WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


МИНИСТЕСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ Восточно-Сибирский государственный технологический университет Составитель: к.т.н., доцент Сизов И.Г.

Рецензент: к.т.н., доцент Махаров Д.М.

Кафедра «Металловедение и технологии обработки материалов» Сизов И.Г. Исследование процесса формирования диффузионного слоя при химико-термической обработке:

Методические указания для выполнения курсовой работы по дисциплине «Химико-термическая обработка металлов и сплавов» / - Улан-Удэ: ВСГТУ, 2004, - 14 с.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ ДИФ- ФУЗИОННОГО СЛОЯ ПРИ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ Представлены методические указания для выполнеОБРАБОТКЕ ния курсовой работы по дисциплине «Химико-термическая обработка металлов и сплавов» специальности 110800 «ПоМетодические указания для выполнения курсовой рошковая металлургия, композиционные материалы, поработы по дисциплине «Химико-термическая крытия» (специализация «Напыляемые и имплантированобработка металлов и сплавов» для студентов ные покрытия»). Рассмотрена структура курсовой работы, специальности 110800 «Порошковая металлургия, указаны требования, предъявляемые к оформлению.

композиционные материалы, покрытия» (специализация «Напыляемые и имплантированные покрытия») Ключевые слова: диссоциация, адсорбция, диффузия, металл, атом, цементация, азотирование, борирование, хро мирование.

Составитель: Сизов И.Г.

Издательство ВСГТУ Улан-Удэ – 2004 Теоретические основы химико-термической Введение обработки Химико-термическая обработка – это термическая Методические указания предназначены для студен- обработка, сочетающая тепловое воздействие с химическим, тов, выполняющих курсовую работу по дисциплине «Хими- в результате чего изменяется состав и структура в поверхко-термическая обработка металлов и сплавов» в 9-м семе- ностных слоях, а иногда и по всему объему изделия.

стре. ХТО осуществляется в результате диффузионного Химико-термическая обработка (ХТО) является од- насыщения металла или сплава неметаллами (C, N, B и др.) ним из наиболее распространенных способов поверхностно- или металлами (Al, Cr, Zn, W и др.) при определенной темго упрочнения деталей машин, инструмента и т.д. Методы пературе в активной насыщающей среде:

ХТО позволяют получать на поверхности изделий весь 1. Диффузионное насыщение неметаллами.

спектр требуемых при эксплуатации свойств: высокую 1.1 Однокомпонентное насыщение неметаллами твердость и износостойкость, коррозионную стойкость, жа- (цементация, азотирование, силицирование, борироростойкость и др. вание и др.).

Как отмечал один из известных отечественных ме- 1.2 Многокомпонентное насыщение неметаллами талловедов И.И.Новиков «…Процессы химико-термической (цианирование, сульфоазотирование, боросилицирообработки, благодаря неисчерпаемому разнообразию хими- вание и др.).

чески активных сред и богатым возможностям изменения 2. Диффузионное насыщение металлами.

свойств поверхностных слоев и всего объема изделий, ши- 2.1 Однокомпонентное насыщение металлами роко используют в промышленности. Они быстро развива- (хромирование, цинкование, алитирование и др.).

ются, завоевывая новые области применения». 2.2 Многокомпонентное насыщение металлами Курсовая работа является самостоятельным иссле- (хромоалитирование, титаноалитирование, хромотидованием студентом выбранного способа ХТО конкретного танирование и др.).

железоуглеродистого сплава. 3. Многокомпонентное диффузионное насыщение металлами и неметаллами (бороалитирование, бороЦель работы: Изучение теоретических и практиче- хромирование, карбохромирование, хромосилицироских особенностей получения диффузионного слоя на по- вание и др.).

верхности железоуглеродистого сплава в результате хими- В отличие от поверхностной закалки при ХТО разко-термической обработки. ница в свойствах достигается не только изменением струк туры металла, но и его химического состава. ХТО не зави сит от формы деталей и обеспечивает получение упрочнен ного слоя одинаковой толщины по всей поверхности. ХТО дает более существенное различие в свойствах поверхности и сердцевины деталей.

При ХТО одновременно протекает несколько про- твердых растворов замещения. Поэтому, при диффузионной цессов, обеспечивающих насыщение изделия элементами из металлизации (насыщении металлами) процесс ведут при внешней среды. более высоких температурах, длительно, и тем не менее, 1. Диссоциация - распад молекул с образованием ак- получают меньшую толщину слоя, чем при насыщении азотивных атомов диффундирующего элемента (in stutu nas- том и углеродом.

cendi): В результате диффузии образуется диффузионный 2CO CO2 + C слой, на поверхности которого концентрация диффундиNH3 3H + N рующего элемента наибольшая. По мере удаления от поОдновременно с этим происходит диффузия верхности концентрация диффундирующего элемента падаактивных атомов к обрабатываемой поверхности. ет. Глубина проникновения диффундирующего элемента 2. Адсорбция – поглощение поверхностью металла является толщиной диффузионного слоя.

