 - 95&С
Перша хвиля анодного розчинення таких зразмв (крива 1), обумовлена окислениям азотованого титану, в ¡нтервал1 потенщагпв 0,48-0,69 В переходить в дшянку пасивност1 з густиною струму 0,3-0,5 А/м2. Друга хвиля анодного розчинення настае при потенщалах 0,7-0,9 В. Пщвищения температури формування (до
170
Зб|рник науково-техжчних прянь
950 "С) попршуе захисш властивосгп поверхневих тар ¡в (крива 2). Стацюнарний потенщал корози зменшусться (0,33 В), а струм корозп зростае. За практично од-нотипних короз1йних npouecie струми розчинення таких шивок вини, ймов!рно, через збшьшення рельефности (шорсткост1) поверхнь Вища температура форму-вания шнвки шдвищуе ефектившсть протжання катодноУ реакцн.
Таким чином, використання вихщноУ текстури деформащУ, де площина призми ГЩУ гратки паралельна площиш прокатки пор1вняно з текстурою, де площина базису ГЩУ гратки паралельна площиш прокатки, дозволяе ¡нтенсифь кувати процес азотування i забезпечити високу корозшну ошршсть азотованого титану у водних розчинах хлоридноУ кислота.
ЛИтература
1. Bakisch RM i. Electrochem. Soc., 1958. - 105, №10. - P. 574-577.
2. Лдамееку P.A., Гельд П.В., Митюшов EA. Анизотропия физических свойств металлов. - М.: Металлургия, 1985. - 136 с.
3. Федфко В.М., Погрелкж I.M., Ясьмв О.1. Вплив параметров азотованих mapiB на ко-po3ifiny тривюсть титановых ciuiaeiB у розчинах кислот// Фпико-х1м1Чна мехашка MarrepianiB. -1999, №6.-С. 111-113.
УДК 674.053:621.93.024.74 Acnip. Р.В. Паелюк - УкрДЛТУ
МЕТОДИКА ДОСЛЩЖЕННЯ РЕЖИМ1В ЗАГОСТРЕННЯ ЗУБ1В СТАЛЕВИХ ПИЛОК АБРАЗИВНИМИ КРУГАМИ 3 ПЕРЕРВНОЮ РОБОЧОЮ ПОВЕРХНЕЮ
Наведена методика дослщження режимт загострення зуб1в статен их пилок абразив-ними кругами з перервною робочою поверхнею, обгрунтовано конструкшю експеримен-тально!установки.
R. V. Pavluk - USUFWT
Installation of research regimes sharpen teeth's of steel saw abrasive disk with
tear working zone
Methods of investigation of modes of sharpening of the steel saw teeth's by abrasive wheels with a discrete-working surface have been determined, substantiated by the structure of an experimental installation.
Загострення зуб1в сталевих деревор1зальних пилок вщноситься до оброб-лення метал1в р1занням. Тому велика увага прищляеться не тшьки пщвищенню продуктивное™ npaqi, але й покращанню якосп поверхневого шару зуб1в, що за-гострюються.
На шдприемствах деревообробноУ промисловосп для загострення зуб1в сталевих пилок використовуються верстати вггчизняного виробництва (модел1 ЛТ-508) та заруб1жного виробництва (ТчПА-7, ТчПР-4, ТчЛ6-2, ТчПК8-2, ТчЛ8-2, СНМ2-Н, ТчЛ35-2, Сапа Н, SA-1 та ¡н.). Найбшьш поширет верстати росШського виробництва ТчПА-7, яю за конструкцию та техшчними параметрами аналопчш з верстатом ЛТ-508.
У зв'язку з тим, шо кшцевою метою наших дослщжень е запровадження у виробництво абразивних крупв з перервною робочою поверхнею, cnoci6 загострення якими захищений декларацшним патентом, то для проведения досл1-
I exiiujioriii та устагкування деревообробннх пипригмств ] 71