свободных атомов насыщающего элемента. Атомы металла, находящиеся на поверхности, имеют направленные наружу Методы химико-термической обработки свободные связи. При подаче к поверхности детали атомов Различают следующие основные методы насыщения насыщающего элемента эти свободные связи вступают в при ХТО:

силу, что уменьшает поверхностную энергию металла. С 1. Насыщение из порошковых смесей (порошковый повышением температуры адсорбционная способность ме- метод).

талла увеличивается. Развитию процесса адсорбции помога- Благодаря простоте технологического процесса меет способность диффундирующего элемента образовывать с тод нашел применение в мелкосерийном и серийном произосновным металлом твердые растворы. водстве для цементации, алитирования, хромирования, бо3. Диффузия – проникновение насыщающего эле- рирования и т.д.

мента (адсорбированных атомов) вглубь металла. По мере 2. Прямоточный и циркуляционный методы диффунакопления атомов диффундирующего элемента на поверх- зионного насыщения из газовых сред.

ности насыщения, возникает диффузионный поток от по- Прямоточный газовый метод заключается в нагреве верхности вглубь обрабатываемого металла. Процесс воз- изделий в герметичных печах, куда постоянно подается наможен только при условии растворимости диффундирую- сыщающий газ. Отработанный газ выходит из печи через щего элемента в обрабатываемом материале и достаточно специальное отверстие и, как правило, сжигается. Метод высокой температуре, обеспечивающей необходимую ско- позволяет регулировать активность насыщающей атмосферость диффузии. ры (потенциал атмосферы), широко применяется в мелкосеСкорость диффузии атомов насыщающего элемента рийном и серийном производстве для цементации, нитров решетку железа неодинакова и зависит от состава и строе- цементации и азотирования. Газовый метод обеспечивает ния образующихся фаз: диффузия протекает быстрее при высокое качество диффузионного слоя и поверхности обраобразовании твердых растворов внедрения (при насыщении батываемого изделия. Циркуляционный метод отличается углеродом или азотом, размеры атомов, которых малы), чем повторным использованием насыщающего газа при систематическом его восстановлении и находит широкое приме- Структура и содержание курсовой работы нение при насыщении металлами и кремнием. Структурными элементами курсовой работы являют3. Диффузионное насыщение из расплавов металлов ся: титульный лист, аннотация, содержание, введение, осили солей, содержащих диффундирующий элемент (с элек- новная часть, выводы, список литературы, приложения.

тролизом или без применения электролиза). Все части курсовой работы должны быть изложены в Жидкий метод позволяет сократить длительность строгой логической последовательности и взаимосвязи.

технологического процесса, однако не всегда обеспечивает Титульный лист является первым листом курсовой высокое качество поверхности и стабильность толщины работы и заполняется по форме, приведенной в Приложедиффузионного слоя. Применяется в серийном производст- нии 1.

ве. В аннотации должна быть представлена краткая ха4. Насыщение из паст и суспензий. рактеристика содержания курсовой работы: полученные реЭти методы не всегда обеспечивают получение рав- зультаты, данные об объеме работы, количество разделов, номерной толщины покрытия и поэтому в настоящее время иллюстраций, таблиц, приложений, использованных источне нашли достаточно широкого распространения. Однако, ников.

насыщение из паст может быть рекомендовано для местно- Во введении обосновывается выбор темы, опредего упрочнения и при обработке крупногабаритных деталей ляемый ее актуальностью, формируется проблема и круг и инструмента (например, для упрочнения рабочей поверх- вопросов, необходимых для ее решения.

ности штампов горячего деформирования), так как другими Основная часть курсовой работы должна состоять из методами ХТО этого достичь просто невозможно. следующих разделов:

5. Диффузионное насыщение в вакууме. 1. Характеристика выбранного метода ХТО.

Насыщение осуществляется испарением диффунди- Данный раздел является теоретическим. В этом разрующего элемента при высоких температурах в вакууме. деле студент должен дать определение выбранного метода Испарившиеся атомы металла в вакууме перемещаются на ХТО. Указать задачи, решаемые данным методом. Проаназначительные расстояния и осаждаются на поверхностях, лизировать диаграмму состояния железо-насыщающий элевстречающихся на их пути. При испарении в вакууме атомы мент. Проанализировать и указать механизм формирования насыщающего элемента перемещаются прямолинейно до слоя. На основе сравнительного анализа выявить достоинстолкновения с молекулами остаточного газа. Чем глубже ства и недостатки метода. Перечислить области применения вакуум, тем больше длина свободного пробега атомов и с указанием конкретных упрочняемых изделий.

выше скорость осаждения металла на обрабатываемую по- При подготовке данного раздела студент должен поверхность. Это перспективный метод ХТО. казать знание специальной литературы, умение систематиВыбор способа насыщения зависит от вида произ- зировать литературные источники, критически их рассматводства, габаритов обрабатываемой детали, требуемой тол- ривать, выделять существенное, определять главное в сощины слоя и т.д. временном состоянии изучаемого вопроса. Для этого сту дент должен использовать учебную, научную и специальную литературу: реферативные журналы, бюллетени специ- Выводы должны быть общими по всей работе и соальной информации, экспресс-информацию, аналитические держать изложение основных результатов работы и их обзоры, диссертации, монографии, периодические издания, оценку. Они должны быть развернутыми, четкими и должсправочники и т.д. ны отражать только результаты, полученные в разделе 4 ос2. Характеристика выбранного материала и методы новной части.

исследования структуры и свойств диффузионного слоя. Список литературы. В список включаются все пеВ этом разделе необходимо привести химический чатные и рукописные материалы, которые были использосостав выбранного материала, его механические (твердость, ваны студентом при написании курсовой работы. Список предел прочности, предел текучести, характеристики пла- литературы составляется в порядке упоминания в тексте стичности и др.) и технологические (свариваемость, прока- или в алфавитном порядке.

ливаемость, обрабатываемость резанием и др.) свойства. Приложения. В приложениях следует помещать Дать описание методов исследования (металлогра- вспомогательные материалы: данные определения микрофический анализ, определение микротвердости и др.) и обо- твердости и др.

рудования.

3. Технология исследуемого метода ХТО. Требования к оформлению курсовой работы Приводится подробное описание операций иссле- Курсовая работа должна быть оформлена в соответдуемого метода с указанием температуры обработки, вы- ствии с требованиями, отраженными в следующих нормадержки, состава насыщающей среды, способа охлаждения. тивных документах:

4. Исследование структуры и свойств диффузионно- - Руководящий документ РД 40 РСФСР 050-го слоя. «Проекты (работы) дипломные и курсовые. ПраДанный раздел курсовой работы является исследова- вила оформления».

тельским, в котором студент должен показать навыки рабо- - ГОСТ 7.32-2001 «Отчет о научно-исследовательты на различном научном оборудовании, умение анализи- ской работе».

ровать полученные результаты. - ГОСТ 2.105-79 «Общие требования к текстовым В разделе должны быть представлены: документам».

- фотографии микроструктур основного металла и - ГОСТ 7.1-84 «Библиографическое описание додиффузионного слоя; кумента. Общие требования и правила оформле- график распределения микротвердости по тол- ния».

щине слоя.

Студент должен дать полное описание микрострук- туры основного металла (фазовые и структурные состав- ляющие). Дать анализ слоя с указанием зоны химических соединений, переходной зоны, морфологии слоя, фазового состава и т.д.

Список рекомендуемой литературы 1. Гуляев А.П. Металловедение: Учебник для ВУЗов. Приложение –М.: Металлургия, 1986. –544 с.

2. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение: Министерство образования РФ Учебник для ВУЗов. –М.: Машиностроение, 1990. –528 с. Восточно-Сибирский государственный технологиче3. Журавлев В.Н., Никонова О.И. Машинострои- ский университет тельные стали: Справочник. –М.: Машиностроение, 1981.

–380 с. Кафедра «Металловедение и технологии металлов» 4. Лахтин Ю.М., Арзамасов Б.Н. Химико-термичес- кая обработка металлов. –М.: Металлургия, 1985. –256 с.

5. Лахтин Ю.М., Коган Я.Д. Азотирование стали. Допущен к защите –М.: Машиностроение, 1976. –256 с. Руководитель 6. Химико-термическая обработка металлов и спла- уч. степень, уч. звание ФИО вов. Справочник. Борисенок Г.В., Васильев Л.А., Ворошнин Л.Г. и др. –М.: Металлургия, 1981. –424 с. «_»200 г.

7. Журнал «Металловедение и термическая обработ- ка металлов».

8. Журнал «Заводская лаборатория».

9. Журнал « Физика и химия обработки материалов».

10. Реферативный журнал «Металлургия». К У Р С О В А Я Р А Б О Т А по дисциплине «Химико-термическая обработка металлов и сплавов» на тему «……………………………………………………….» Студент (ка) 5курса, гр. _ Фамилия, И.О.

Улан-Удэ – Приложение Результаты определения микротвердости Диагональ № Нагрузка Микротвердость отпечатка п/п (Р), гр. (HV), кг/мм (d), мкм Подписано в печать 11.03.2004 г.

Формат 6084 1/Усл.п.л. 0,93, уч.-изд. л. 0,7 Тираж 50 экз.

Заказ №Отпечатано в типографии ВСГТУ.

г.Улан-Удэ, ул.Ключевская, 40, в © ВСГТУ, 2004 г.











© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.